МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение

«КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ ВОДЫ С ПОМОЩЬЮ КОНДУКТОМЕТРА PWT Hanna Instruments

Лабораторная работа по курсу

(4 часа)

«Экологический аудит в энергетике

и промышленности»

Казань

2010 г.

Определение удельной электропроводности воды с помощью кондуктометра PWT Hanna Instruments

Цель работы

1. Познакомиться с устройством и принципом работы кондуктометра PWT Hanna Instruments.

2. Научиться определять электропроводность воды методом кондуктометрии, с помощью кондуктометра PWT Hanna Instruments.

3. Познакомиться с устройством и принципом работы дистиллятора и бидистиллятора, изучить изменение электропроводности воды до и после дистилляции.

Рабочее задание

1. Познакомьтесь с принципом работы кондуктометра PWT Hanna Instruments;

2. Познакомиться с устройством и принципом работы дистиллятора;

3. Провидите измерение электропроводности воды до и после дистилляции;

4. Опишите ход работы;

5. Оформите протокол результатов измерений;

6. Ответьте на контрольные вопросы.

Оборудование и реактивы

1. кондуктометр PWT Hanna Instruments;

2. дистиллятор;

3. бидистиллятор;

4. химические стаканы емкостью 150-200мл.

Теоретическая часть

Общие сведения

Электропроводность - это способность водного раствора проводить электрический ток, выраженная в числовой форме. Электропроводность природной воды зависит от степени минерализации (концентрации растворенных минеральных солей) и температуры. Поэтому по величине электрической проводимости воды можно судить о степени минерализации воды. Природная вода представляет собой раствор смесей сильных и слабых электролитов. Минеральная часть воды состоит из ионов натрия (Na+), калия (K+), кальция (Ca2+), хлора (Cl-), сульфата (SO42-), гидрокарбоната (HCO3-). Именно эти ионы и обуславливают электропроводность природных вод. Электропроводность зависит от: концентрации ионов, природы ионов, температуры раствора, вязкости раствора.

Чистая вода в результате ее собственной диссоциации имеет удельную электрическую проводимость при 25 С равную 5,483 мкСм/м.

Способы измерения электропроводности воды

Для определения величины электропроводности воды обычно применяют кондуктометрический метод.

Кондутометрия - (от англ. conductivity - электропроводность и греч. metreo - измеряю), электрохимический метод анализа растворов химических веществ и природных вод, основанный на измерении их электропроводности. Принципом кондуктометрического анализа является изменение химического состава среды или концентрации определённого вещества в межэлектронном пространстве. К достоинствам кондуктометрии относят: высокую чувствительность, достаточно высокую точность, простоту методик, доступность аппаратуры, возможность исследования окрашенных и мутных растворов, а также автоматизации анализа. Для измерения электропроводности водных растворов, расплавов, коллоидных систем используется специальный прибор – кондуктометр .

Области применения кондуктометрии

Кондуктометры применяются для контроля УЭП жидких сред в технологических процессах химических, нефтехимических производств, объектах энергетики (ТЭЦ, АЭС), где электрические свойства жидкостей характеризуют качество продукции.

Оценка качества дистиллированной воды по удельной электропроводности является хрестоматийной операцией. Дистиллированная вода должна обладать электропроводностью не более 10-6 сим (ом-1 ).

Описание кондуктометра PWT Hanna Instruments

Кондуктометр PWT Hanna Instruments - прибор, предназначенный для проведения экспресс-определния удельной электропроводности воды. Может быть использован как в лабораториях, так и в полевых условиях. Основные особенности прибора: ручная калибровка по одной точке, автоматическая термокомпенсация. Измерения электропроводности проводится с помощью кондуктометра ОК-102, позволяющего сразу определять величины удельной электропроводности в сименсах.

Вода питьевая" href="/text/category/voda_pitmzevaya/" rel="bookmark">очищенная вода от растворённых в ней минеральных солей, органических веществ, аммиака , двуокиси углерода и других примесей. Получают перегонкой в специальных аппаратах - дистилляторах.

В данной лабораторной работе для получения дистиллированной воды используется дистиллятор ДЭ-4 и бидистиллятор PURATOR-MONO.

Ход работы

Налейте воду из под крана в химический стакан емкостью 150-200 мл. Включите кондуктометр и помести его в исследуемый объем, результат измерений занести в протокол.

Налейте воду, полученную с помощью дистиллятора ДЭ-4 в химический стакан емкостью 150-200 мл. Включите кондуктометр и помести его в исследуемый объем, результат измерений занести в протокол. Повторите операцию с водой полученной с помощью бидистиллятора.

Протокол измерений

Контрольные вопросы

1. От чего зависит показатель электропроводности воды?

2. Какие методы определения удельной электропроводности воды Вам известны?

3. Какой прибор используется для определения удельной электропроводности воды?

5. Назовите область применения кондуктометрии.

6. Как получают дистиллированную воду?

Минерализация

Суммарное содержание всех найденных при химическом анализе воды минеральных веществ; обычно выражается в мг/дм 3 (до 1000 мг/дм 3) и ‰ (более 1000 мг/дм 3).

Многие производства, сельское хозяйство, предприятия питьевого водоснабжения предъявляют определенные требования к качеству вод, в частности, к минерализации, так как воды, содержащие большое количество солей, отрицательно влияют на растительные и животные организмы, технологию производства и качество продукции, вызывают образование накипи на стенках котлов, коррозию, засоление почв.

Классификация природных вод по минерализации .

Электропроводность

Электропроводность - это численное выражение способности водного раствора проводить электрический ток. Электрическая проводимость природной воды зависит в основном от концентрации растворенных минеральных солей и температуры. Природные воды представляют в основном растворы смесей сильных электролитов. Минеральную часть воды составляют ионы Na + , K + , Ca 2+ , Cl - , SO 4 2- , HCO 3 - . Этими ионами и обуславливается электропроводность природных вод. Присутствие других ионов, например, Fe 3+ , Fe 2+ , Mn 2+ , Al 3+ , NO 3 - , HPO 4 -, H 2 PO 4 - не сильно влияет на электропроводность, если эти ионы не содержатся в воде в значительных количествах (например, ниже выпусков производственных или хозяйственно-бытовых сточных вод). По значениям электропроводности природной воды можно приближенно судить о минерализации воды с помощью предварительно установленных зависимостей.

Затруднения, возникающие при оценке суммарного содержания минеральных веществ (минерализации) по удельной электропроводности связаны с:

1. неодинаковой удельной электропроводимостью растворов различных солей;

2. повышением электропроводимости с увеличением температуры.

Величина удельной электропроводности служит приблизительным показателем их суммарной концентрации электролитов, главным образом, неорганических, и используется в программах наблюдений за состоянием водной среды для оценки минерализации вод. Удельная электропроводность - удобный суммарный индикаторный показатель антропогенного воздействия.

Температура

Температура воды в водоеме является результатом нескольких одновременно протекающих процессов, таких как солнечная радиация, испарение, теплообмен с атмосферой, перенос тепла течениями, турбулентным перемешиванием вод и др. Обычно прогревание воды происходит сверху вниз. Годовой и суточный ход температуры воды на поверхности и глубинах определяется количеством тепла, поступающего на поверхность, а также интенсивностью и глубиной перемешивания. Суточные колебания температуры могут составлять несколько градусов и обычно проникают на небольшую глубину. На мелководье амплитуда колебаний температуры воды близка к перепаду температуры воздуха.

Температура воды - важнейший фактор, влияющий на протекающие в водоеме физические, химические, биохимические и биологические процессы, от которого в значительной мере зависят кислородный режим и интенсивность процессов самоочищения. Значения температуры используют для вычисления степени насыщения воды кислородом, различных форм щелочности, состояния карбонатно-кальциевой системы, при многих гидрохимических, гидробиологических, особенно лимнологических исследованиях, при изучении тепловых загрязнений.

Взвешенные вещества (грубодисперсные примеси)

Взвешенные твердые вещества, присутствующие в природных водах, состоят из частиц глины, песка, ила, суспендированных органических и неорганических веществ, планктона и других микроорганизмов. Концентрация взвешенных частиц связана с сезонными факторами и с режимом стока и зависит от таяния снега, пород, слагающих русло, а также от антропогенных факторов, таких как сельское хозяйство, горные разработки и т.п.

Взвешенные частицы влияют на прозрачность воды и на проникновение в нее света, на температуру, растворенные компоненты поверхностных вод, адсорбцию токсичных веществ, а также на состав и распределение отложений и на скорость осадкообразования. Вода, в которой много взвешенных частиц, не подходит для рекреационного использования по эстетическим соображениям.

Определение количества взвешенных частиц важно проводить при контроле процессов биологической и физико-химической обработки сточных вод и при оценке состояния природных водоемов.

Грубодисперсные примеси определяют гравиметрическим методом после их отделения путем фильтрования через фильтр "синяя лента" (преимущественно для проб с прозрачностью менее 10 см).

Органолептические наблюдения

Метод определения состояния водного объекта путем непосредственного осмотра его. При органолептических наблюдениях особое внимание обращают на явления, необычные для данного водоема или водотока и часто свидетельствующие о его загрязнении: гибель рыбы и других водных организмов, растений, выделение пузырьков газа из донных отложений, появление повышенной мутности, посторонних окрасок, запаха, цветения воды, нефтяной пленки и пр.

Запах

Свойство воды вызывать у человека и животных специфическое раздражение слизистой оболочки носовых ходов. Запах воды характеризуется видами запаха и интенсивностью запаха . Интенсивность запаха воды измеряется в баллах. Запах воды вызывают летучие пахнущие вещества, поступающие в воду в результате процессов жизнедеятельности водных организмов, при биохимическом разложении органических веществ, при химическом взаимодействии содержащихся в воде компонентов, а также с промышленными, сельскохозяйственными и хозяйственно-бытовыми сточными водами.

На запах воды оказывают влияние состав веществ, температура, значения рН, степень загрязненности водного объекта, биологическая обстановка, гидрологические условия и т.д.

Определение интенсивности запаха воды

Мутность

Мутность природных вод вызвана присутствием тонкодисперсных примесей, обусловленных нерастворимыми или коллоидными неорганическими и органическими веществами различного происхождения. Качественное определение проводят описательно: слабая опалесценция, опалесценция, слабая, заметная и сильная муть.

Мутность воды определяют турбидиметрически (по ослаблению проходящего через пробу света). Турбидиметрическое определение предназначено для вод, имеющих переменчивый состав и форму тонкодисперсных примесей. Без предварительного фильтрования пробы турбидиметрически будут определяться не только коллоидные, но и более грубодисперсные частицы.

Цветность

Показатель качества воды, характеризующий интенсивность окраски воды и обусловленный содержанием окрашенных соединений; выражается в градусах платиново-кобальтовой шкалы. Определяется путем сравнения окраски испытуемой воды с эталонами.

Цветность природных вод обусловлена главным образом присутствием гумусовых веществ и соединений трехвалентного железа. Количество этих веществ зависит от геологических условий, водоносных горизонтов, характера почв, наличия болот и торфяников в бассейне реки и т.п. Cточные воды некоторых предприятий также могут создавать довольно интенсивную окраску воды.

Различают "истинный цвет", обусловленный только растворенными веществами, и "кажущийся" цвет, вызванный присутствием в воде коллоидных и взвешенных частиц, соотношения между которыми в значительной мере определяются величиной pH.

Высокая цветность воды ухудшает ее органолептические свойства и оказывает отрицательное влияние на развитие водных растительных и животных организмов в результате резкого снижения концентрации растворенного кислорода в воде, который расходуется на окисление соединений железа и гумусовых веществ.

Прозрачность

Прозрачность (или светопропускание) природных вод обусловлена их цветом и мутностью, т.е. содержанием в них различных окрашенных и взвешенных органических и минеральных веществ.

Воду в зависимости от степени прозрачности условно подразделяют на прозрачную, слабоопалесцирующую, опалесцирующую, слегка мутную, мутную, сильно мутную. Мерой прозрачности служит высота столба воды, при которой можно наблюдать опускаемую в водоем белую пластину определенных размеров (диск Секки) или различать на белой бумаге шрифт определенного размера и типа (как правило, шрифт средней жирности высотой 3.5 мм). Результаты выражаются в сантиметрах с указанием способа измерения.

Ослабление в мутной воде интенсивности света с глубиной приводит к большему поглощению солнечной энергии вблизи поверхности. Появление более теплой воды у поверхности уменьшает перенос кислорода из воздуха в воду, снижает плотность воды, стабилизирует стратификацию. Уменьшение потока света также снижает эффективность фотосинтеза и биологическую продуктивность водоема.

Определение прозрачности воды - обязательный компонент программ наблюдений за состоянием водных объектов. Увеличение количества грубодисперсных примесей и мутности характерно для загрязненных и эвтрофных водоемов.

Водородный показатель рН

CO 2 + H 2 0 <---> H + + HCO 3 - <---> 2 H + + CO 3 2-

Для удобства выражения содержания водородных ионов была введена величина, представляющая собой логарифм их концентрации, взятый с обратным знаком:
pH = - lg .
Для поверхностных вод, содержащих небольшие количества диоксида углерода, характерна щелочная реакция. Изменения pH тесно связаны с процессами фотосинтеза (из-за потребления CO 2 водной растительностью). Источником ионов водорода являются также гумусовые кислоты, присутствующие в почвах. Гидролиз солей тяжелых металлов играет роль в тех случаях, когда в воду попадают значительные количества сульфатов железа, алюминия, меди и других металлов:

Fe 2+ + 2H 2 O --> Fe(OH) 2 + 2H +

pH воды - один из важнейших показателей качества вод. Величина концентрации ионов водорода имеет большое значение для химических и биологических процессов, происходящих в природных водах. От величины pH зависит развитие и жизнедеятельность водных растений, устойчивость различных форм миграции элементов, агрессивное действие воды на металлы и бетон. pH воды также влияет на процессы превращения различных форм биогенных элементов, изменяет токсичность загрязняющих веществ.

В водоеме можно выделить несколько этапов процесса их закисления:

1. на первом этапе рН практически не меняется (ионы бикарбоната успевают полностью нейтрализовать ионы Н +). Так продолжается до тех пор, пока общая щелочность в водоеме не упадет примерно в 10 раз до величины менее 0.1 моль/дм 3 .

2. на второй стадии закисления водоема рН воды обычно не поднимается выше 5.5 в течение всего года. О таких водоемах говорят как об умеренно кислых. На этом этапе закисления происходят значительные изменения в видовом составе живых организмов.

3. на третьем этапе закисления рН водоемов стабилизируется на значениях рН<5 (обычно рН=4.5), даже если атмосферные осадки имеют более высокие значения рН. Это связано с присутствием гумусовых веществ и соединений алюминия в водоемах и почвенном слое.

Природные воды в зависимости от рН рационально делить на семь групп:

Окислительно-восстановительный потенциал (Eh)

Мера химической активности элементов или их соединений в обратимых химических процессах, связанных с изменением заряда ионов в растворах. Значения окислительно-восстановительных потенциалов выражаются в вольтах (милливольтах). Окислительно-восстановительный потенциал любой обратимой системы определяется по формуле
Eh = E 0 + (0.0581/n) lg(Ox/Red) при t = 20°С
где Eh — окислительно-восстановительный потенциал среды;
E 0 — нормальный окислительно-восстановительный потенциал, при
котором концентрации окисленной и восстановленной форм равны
между собой;
Ox — концентрация окисленной формы;
Red — концентрация восстановленной формы;
n — число электронов, принимающих участие в процессе.

Изучение редокс-потенциала позволяет выявить природные среды, в которых возможно существование химических элементов с переменной валентностью в определенной форме, а также выделить условия, при которых возможна миграция металлов.

Различают несколько основных типов геохимических обстановок в природных водах:

1. oкислительную - характеризуемую значениями Еh > + (100 - 150) мВ, присутствием свобоного кислорода, а также целого рядаэлементов в высшей форме своей валентности (Fe 3+ , Mo 6+ , As 5- , V 5+ , U 6+ , Sr 4+ , Cu 2+ , Pb 2+);

2. переходную окислительно-восстановительную - определяемую величинами Еh + (100-0) мВ, неустойчивым геохимическим режимом и переменным содержанием сероводорода и кислорода. В этих условиях протекает как слабое окисление, так и слабое восстановление целого ряда металлов;

3. восстановиельную - характеризуемую значениями Еh < 0. В подземных водах присутствуют металлы низких степеней валентности (Fe 2+ , Mn 2+ , Mo 4+ , V 4+ , U 4+), а также сероводород.

Еh и рН взаимосвязаны.

Кислотность

Кислотностью называют содержание в воде веществ, вступающих в реакцию с гидроксил-ионами. Расход гидроксида отражает общую кислотность воды. В обычных природных водах кислотность в большинстве случаев зависит только от содержания свободного диоксида углерода. Естественную часть кислотности создают также гуминовые и другие слабые органические кислоты и катионы слабых оснований (ионы аммония, железа, алюминия, органических оснований). В этих случаях pH воды не бывает ниже 4.5.

В загрязненных водоемах может содержаться большое количество сильных кислот или их солей за счет сброса промышленных сточных вод. В этих случаях pH может быть ниже 4.5. Часть общей кислотности, снижающей pH до величин <4.5, называется свободной.

Щелочность

Под щелочностью природных или очищенных вод понимают способность некоторых их компонентов связывать эквивалентное количество сильных кислот. Щелочность обусловлена наличием в воде анионов слабых кислот (карбонатов, гидрокарбонатов, силикатов, боратов, сульфитов, гидросульфитов, сульфидов, гидросульфидов, анионов гуминовых кислот, фосфатов) - их сумма называется общей щелочностью . Ввиду незначительной концентрации трех последних ионов общая щелочность воды обычно определяется только анионами угольной кислоты (карбонатная щелочность). Анионы, гидролизуясь, образуют гидроксильные ионы:

CO 3 2- + H 2 O <---> HCO 3 - + OH - ;
HCO 3 - + H 2 O <---> H 2 CO 3 + OH - .

Щелочность определяется количеством сильной кислоты, необходимой для нейтрализации 1 дм 3 воды. Щелочность большинства природных вод определяется только гидрокарбонатами кальция и магния, pH этих вод не превышает 8.3.

Определение щелочности полезно при дозировании химических веществ, необходимых при обработке вод для водоснабжения, а также при реагентной очистке некоторых сточных вод. Определение щелочности при избыточных концентрациях щелочноземельных металлов важно при установлении пригодности воды для ирригации. Вместе со значениями рН щелочность воды служит для расчета содержания карбонатов и баланса угольной кислоты в воде.

Степень насыщения кислородом

Относительное содержание кислорода в воде, выраженное в процентах его нормального содержания. Зависит от температуры воды, атмосферного давления и солености. Вычисляется по формуле

M = (a *101308*100)/NP ,

где М — степень насыщения воды кислородом, %;
а — концентрация кислорода, мг/дм 3 ;
Р — атмосферное давление в данной местности, Па.
N — нормальная концентрация кислорода при данной температуре,
минерализации (солености) и общем давлении 101308 Па.

Жесткость

Жесткость воды представляет собой свойство природной воды, зависящее от наличия в ней главным образом растворенных солей кальция и магния. Суммарное содержание этих солей называют общей жесткостью . Общая жесткость подразделяется на карбонатную , обусловленную концентрацией гидрокарбонатов (и карбонатов при рН>8.3) солей кальция и магния, и некарбонатную - концентрацию в воде кальциевых и магниевых солей сильных кислот. Поскольку при кипячении воды гидрокарбонаты переходят в карбонаты, которые выпадают в осадок, карбонатную жесткость называют временной или устранимой . Остающаяся после кипячения жесткость называется постоянной. Результаты определения жесткости обычно выражают в мг-экв/дм 3 .

В естественных условиях ионы кальция, магния и других щелочноземельных металлов, обуславливающих жесткость, поступают в воду в результате взаимодействия растворенного диоксида углерода с карбонатными минералами и при других процессах растворения и химического выветривания горных пород. Источником этих ионов являются также микробиологические процессы, протекающие в почвах на площади водосбора, в донных отложениях, а также сточные воды различных предприятий.

Обычно преобладает (до 70%) жесткость, обусловленная ионами кальция; однако, в отдельных случаях магниевая жесткость может достигать 50-60%. Жесткость морской воды и океанов значительно выше (десятки и сотни мг-экв/дм 3). Жесткость поверхностных вод подвержена заметным сезонным колебаниям, достигая обычно наибольшего значения в конце зимы и наименьшего в период половодья.

Высокая жесткость ухудшает органолептические свойства воды, придавая ей горьковатый вкус и оказывая действие на органы пищеварения.

Окисляемость: перманганатная и бихроматная (ХПК)

Величина, характеризующая содержание в воде органических и минеральных веществ, окисляемых одним из сильных химических окислителей при определенных условиях. Существует несколько видов окисляемости воды: перманганатная, бихроматная, иодатная, цериевая. Наиболее высокая степень окисления достигается методами бихроматной и иодатной окисляемости воды.

Выражается в миллиграммах кислорода, пошедшего на окисление органических веществ, содержащихся в 1 дм 3 воды.

Состав органических веществ в природных водах формируется под влиянием многих факторов. К числу важнейших относятся внутриводоемные биохимические процессы продуцирования и трансформации, поступления из других водных объектов, с поверхностным и подземным стоком, с атмосферными осадками, с промышленными и хозяйственно-бытовыми сточными водами. Образующиеся в водоеме и поступающие в него извне органические вещества весьма разнообразны по своей природе и химическим свойствам, в том числе по устойчивости к действию разных окислителей. Соотношение содержащихся в воде легко - и трудноокисляемых веществ в значительной мере влияет на окисляемость воды в условиях того или иного метода ее определения.

В поверхностных водах органические вещества находятся в растворенном, взвешенном и коллоидном состояниях. Последние в рутинном анализе отдельно не учитываются, поэтому различают окисляемость фильтрованных (растворенное органическое вещество) и нефильтрованных (общее содержание органических веществ) проб.

Окисляемость незагрязненных поверхностных вод проявляет довольно отчетливую физико-географическую зональность.

Физико-географическая зональность природных вод

Окисляемость подвержена закономерным сезонным колебаниям. Их характер определяется, с одной стороны, гидрологическим режимом и зависящим от него поступлением органических веществ с водосбора и, с другой,- гидробиологическим режимом.

В водоемах и водотоках, подверженных сильному воздействию хозяйственной деятельности человека, изменение окисляемости выступает как характеристика, отражающая режим поступления сточных вод. Для природных малозагрязненных вод рекомендовано определять перманганатную окисляемость ; в более загрязненных водах определяют, как правило, бихроматную окисляемость (ХПК) .

В программах мониторинга ХПК используется в качестве меры содержания органического вещества в пробе, которое подвержено окислению сильным химическим окислителем. ХПК применяют для характеристики состояния водотоков и водоемов, поступления бытовых и промышленных сточных вод (в том числе, и степени их очистки), а также поверхностного стока.

Для вычисления концентрации углерода, содержащегося в органических веществах значение ХПК (мг/дм 3) умножается на 0.375 (коэффициент, равный отношению количества вещества эквивалента углерода к количеству вещества эквивалента кислорода).

Биохимическое потребление кислорода (БПК)

Степень загрязнения воды органическими соединениями определяют как количество кислорода, необходимое для их окисления микроорганизмами в аэробных условиях. Биохимическое окисление различных веществ происходит с различной скоростью. К легкоокисляющимся ("биологически мягким") веществам относят формальдегид, низшие алифатические спирты, фенол, фурфурол и др. Среднее положение занимают крезолы, нафтолы, ксиленолы, резорцин, пирокатехин, анионоактивные ПАВ и др. Медленно разрушаются "биологически жесткие" вещества гидрохинон, сульфонол, неионогенные ПАВ и др.

БПК 5

В лабораторных условиях наряду с БПК полн. определяется БПК 5 - биохимическая потребность в кислороде за 5 суток.

Сезонные изменения зависят в основном от изменения температуры и от исходной концентрации растворенного кислорода. Влияние температуры сказывается через ее воздействие на скорость процесса потребления, которая увеличивается в 2-3 раза при повышении температуры на 10 o C. Влияние начальной концентрации кислорода на процесс биохимического потребления кислорода связано с тем, что значительная часть микроорганизмов имеет свой кислородный оптимум для развития в целом и для физиологической и биохимической активности.

Суточные колебания величин БПК 5 также зависят от исходной концентрации растворенного кислорода, которая может в течение суток изменяться на 2.5 мг/дм 3 в зависимости от соотношения интенсивности процессов его продуцирования и потребления. Весьма значительны изменения величин БПК 5 в зависимости от степени загрязненности водоемов.

Величины БПК 5 в водоемах с различной степенью загрязненности .

Для водоемов, загрязненных преимущественно хозяйственно-бытовыми сточными водами, БПК 5 составляет обычно около 70% БПК полн. .

Определение БПК 5 в поверхностных водах используется с целью оценки содержания биохимически окисляемых органических веществ, условий обитания гидробионтов и в качестве интегрального показателя загрязненности воды. Необходимо использовать величины БПК 5 при контролировании эффективности работы очистных сооружений.

БПК полн.

Полным биохимическим потреблением кислорода (БПК полн.) считается количество кислорода, требуемое для окисления органических примесей до начала процессов нитрификации. Количество кислорода, расходуемое для окисления аммонийного азота до нитритов и нитратов, при определении БПК не учитывается.

Для бытовых сточных вод (без существенной примеси производственных) определяют БПК 20 , считая что эта величина близка к БПК полн.

Как определить качество дистиллированной воды? Каким образом выполняется анализ и контроль показателей? Понятие дистиллированной воды и её характеристики. Основные химические показатели данной жидкости. Нормативные документы для контроля качества такой воды. Свойства дистиллированной воды и её влияние на человеческий организм. Методы контроля качества в домашних и лабораторных условиях. Качество дистиллированной воды проверяется по остатку примесей. Анализ и контроль показателей напрямую связан с составом исходной жидкости, способом производства дистиллята, исправностью устройства по перегонке, а также условиями, в которых хранится такая вода.

Понятие и характеристики

Дистиллированная вода – это жидкость, очищенная от веществ неорганического и органического происхождения. Сюда относятся соединения минеральных солей, взвешенные вещества, патогенные микроорганизмы, продукты распада после различных живых организмов и т.п. Важно понимать, что не каждая жидкость, которая прошла процесс испарения и осела в конденсат, может считаться дистиллятом.

Дистиллированную жидкость применяют для лечения людей, поэтому её состав и качество очень важны. От этого зависит здоровье человека. В связи с этим качество дистиллированной воды регламентируется нормами, а именно ГОСТ 6709-72. Главные характеристики дистиллированной воды описываются в этих документах.

Базовые показатели по воде, прошедшей дистилляцию

Дистиллированная вода бывает различной стадии очищения в зависимости от назначения жидкости. Анализ жидкости позволяет очень точно выявить степень её очистки и присутствие различных примесей в составе. Так, бывает апирогенная жидкость, которая отличает полным отсутствием пирогенных элементов в своём составе. К данным элементам относятся вещества органического происхождения, а также различные бактериальные компоненты. При этом данные составляющие в состоянии негативно влиять на человека, вызывая такие симптомы, как повышение температуры тела, нарушения в обмене веществ, изменения в системе кровообращения и тому подобное. Именно поэтому дистиллят, который предназначен для изготовления составов для инъекций, должен быть в обязательном порядке очищен от пирогенных веществ.

Свойства дистиллята

Очень важно отслеживать воздействие жидкости, прошедшей дистилляцию, на человеческий организм. Как мы уже говорили, дистиллят чаще всего используется для лечения человека. Именно поэтому в каждой аптеке должен вестись журнал анализа дистиллированной воды. Однако, несмотря на лечебные свойства такой жидкости, бесконтрольный приём её противопоказан, поскольку состав может оказывать негативное влияние на человеческий организм.

Если вы решите использовать дистиллированную воду вместо обычной питьевой, то рискуете нанести серьёзный вред своему здоровью, а именно:

• Дистиллят способен очень быстро выводить из человеческого организма соединения хлоридов, что приведёт к стойкому дефициту этого микроэлемента.
• Такая вода может приводить к нарушению объёмного и количественного равновесия меду жидкостными объёмами в теле человека.
• Вода, прошедшая дистилляцию, плохо утоляет жажду, поэтому вы будете больше пить.
• Данная жидкость вызывает учащённое мочеиспускание, что влечёт за собой потерю элементов калия, натрия и соединений хлоридов, и их нехватку в теле.
• Концентрация гормонов, отвечающих за водно-солевой баланс, нарушается.

Контроль качества дистиллированной воды

Контролировать состав данной жидкости можно несколькими способами:

1. В домашних условиях, используя специально предназначенные для этого компактные приборы.
2. Контроль по количеству органики в составе воды, способной восстанавливать марганцовокислый калий.
3. Метод контроля по удельной электропроводности.

Рассмотрим каждый метод проверки подробнее.

В домашних условиях можно проверить качество дистиллированной воды, используя сразу несколько приборов. Так, для контроля жёсткости дистиллята используется прибор, называемый в народе, солемер (TDS-метр). Согласно ГОСТу номер 6702-72 допустимая концентрация солей в дистиллированной воде составляет 5 мг/л. Процент содержания хлоридов в такой воде определяют при помощи хлорметра. По ГОСТу этот показатель должен быть равен 0,02 мг/л. Кислотность воды измеряется рН-метром, который позволяет очень точно установить кислотно-щелочной баланс жидкости. Норма данного показателя должна быть в пределах 5,4-6,6 мг/л. Удельную электропроводность дистиллированной воды меряют кондуктометром. Показатель считается в пределах нормы, если прибор показывает значение 500.

Второй метод контроля можно проводить только в лабораторных условиях. Суть его состоит в том, что при обнаружении в дистиллированной воде веществ, способных восстанавливать перманганат калия в концентрации более 0,08 мг/дм³, вода считается некачественной. В такой ситуации требуется выполнить её повторную перегонку с добавлением необходимых растворов.

Довольно распространённым методом оценки качества дистиллированной воды является её проверка по удельной электропроводности. О растворе отличного качества говорит показатель равный не меньше 2 мкСм/см.

Вам необходимо оценить качество дистиллированной воды, но нужных приспособлений для самостоятельного проведения оценки у вас нет? Тогда обращайтесь в нашу лабораторию, где вам проведут все анализы, необходимые для контроля качества жидкости. Чтобы заказать анализ, вам достаточно связаться с нами по указанным телефонам. Стоимость наших услуг вы можете уточнить у менеджера при звонке.

МИНИСТЕРСТВО ЭНЕРГЕТИКИ И ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ СССР
ГЛАВНОЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ ЭНЕРГЕТИКИ И ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ

МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ
УДЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОВОДИМОСТИ
ВОДЫ И ПАРА ЭНЕРГОУСТАНОВОК ТЭС
АВТОМАТИЧЕСКИМ КОНДУКТОМЕТРОМ

Методика обеспечивает получение достоверных количественных показателей точности измерений в стационарном режиме работы энергооборудования.

Методика обязательна для применения на ТЭС, а также в проектных и наладочных организациях.

1. СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ И ВСПОМАГАТЕЛЬНЫЕ
УСТРОЙСТВА

1.1. При выполнении измерений УЭП должна быть применена совокупность средств измерений и вспомогательных устройств, обеспечивающая отбор и подготовку пробы к измерениям и получение информации об УЭП пробы. Перечень необходимых средств измерений и вспомогательных устройств, их назначение и технические характеристики приведены в приложении 1.

Допускается применение других средств измерения, не уступающих рекомендуемым по техническим и метрологическим характеристикам.

1.2. Отбор проб воды и пара для измерений УЭП производится пробоотборными устройствами ОСТ 108.030.040-80 "Устройства для отбора проб пара и воды паровых стационарных котлов. Типы, конструкция, размеры и технические требования".

Транспортировка проб осуществляется по герметичным пробоотборным линиям, отвечающим требованиям ОСТ 108.030.04-80.

1.3. Структурная схема измерений УЭП приведена на рисунке.

Структурная схема измерений УЭП:
а - конденсата; б - питательной (котловой) воды;
в - насыщенного и перегретого пара;
1 - пробоотборное устройство; 2 - предвключенный
холодильник; 3 - система подготовки пробы;
4 - автоматический кондуктометр;
5 - пробоотборная линия

В случае применения средств вычислительной техники для сбора и обработки результатов измерения УЭП выходной сигнал кондуктометра передается в информационно-вычислительный комплекс.

2. МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ

Измерение УЭП следует выполнять методом контактной кондуктометрии, основанном на явлении переноса электрических зарядов ионами растворенных веществ при прохождении тока через анализируемый раствор.

3. ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ

При выполнения измерений УЭП должны соблюдаться требования "Правил техники безопасности при эксплуатации тепломеханического оборудования электростанций и тепловых сетей" (М.: Энергоатомиздат, 1985).

4. ТРЕБОВАНИЯ И КВАЛИФИКАЦИИ ОПЕРАТОРОВ

К обслуживанию средств измерений и обработке результатов могут быть допущены лица, прошедшие специальное обучение и имеющие квалификацию:

при обслуживании средств измерений - электрослесарь не ниже 3-го разряда, знающий структурные, монтажные и электрические схемы измерения УЭП, конструкцию и принцип работы применяемых средств измерений, расположение пробоотборных устройств, пробоотборных линий;

при обработке результатов измерений - техник или инженер, знающий особенности водно-химического режима энергоустановки.

5. УСЛОВИЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ

наличие действующих поверительных клейм на средства измерений.

6.2. Подготовка к работе средств измерений производится в соответствии с указаниями, содержащимися в инструкциях по эксплуатации.

6.3. Подготовка к работе Н-катионитового фильтра производится по методике, приведенной в "Методических указаниях по применению кондуктометрического контроля для ведения водного режима электростанций. МУ 34-70-114-85" (М.: СПО "Союзтехэнерго", 1986).

7. ВЫПОЛНЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ

7.1. При выполнении измерений УЭП необходимо:

поддерживать нормальный режим работы системы подготовки пробы, в том числе контролировать и при необходимости регулировать расход пробы на кондуктометр;

периодически проверять правильность показаний кондуктометра и при необходимости производить его настройку;

своевременно регенерировать Н-катионитовый фильтр;

периодически производить очистку первичного преобразователя.

7.2. Проверку правильности показаний кондуктометра осуществлять методом сличения его показаний с результатами измерений, выполняющих лабораторным кондуктометром.

7.3. Проверку правильности показаний кондуктометра, очистку первичного преобразователя и регенерацию Н-катионитового фильтра производить с периодичностью, указанной в "Нормативном материале по эксплуатации и ремонту автоматических приборов химического контроля АК-310 и рН-201. НР 34-70-009-82" (М.: СПО "Союзтехэнерго", 1982).

7.4. Регенерацию истощенного в процессе эксплуатации Н-катионитового фильтра, а также очистку загрязненного первичного преобразователя производить согласно указаниям, содержащимися в "Методических указаниях по применению кондуктометрического контроля для ведения водного режима электростанций. МУ 34-70-114-85"

8. ОБРАБОТКА И ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
ИЗМЕРЕНИЙ

8.1. Результаты измерений УЭП необходимо приводить к температуре пробы 25 °С. В тех случаях, когда в применяемых средствах измерений отсутствует устройство автоматического приведения результатов измерений к температуре 25 °С, приведение осуществляется в ручную по графикам. содержащимися в "Методических указаниях по применению кондуктометрического контроля для ведения водного режима электростанций. МУ 34-70-114-85".

8.2. В качестве показателя точности измерений УЭП принимается интервал, в котором с доверительной вероятностью Р д находится суммарная погрешность измерений.

Результаты измерений УЭП воды и пара представляются по форме:

где - результат измерения УЭП, мкСм/см;

Предел допускаемого значения абсолютной погрешности измерения, мкСм/см;

Р д - вероятность, с которой погрешность измерения УЭП находится в указанных границах.

8.3. Числовые значения результата измерения и погрешности должны оканчиваться цифрой одного и того же порядка.

При измерении УЭП числовые значения результата измерения и погрешности должны иметь две значащие цифры.

8.4. Предел допускаемого значения суммарной абсолютной погрешности измерений (D ) УЭП в общем случае определяется по формуле:

(2)

где D спп - абсолютная погрешность измерений, обусловленная изменением физико-химических свойств анализируемой пробы при ее прохождении через различные элементы системы отбора при ее прохождении через различные элементы системы отбора и подготовки пробы, мкСм/см;

D АК - абсолютная погрешность кондуктометра, мкСм/см;

D x i - дополнительная погрешность, вызванная отклонением условий эксплуатации i - го средства измерений, входящего в схему измерений УЭП, от нормальных, мкСм/см;

n - число средств измерений, входящих в схему измерений УЭП.

Предел допускаемого значения суммарной абсолютной погрешности измерения УЭП при нормальных условиях эксплуатации средств измерений (D о ) определяется по формуле:

(3)

Определение дополнительных погрешностей, вызванных отклонением эксплуатации средств измерений от нормальных (например, температуры окружающей среды, напряжения питания и других внешних факторов, указанных в технической документации на используемые средства измерений) производится следующим образом:

вычисляется математическое ожидание М каждой влияющей величины по формуле

где Y i - значение влияющей величины, полученное при i - м измерении;

К - количество измерений влияющей величины за интервал усреднения.

Математическое ожидание каждой влияющей величины определяется для летнего и зимнего сезонов;

определяются значения дополнительных погрешностей по данным НТД на применяемые средства измерений и полученным сезонным значениям математического ожидания каждой влияющей величины.

Пример расчета погрешности измерений УЭП приведен в приложении 2.

8.5. Настоящая методика обеспечивает получение результатов измерений УЭП воды и пара с пределом допускаемого значения приведенной погрешности измерений ± 5 % при доверительной вероятности Р д = 0,95.

Приложение 1

СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ И ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА, ИХ НАЗНАЧЕНИЕ
И ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Приложение 2

Справочное

ПРИМЕР РАСЧЕТА ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ УЭП
ПО ДАННЫМ ТЕХНИЧЕСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ

1. Измерение УЭП при нормальных условиях эксплуатации средств измерений.

Допускаемое значение суммарной абсолютной погрешности измерения УЭП при нормальных условиях эксплуатации средств измерений определяется по формуле (3).

Исходные данные:

требования к пробоотборному устройству и прибороотборной линии выполнены в соответствии с ОСТ 108.030.04-80;

система подготовки пробы - типа СУПП;

измерения УЭП выполняются автоматическим кондуктометром АК-310 в диапазоне от 0 до 1 мкСМ/см.

Определение погрешности измерений УЭП.

Так как все условия обеспечения продолжительности пробы выполнены, с достаточной для практики точностью можно принять D спп = 0.

Согласно п. 5 приложения 1 D АК - 0,05 мкСм/см.

Суммарная погрешность измерений определяется по формуле (3):

2. измерение УЭП при отклонении условий эксплуатации средств измерений от нормальных.

Допускаемое значение суммарной абсолютной погрешности измерений УЭП определяется по формуле (2).

Исходные данные:

условия измерений УЭП принимаются такими же, как в предыдущем примере, с одним отличием - промежуточный преобразователь кондуктометра установлен в помещении с температурой воздуха 35 °С.

Определение погрешности измерений УЭП:

D спп =0 и D АК =± 0,05 мкСм/см (см. предыдущий пример);

дополнительная погрешность, вызванная отклонением температуры окружающего воздуха в месте установки преобразователя от нормальной, согласно паспорту на автоматический кондуктометр АК-310, составит D Т = ± 0,025 мкСм/см.

Суммарная погрешность измерений определяется по формуле (2).

Способность одного кубического сантиметра вещества проводить определенный электрический заряд называется удельной электрической проводимостью, или удельной электропроводностью, этого вещества. Электропроводность - явление обратное электрическому сопротивлению и измеряется единицами, называемыми мо. (Это слово представляет собой обратное написание единицы сопротивления ом.) Поскольку мо - слишком большая единица для измерения электропроводности пресной воды и подземных вод, для этой цели используют миллионные доли мо, микромо.

Рис. 3.7. Диаграмма Стиффа для изображения состава воды в продольных координатах.

Рис. 3.8. График с двумя координатными осями, показывающий общую минерализацию и содержание хлоридов в подземных водах. Представлены результаты 100 анализов, взятых из различных работ. Видно, что по мере увеличения минерализации большинства подземных вод содержание NaCl в них увеличивается.

Рис. 3.9. Трехлинейная диаграмма, предложенная Пайпером. Показана химическая характеристика морской воды (А) и питьевой подземной воды (В) в процент-эквивалентах. Результаты каждого анализа представлены тремя точками: двумя на треугольных полях и одной на суммирующем поле-ромбе.

Удельная электрическая проводимость воды зависит от температуры, характера ионов и их концентрации (рис. 3.10). Обычно удельная электрическая проводимость воды дается для 25° С, так что она зависит только от концентрации и характера растворенных компонентов. Поскольку удельная электрическая проводимость измеряется очень быстро, по ней можно легко определить химический состав воды.

Среди распространенных типов природных вод при данной общей минерализации воды, содержащие бикарбонат и сульфат кальция, обычно имеют самую низкую проводимость, а воды, содержащие хлористый натрий, обладают наибольшей проводимостью. Общую минерализацию пресной воды в частях на миллион можно приблизительно определить, если величину ее удельной электрической проводимости в микромо умножить на 0,7. Однако наблюдается более точная зависимость между формой выражения минерализации воды в экв/млн и ее электропроводностью, выраженной в микромо. Для почти чистой воды, если разделить величину удельной электрической проводимости на 100, получим общую минерализацию воды в эквивалентах на 1 млн. с точностью до 5%. Для воды с минерализацией от 1 до 10 экв/млн точность полученной величины составляет около 15%. Логан считает, что обшая минерализация воды В, выраженная в эквивалентах на 1 млн., и ее удельная электрическая проводимость С связаны следующими эмпирическими зависимостями:

С = 100 В, (3.2)

когда В < 1;

С= 12,27 + 86,38 В + 0,835 В2, (3.3)

когда В = 1 - 3;

C = B(95,5-5,54 lg B), (3.4)

когда В = 3 - 10;

С = 90 В, (3.5)

когда В > 10 с преобладанием аниона НСО-3;

С = 123 В, 0,939 (3.6)

когда В>10 с пресблгданием анисна Сl-;

С = 101 В, 0,949 (3.7)

когда В > 10 с преобладанием аниона SO2-4

Рис. 3.10. Удельная электрическая проводимость водных растворов различных соединений. Влияние температуры на удельную электрическую проводимость воды особенно видно на примере, содержания NaCl.

Поскольку сумма эквивалентов анионов обычно несколько отличается от суммы эквивалентов катионов, величина В принимается как средняя из этих сумм. Приведенные зависимости верны только для значений В менее 1000 экв/млн.

Чистая вода имеет удельную электрическую проводимость 0,055 микромо при 25° G, лабораторная дистиллированная вода - от 0,5 до 5, дождевая обычно - от 5 до 30, подземная вода, годная для питья,- от 30 до 2000, океаническая - от 45 000 до 55 000, рассолы нефтяных месторождений - более 100 000 микромо.