Катионы металлов в воде
Обновлено: 18.05.2024
А теперь давайте поговорим серьезно. Ведь при анализе питьевой воды из скважин и кухонных кранов часто встречаются ионы меди. Чем это может грозить нашему организму?
Данный химический элемент представляет собой пластичный переходный металл золотисто-розового цвета. Он широко используется человеком с незапамятных времен и играет незаменимую роль для его здоровья.
Роль в организме:
- участвует в синтезе различных белков и ферментов. Отвечает за развитие клеток и тканей костно-мышечной, кровеносной, сердечно-сосудистой, выделительной систем;
- принимает участие в работе желез пищеварения и внутренней секреции;
- необходим для выработки коллагена и эластина;
- очень важен для нормального функционирования нервных волокон.
Суточная норма потребления для женщин составляет 1,5 мг, для мужчин – 2 мг. Самостоятельно организм ее синтезировать не может, поэтому берет из продуктов питания. Морепродукты, шпинат, орехи и бобы богаты этим элементом. Порой можно зафиксировать и высокое содержание меди в воде.
Как она туда попадает?
- минерал вымывается из земной коры;
- соединениями этого металла насыщены стоки из шахт, металлургических и химических предприятий;
- добавляемые для борьбы с водорослями альдегидные реагенты богаты медными соединениями;
- водопроводные трубы разрушаются, и медные примеси попадают в наш кран.
Как определить высокое содержание меди в воде?
Cu относится к элементам, превышение которого можно обнаружить визуально или органолептически. Как это сделать?
- Попробуем водичку на вкус. На языке малоприятный вяжущий привкус?
- Проверяем цвет жидкости. Видим голубоватый оттенок?
- Обращаем внимание на цвет волос. До мытья головы вы были блондином или блондинкой, а теперь ваши волосы переливаются зеленоватым оттенком?
- Посмотрите на сантехнику. Можем зафиксировать на ней темный несмываемый налет?
Поздравляю! Вы стали не самым счастливым обладателем воды с превышенной ПДК меди.
Норма – это сколько?
Заглянем в нормативные документы разработанные СанПиНом. Заветной цифрой для нас будет 1 мг/дм3. Чтобы точно узнать содержание меди в воде, необходимо обратиться в химическую лабораторию для анализа. Компания «ИОН» оказывает широкий спектр услуг, включающий в себя 6 пакетов исследования жидкостей. Наши специалисты могут подобрать вам индивидуальный пакет, состоящий из списка только тех загрязнителей, которые будут вам интересны. Полученные результаты будут использованы для подбора необходимого водоочистного сооружения.
Зачем нужно обращаться в лабораторию?
Избыток вещества превращает его в опасный для здоровья загрязнитель. Особо страдают в этом случае центральная нервная система, почки и печень. Разрушаются зубы, возникают тяжёлые дерматиты, гастрит и язвенные болезни. Негативное воздействие соединения оказывают на сантехнику и бытовые приборы.
Также рекомендуем почитать
Тяжелые металлы в воде
Тяжелые металлы – это токсичные и крайне опасные вещества, способные значительно ухудшить здоровье человека и даже привести к гибели. Биогенные элементы – это исключение среди тяжелых металлов, которые необходимы всем живым организмам. Атомный вес тяжелых металлов составляет более 40.
Марганец в воде
Марганец в воде – довольно распространенное явление. Это вещество представляет из себя легкорастворимый минерал, занимающий 14 место среди общего количества. Содержание марганца в воде способно как принести организму пользу, так и причинить вред.
Катионы металлов в воде
1 ФГАОУ ВПО «Сибирский федеральный университет, Институт цветных металлов и материаловедения» (СФУ ИЦМиМ)
В настоящее время существует большое количество способов очистки воды и водных растворов - механические, химические, электрические, физические, биологические, комбинированные и др. Для очистки воды от железа эффективно используется отстаивание, от меди, никеля, хрома (VI) широко применяют электрокоагуляцию, ионообменные технологии, биологическую очистку и т. д. Исследования очистки воды от совокупности этих ионов при малых концентрациях практически отсутствуют. В статье представлены результаты экспериментальных исследований отстаивания, коагуляции, электрохимического и комбинированного способов очистки воды от ионов металлов и их сравнительная оценка по степени очистки. Наибольшая степень очистки воды от всех рассматриваемых ионов металлов достигается комбинированным способом, заключающимся в пропускании через очищаемую воду переменного асимметричного тока с использованием нерастворимых разнородных электродов, введении коагулянта - сернокислого железа FeSO4•7H2O в соотношении начальных концентраций иона-комплексообразователя и удаляемого иона 2,5:1 и отстаивании воды в течение 10 суток. При этом степень очистки воды равна: от ионов никеля 37,37%, кадмия – 73,1%, хрома – 91,41%, меди – 99,14% и железа – 99,71%. Удельные энергозатраты составляют W = 0,34 (кВт•ч)/м3. В то время как при очистке электрохимическим способом с применением нерастворимых электродов и переменного тока удельные энергозатраты составляют 1,5-2 (кВт•ч)/м3.
1. Водное хозяйство промышленных предприятий : справочное издание. В 2-х кн. / Аксенов В.И. [и др.]; под ред. В.И. Аксенова. - М. : Теплотехник, 2005. – Кн. 1. - 640 с.
2. Стрюк А.И., Шестаков И.Я., Фадеев А.А., Фейлер О.В., Сурсяков А.А., Кушнир А.А. Способ очистки воды и водных растворов от анионов и катионов : патент РФ № 2213701. С 02 F 1/46//C 02 F 103:16. Опубл. Б.И. № 28, 10.10.2003.
3. Стрюк А.И., Шестаков И.Я., Фадеев А.А., Фейлер О.В., Сурсяков А.А., Кушнир А.А. Установка очистки воды и водных растворов от анионов и катионов. С. № 18532, С 02 F 1/46. Опубл. Б.И. № 18, 27.06.2001.
4. Шестаков И.Я., Вдовенко В.Г. Способ электрохимической очистки воды и водных растворов от ионов тяжелых металлов. А.С. №1724591, С 02 F 1/46. Опубл. Б.И. №13 07.04.1992.
5. Шестаков И.Я., Раева О.В., Фейлер О.В. О механизме электрохимической очистки сточных вод переменным током // Вестник СибГАУ. - 2011. - № 1/34. - С. 147-150.
Загрязнение воды является одной из острейших экологических проблем в мире. Более 90% сточных вод сбрасываются в открытые водоемы без предварительной очистки. В большей мере причиной тому являются сточные воды гальванических производств, содержащие целый ряд ионов металлов, пагубно воздействующих на здоровье людей и окружающую среду. Поэтому рациональное использование водных ресурсов и сохранение чистоты природных вод стало одной из актуальных проблем человечества.
В настоящее время существует большое количество способов очистки воды и водных растворов - механические, химические, электрические, физические, биологические, комбинированные и др. [1]. Например, для очистки воды от железа эффективно используется отстаивание, от меди, никеля, хрома (VI) широко применяют электрокоагуляцию, ионообменные технологии, биологическую очистку и т.д. В гальваническом производстве сточные воды содержат совокупность различных ионов металлов и недостаточно исследований по очистке воды от ионов металлов при концентрации каждого 0,5 мг/л и менее.
В данной статье представлены результаты экспериментальных исследований способов очистки воды от ионов металлов и их сравнительная оценка по степени очистки.
При исследовании воду очищали от ионов следующими способами: отстаиванием, коагуляцией, электрохимическим и комбинированным.
Электрохимический способ переменным асимметричным током проводили электролизом с использованием пар нерастворимых разнородных электродов 2. Электролизер выполнен из чередующихся электродов в виде пластин. Материал электродов: нержавеющая сталь 12Х18Н10Т, титановый сплав ОТ 4-0. Расстояние между электродами 12 мм. Объем заливаемой воды 1 л. В воде растворяли соли Fe(III), Ni(II), Cd(II), Cu(II) и Cr(VI) при концентрации каждого иона 0,5 мг/л. Переменный электрический ток пропускался через воду в течение 10 минут при силе тока 0,5 А и напряжении на клеммах электродов 4,1 В 6. Ранее проведенные опыты показали, что максимальная степень очистки при минимальных энергозатратах достигается электрохимическим способом при этих параметрах.
Коагуляцию проводили с использованием хорошо растворимого в воде коагулянта – сернокислого железа FeSO4·7H2O. При введении в воду коагулянта происходило его растворение и электролитическая диссоциация с последующим образованием малорастворимого гидрата окиси железа (III), выпадающего в осадок в виде хлопьев и выступающего в качестве комплексообразователя. Соотношение начальных концентраций иона-комплексообразователя и удаляемого иона (СоFe2+/Coi) 2,5:1. Начальная концентрация иона-комплексообразователя 6,25 мг/л.
Отстаивание очищаемой воды проводилось в закрытых емкостях при температуре 20-25 °С и атмосферном давлении.
Комбинированный способ очистки заключался в электрохимическом воздействии, как указано выше, затем вводился коагулянт, и далее происходило отстаивание очищаемой воды.
Количественный анализ ионов, содержащихся в водном растворе после очистки, проводился на масс-спектрометре Agilent 7500 ICP -MS. Забор проб производился через 1 сутки и через 10 суток.
Степень очистки определялась по формуле, %:
где Со, Ск - начальная и конечная концентрации удаляемого иона металла, мг/л.
Удельные энергозатраты W определялись по формуле, (кВт·ч)/м3:
где I – сила тока, А;
U – напряжение на клеммах электродов, В;
V – объем заливаемой воды, м3;
10-3 – переводной коэффициент из Вт в кВт.
Результаты исследований и их обсуждение
Результаты экспериментальных исследований влияния различных способов очистки воды на степень очистки при различном времени отстаивания представлены в таблицах 1, 2 и на рисунках 1, 2.
Таблица 1 - Результаты экспериментальных исследований влияния различных способов очистки воды на степень очистки при отстаивании воды 1 сутки
О катионном составе некоторых питьевых и природных вод Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»
Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Селифонова Екатерина Игоревна, Чернова Римма Кузминична, Евсеева Ольга Сергеевна
Методом капиллярного электрофореза исследовано 15 проб бутилированных, питьевых и природных вод на содержание ионов Li+, Na+, K+, Ca2+, Sr2+, Ba2+, Mg2+, NH4 +. Из всех исследованных вод лишь в бутилированной воде «НОВОТЕРСКАЯ» отмечено превышение ПДК по всем указанным ионам, за исключением Mg2+; ионы бария в водах не обнаружены. Очистка воды с помощью фильтра «ГЕЙЗЕР» понижает содержание Na+, Mg2+, Ca2+ и значительно K+.
Похожие темы научных работ по наукам о Земле и смежным экологическим наукам , автор научной работы — Селифонова Екатерина Игоревна, Чернова Римма Кузминична, Евсеева Ольга Сергеевна
Ионохроматографический контроль содержания катионов щелочных и щелочноземельных элементов в некоторых питьевых водах
About Cationic Composition of Some Drinking and Natural Waters
15 sample of bottled, drinking and natural waters were examined for content of cations Li+, Na+, K+, Ca2+, Sr2+, Ba2+, Mg2+, NH4 + by the method of a capillary electrophoresis . Excess of maximum permissible concentration is noted over all specified ions, except for Mg2+ only in bottled water «NOVOTERSKAY», Ba2+ in waters is not found in any of the test water. Water purification by means of the «GEYSER» filter lowers the content of Na+, Mg2+, Ca2+ and K+ is considerably
Текст научной работы на тему «О катионном составе некоторых питьевых и природных вод»
5. Яковлев С. В. Современное значение цефалоспоринов в стационаре // РЖМ. Антибиотики. 2005. Т. 13, № 10. С. 1125-1129.
6. Агаджанян Н. А., Тель Л. З., Циркин В. И., Чесноко-ва С. А. Физиология человека. СПб. : СОТИС, 1998. 537 с.
7. Кулапина Е. Г., Баринова О. В., Кулапина О. И., УтцИ. А., Снесарев С. В. Современные методы определения антибиотиков в биологических и лекарственных средах // Антибиотики и химиотерапия. 2009. Т. 54, № 9-10. С. 53-60.
8. Алексеев В. Г. Бионеорганическая химия пенициллинов и цефалоспоринов. Тверь : Изд-во Тверск. гос. ун-та, 2009. 40 с.
9. Никольский Б. П., Матерова Е. А. Ионоселективные электроды. Л. : Химия, 1980. 240 с.
10. Шмидт В. Оптическая спектроскопия для химиков и биологов. М. : Техносфера, 2007. 368 с.
11. Бегн Э. Клиническая фармакология. М. : Бином, 2004. 104 с.
12. Гончаров И. Б., Ковачевич И. В., Репенкова Л. Г., Кондратенко С. Н., Стародубцев А. К. Влияние анти-ортостатической гипокинезии на фармакокинетику ацетаминофена и распределение его в слюне здоровых добровольцев // Хим.-фарм. журн. 2009. Т. 43, № 5. С. 3-6.
13. Стародубцев А. К., Золкина И. В., Кондратенко С. Н., Белякова Г. А. Изучение фармакокинетики пентокси-филлина по динамике его распределения в крови и слюне здоровых добровольцев // Хим.-фарм. журн. 2008. Т. 42, № 1. С. 3-5.
О КАТИОННОМ СОСТАВЕ НЕКОТОРЫХ ПИТЬЕВЫХ И ПРИРОДНЫХ ВОД
Е. И. Селифонова, Р. К. Чернова, О. С. Евсеева
Методом капиллярного электрофореза исследовано 15 проб бутилированных, питьевых и природных вод на содержание ионов Li+, Na+, K+, Ca2+, Sr2+, Ba2+, Mg2+, NH4+. Из всех исследованных вод лишь в бутилированной воде «НОВОТЕРСКАЯ» отмечено превышение ПДК по всем указанным ионам, за исключением Mg2+; ионы бария в водах не обнаружены. Очистка воды с помощью фильтра «ГЕЙЗЕР» понижает содержание Na+, Mg2+, Ca2+ и значительно K+.
Ключевые слова: капиллярный электрофорез, электрофоре-грамма, катионы металлов, вода, способы очистки.
About Cationic Composition of Some Drinking and Natural Waters
E. I. Selifonova, R. K. Chernova, O. S. Yevseyeva
15 sample of bottled, drinking and natural waters were examined for content of cations Li+, Na+, K+, Ca2+, Sr2+, Ba2+, Mg2+, NH4+ by the method of a capillary electrophoresis. Excess of maximum permissible concentration is noted over all specified ions, except for Mg2+ only in bottled water «NOVOTERSKAY», Ba2+ in waters is not found in any of the test water. Water purification by means of the «GEYSER» filter lowers the content of Na+, Mg2+, Ca2+ and K+ is considerably.
Key words: capillary electrophoresis, electrophoretogram, metal cations, water purification methods.
Природные и питьевые воды обычно содержат набор катионов щелочных и щелочноземельных элементов. Так, ионы натрия, калия, кальция и магния присутствуют во всех при-
родных водах. Количество ионов натрия может колебаться от нескольких мг/л (ультрапресные воды) до десятков и даже сотен г/л (рассолы). Содержание ионов калия в природных водах обычно значительно меньше, что объясняется повышенной сорбцией калия поглощающим комплексом почв и пород, а также расходом его на питание растений [1]. Ионы кальция и магния обусловливают жесткость воды - показатель крайне важный с точки зрения экологической безопасности. Превышение нормативов по жесткости чревато заболеваниями желудочно-кишечного тракта, почек, провоцирует появление экзем. Поэтому обычно устраняют повышенную жесткость воды [2]. Низкое качество питьевой воды провоцирует также заболевания сердечно-сосудистой и костной систем [3].
Присутствие в поверхностных водах ионов аммония связано, главным образом, с процессами биохимической деградации белковых веществ, дезаминирования аминокислот, разложения мочевины под действием уреазы. Основными источниками поступления ионов аммония в водные объекты являются животноводческие фермы, хозяйственно-бытовые сточные воды, поверхностный сток с сельхозугодий при использовании аммонийных удобрений,
© Селифонова Е. И., Чернова Р. К., Евсеева О. С2013
Е. И. Селифонова и др. О катионном составе некоторых питьевых и природных вод
а также сточные воды предприятии пищевой, коксохимической, лесохимической и химической промышленности. Ионами аммония обычно обогащены воды нефтяных месторождений, в которых их содержание может превышать 100 мг/л. Повышенное содержание солей аммония в водном объекте указывает на ухудшение его санитарного состояния [4].
Такие элементы, как литий, стронций, барий относятся ко второму классу опасности. Ис-
точником этих токсичных элементов является артезианская вода.
В настоящей работе методом капиллярного электрофореза определено содержание Ы+, №+, К+, Са2+, Бг2+, Ва2+, М§2+, КЫ4+ в 15 пробах питьевых и природных вод г. Саратова и оценена эффективность некоторых применяемых в быту способов очистки воды.
В табл.1 представлены места отбора проб воды и способы их очистки.
Типы отобранных проб и примененные способы очистки воды
№ Исследуемый тип воды Место отбора пробы Способ очистки воды Применяемые ГОСТы
Фильтрование через фильтр «Гейзер» (3 ступени очистки:
2 1 - взвеси, 2 - растворенные
хим.примеси, хлор, тяж.
Фрунзенский р-н, ул. Рахова/Белоглинская, металлы, бактерии, 3 - органические примеси) • Общие требования к отбору проб по ГОСТ Р 51592-2000
д. 75/81 Фильтрование («Гейзер»),
3 Водопроводная кипячение в электрочайнике «Tefal express» • Отбор проб питьевых вод производился по ГОСТ Р 51593-2000
4 кипячение в чайнике
«Peterhof» на газу • Отбор проб из источников водоснабжения - по ГОСТ 17.1.5.05-85 • Аттестованная методика «Измерения массовых
5 Кировский р-н, Кипячение в электрочайнике «Bork»
6 ул. Астраханская, 83, 9-й корп. СГУ, лаб. № 7 Отстаивание
7 Без очистки концентраций катионов» ПНД Ф 14.1:2:4.267-2000
8 Фрунзенский р-н, ул. Рахова/Белоглинская, Без очистки
Талая (снег) д. 75/81
9 Кировский р-н, ул. Астраханская, д. 83, 9-й корп. СГУ Без очистки
В табл. 2 представлены исследованные бутилированные воды.
Пробоотбор вод осуществляли согласно ГОСТ (см. табл.1). Объем отбираемых проб составлял не менее 100 см3. Отобранную и подготовленную пробу анализировали в течение 1 сут.
ПДК на исследуемые катионы представлены в табл. 3.
Измерения массовой концентрации катионов проводили с помощью системы капиллярного электрофореза «Капель-103РТ» (внутренний диаметр капилляра 75 мкм, длина капилляра 60 см), оснащенной специализированным программным обеспечением на основе персональ-
ного компьютера архитектура х86-64.
Эксплуатацию системы «Капель-103РТ» осуществляли согласно [5].
Анализируемую пробу подготавливали фильтрованием в сухую посуду через целлю-лозно-ацетатный фильтр (размер пор 0,2 мкм), отбрасывая первые 1,0 см3 фильтрата. В сухую пробирку Эппендорфа помещали 1,0 см3 подготовленной пробы, центрифугировали в течение 5 мин при 5000 об/мин и регистрировали электрофореграммы подготовленных проб. На рис.1, 2 соответственно представлены примеры электрофореграмм бутилированных вод «Новотерская», «Ретег».
Исследуемые типы бутилированных вод
№ Торговое название воды Характеристика воды (производитель) Применяемые ГСО
1 «Новотерская» Минеральная целебная природная питьевая лечебно-столовая (ЗАО «Кавминводы» Ставропольский край) ГОСТ 54316-2011 ГСО состава растворов катионов: - аммония (1 мг/см3) ГСО 7015-93
2 «Белый ключ» Питьевая артезианская натуральная (Саратовская обл.) ГОСТ Р 52109-2003 - бария (1 мг/см3) ГСО 7107-94 - калия (1 мг/см3) ГСО 8092-94 - кальция (1 мг/см3) СО 8065-94
3 «Нартсана» Минеральная природная столовая (ОАО «Каббалкресурсы» г Нальчик) ТУ 9185-006-03413524-05
4 «Ретег» Минеральная природная питьевая столовая (источник Перье, Франция) - лития (1 мг/см3) ГСО 7780-2000
5 «Малиновый родник» Питьевая артезианская (Саратовский р-н) ГОСТ Р 52109-2003 - магния (1 мг/см3) ГСО 7190-95
6 «Акваминерале» Питьевая, первой категории группы компаний «ПЕПСИ-КОЛА» (г. Екатеринбург) ТУ 0131-001-17998155 - натрия (1 мг/см3) ГСО 8062-94 - стронция (1 мг/см3) ГСО 7146-95
ПДК исследуемых катионов для питьевых вод, мг/л
Катионы с(Ж4+) с(К+) с(Ыа+) с(Ь1+) с^2+) с(Бг2+) с(Ва2+) с(Са2+)
ПДК 2,6 Суммарно 200 0,03 40 7 0,7 160
Рис 1. Электрофореграмма бутилированной воды «Новотерская»
Рис. 2. Электрофореграмма бутилированной воды «Ретег» 48 Научный отдел
Анализ полученных электрофореграмм показал, что во всех бутилированных водах содержатся ионы №+, М§2+ и Са2+, ионы Ы+ обнаружены в воде «Новотерская», ионы К+ отсутствуют в водах «Белый ключ», «Ретег», «Нартсана», ионы Бг2+ обнаружены в водах «Новотерская», «Белый ключ» и «Нартсана» (табл. 4).
По окончании анализа проверяли правильность автоматической разметки пиков. Прово-
дили идентификацию компонентов в пробе по совпадению времен миграции компонентов в пробе и методом добавок по [6]. Расчет массовых концентраций определяемых ионов проводили согласно [6].
Полученные результаты измерений массовых концентраций анализируемых катионов в пробах питьевых и природных вод представлены в табл. 4.
катионов в пробах вод
Тип воды - водопроводная
№ Место отбора проб Способ очистки воды Массовые концентрации обнаруженных катионов, мг/л
1 Без обработки 1.9±0.4 14±1 10±1 48±5
2 Фильтрование через фильтр «Гейзер» - 13±1 9±1 31±3
3 Фрунзенский р-н, ул. Рахова/Белоглинская, 75/81 Фильтрование («Гейзер»), кипячение в чайнике «Tefal Express» - 21±2 10±1 36±4
4 Фильтрование («Гейзер»), кипячение в чайнике «Peterhof» - 65±5 3.5±0.5 9±1
5 Кировский р-н, Без обработки 1.9±0.4 14±1 11±1 49±5
6 ул. Астраханская, 83. 9-й копп СГУ Отстаивание 2.1±0.3 14±1 19±2 49±5
7 лаб. № 7 Кипячение в чайнике «Bork» 2.0±0.4 14±1 11±1 52±5
Тип воды - талая (снег)
№ Место отбора проб Массовые концентрации обнаруженных катионов, мг/л
nh4+ К+ Na+ Mg2+ Ca2+
8 Фрунзенский р-н, ул. Рахова/Белоглинская, 75/81 0.72±0.12 0.63±0.12 0.73±0.12 0.41±0.08 3.1±0.4
9 Кировский р-н, ул. Астраханская, 83, 9-й корп. СГУ, лаб. № 7 - 9±1 21±2 2.0±0.4 21±2
Тип воды - бутилированная
№ Торговое название Массовые концентрации обнаруженных катионов, мг/л
К+ Na+ Li+ Mg2+ Sr2+ Ca2+
10 Новотерская 28±3 (4.3±0.4> 102 0.44±0.09 31±3 8±1 (1.8±0.14) 102
11 Белый ключ - (1.19±0.12> 102 - 11±1 0.59±0.12 65±7
12 Perrier - 9±1 - 3.7±0.5 - (1.09±0.11) 102
13 Акваминерале 0.5±0.1 5.9±0.8 - 0.11±0.02 - 0.98±0.19
14 Малиновый родник 2.3±0.3 27±3 - 8.2±1.1 - 35±3
15 Нартсана - 0.88±0.18 - 8.4±1.2 0.29±0.06 46±5
Примененные способы очистки воды оказывают определенное влияние на содержание исследуемых катионов. Так, использование фильтра «Гейзер» приводит к полной очистке воды от катионов калия, несколько уменьшает содержание катионов натрия, магния и значительно - катионов кальция (см. табл. 4, п. 1,2).
Кипячение фильтрованной пробы воды в чайнике без накипи «Peterhof» на газу в течение 5 мин показало значительное уменьшение содержания ионов кальция и магния, что было ожидаемым результатом (см. табл. 4, п. 4). Однако кипячение той же фильтрованной пробы воды в электрическом чайнике «Bork» с накипью привело к увеличению содержания ионов как натрия, так и магния и кальция (см. табл. 4, п. 3). Аналогичные тенденции - увеличение ионов кальция и магния при кипячении в чайниках с накипью - были зафиксированы при работе с нефильтрованной пробой воды (см. табл. 4, п. 5, 7), что можно объяснить частичным растворением уже имеющихся в чайнике солей аналогичных ионов.
При изучении состава питьевых бутилиро-ванных вод можно отметить минеральную воду «Новотерская» по превышению уровня ПДК всех обнаруженных катионов, кроме ионов магния (см. рис. 1, табл. 4, п. 10). В пределах ПДК обнаружены ионы калия в пробах вод «Акваминерале» (см. табл. 4, п. 13) и «Малиновый родник» (см. табл. 4, п. 14), а ионов стронция только в пробе воды «Белый ключ» (см. табл. 4, п. 11).
В импортной бутилированной воде «Perrier» (Франция) были обнаружены катионы натрия, магния и кальция в пределах ПДК (см. рис. 2, табл. 4, п. 12).
При исследовании проб снега, собранных в поверхностных слоях во дворе жилого дома (см. табл. 1, п. 8) были обнаружили ионы аммония, калия, натрия, магния и кальция меньше ПДК (см. табл. 4, п. 8). Те же катионы, исключая КЫ4+, были обнаружены в пробе снега на территории университетского городка СГУ (см. табл. 4, п. 9).
Катионы бария не были обнаружены ни в одной из исследуемых проб воды. Выдержка водопроводной воды в течение суток (для удаления хлора), как и следовало ожидать, не привела к изменению солевого состава воды (см. табл. 4, п. 6).
Таким образом, фильтр «Гейзер» слабо понижает жесткость воды, но практически полностью удаляет ионы калия. Бутилированные воды содержат ионы металлов в пределах ПДК, за исключением воды «Новотерская», для которой отмечено превышение по ПДК содержания ионов Ь1+, №+, Бг2+, Са2+.
1. Шпейзер Г. М., Минеева Л. А. Руководство по химическому анализу воды : метод. пособие. Иркутск, 2006.
2. Резников А. А., Муликовская Е. П., Соколов И. Ю. Методы анализа природных вод. М., 1970.
3. Карюхина Т. А., ЧурбановаИ. Н. Химия воды и микробиология. М., 1974.
4. Израэль Ю. А. Экология и контроль состояния природной среды. Л., 1984.
5. Комарова В., Каменцев Я. С. Практическое руководство по использованию систем капиллярного электрофореза «Капель». СПб., 2006.
6. Аттестованная методика «Измерения массовых концентраций катионов» (ПНД Ф 14.1:2:4.267-2000). СПб., 2000.
Ионная хроматография - современный метод анализа воды Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»
Аннотация научной статьи по компьютерным и информационным наукам, автор научной работы — Рыбакова Е.В.
В данной статье описывается использование метода ионной хроматографии для определения неорганических анионов, органических кислот, неорганических катионов, аминов и переходных металлов в воде, и приводятся примеры хроматограмм разделения этих аналитов на колонках компании Dionex (США).
Похожие темы научных работ по компьютерным и информационным наукам , автор научной работы — Рыбакова Е.В.
Ion chromatography - contemporary method for analysis of water
In this article described is usage of method of ion chromatography for determination of non-organic anions, organic acids non-organic cations, amynes and passing metals in water and given are examples of chromatoraphies of definition of these analytes on colomns of company Dionex (USA).
Текст научной работы на тему «Ионная хроматография - современный метод анализа воды»
Ионная хроматография — современный метод анализа воды
ООО «Абакус аналитические системы»
Ионная хроматография — метод качественного и количественного определения ионов в растворах, который позволяет определять неорганические и органические анионы, катионы щелочных и щелочноземельных металлов, катионы переходных металлов, амины и другие органические соединения в ионной форме. Хотя для анализа воды используется множество различных методов, ионная хроматография во всем мире является приоритетным методом и обеспечивает определение множества компонентов в любых типах вод.
Воды каждого типа имеют свои особенности: часто подземные и сточные воды сильно минерализованы, причем сточные могут иметь нестабильный разнообразный состав; поверхностные и питьевые воды, напротив, могут содержать определяемые компоненты в очень малых концентрациях. Во всех типах вод компоненты могут существенно различаться по уровню концентраций. Диапазоны концентраций ионов в водах могут быть очень широкими — от долей (мкг/л) до единиц (г/л). Особенно важно определение загрязняющих воду компонентов, присутствие которых в воде нежелательно или недопустимо.
До появления ионной хроматографии не было эффективного метода определения ионов с такой чувствительностью, селективностью, воспроизво-
димостью и скоростью анализа. При этом анализ методом ионной хроматографии в большинстве случаев не требует пробоподготовки: при необходимости проба фильтруется и разбавляется. Ключевое звено любой хрома-тографической системы — разделяющая аналитическая колонка. Универсальные колонки с плохой эффективностью и селективностью безвозвратно уходят в прошлое, на смену им разрабатываются высокоэффективные ионохроматографические колонки, специализированные под конкретную задачу. В этой статье описывается использование метода ионной хроматографии для определения неорганических анионов, органических кислот, неорганических катионов, аминов и переходных металлов в воде и приводятся примеры хроматограмм разделения этих аналитов на колонках компании Dioпex, США.
Пример определения стандартных неорганических анионов в воде приводится на рис. 1. Анализ таких неорганических анионов, как фторид, хлорид, нитрит, нитрат, сульфат и фосфат, методом ионной хроматографии многие годы является самым распространенным и рутинным анализом во всем мире.
Кроме ионохроматографических колонок для определения основных неорганических анионов разработаны и успешно применяются высокоэффективные колонки для определения наряду со стандартными анионами и оксианионов таких, как оксихалиды: хлорит, хлорат, прехлорат и др. (рис.2).
Наряду с неорганическими анионами в водах различного типа могут присутствовать и анионы органических кислот, например, ацетат, формиат, пропионат, оксалат, цитрат и др. Для таких задач используют высокоэффективные аналитические колонки большой емкости. На рис. 3 приведена хромаграмма градиентного разделения смеси неорганических анионов и анионов органических кислот (всего 34 аниона) за 15 мин при использовании Генератора элюента EG40.
Высокочувствительное и высокоэффективное ионохроматографичес-кое определение катионов щелочных и щелочноземельных металлов также служит рутинным методом анализа в мировой аналитической практике. На рис.4 приведена хроматограмма быстрого изократического разделения катионов I и II групп.
Создание высокоэффективных сорбентов для катионного анализа позволяет проводить одновременное определение катионов щелочных и щелочноземельных металлов и алифатических и ароматических аминов на одной колонке (рис. 5).
Тяжелые металлы в воде
Самыми опасными являются следующие элементы:
Источники тяжелых металлов в воде
Появление тяжелых металлов в воде обусловлено 2 факторами: антропогенным и природным.
Антропогенные источники:
- Металлургия
- Машиностроение
- Переработка аккумуляторных батарей
- Автомобильные выхлопы
Природные источники:
- Кислотные дожди
- Извержения вулканов
Влияние тяжелых металлов на здоровье человека
Тяжелые металлы в воде имеют высокую биологическую активность, благодаря чему им не составляет труда внедриться в обменные процессы человека, вытеснить полезные вещества и нарушить метаболизм. Воздействие отдельных металлов на организм человека:
- Медь – приводит к болезням костной системы, печени, развитию анемии
- Кобальт – приводит к развитию анемии, возникновению эндемического зоба, дефициту витамина В12
- Цинк – приводит к развитию раковых клеток
- Ртуть – приводит к головным болям, нервно-психическим нарушениям, нарушениям речи, снижению мозговой активности и памяти
- Кадмий – приводит к деформации костей, отрицательно влияет на почки
Допустимая концентрация тяжелых металлов в воде
| Химическое вещество | СанПиН 2.1.4.1074-01, мг/л |
|---|---|
| Кадмий | 0,001 |
| Медь | 1 |
| Мышьяк | 0,05 |
| Никель | 0,1 |
| Ртуть | 0,0005 |
| Свинец | 0,03 |
| Цинк | 5 |
| Хром | 0,5 |
| Кобальт | 0,1 |
Методы определения тяжелых металлов в воде
На сегодняшний день определить тяжелые металлы в воде можно 2 способами: электрохимическим и спектрометрическим.
При применении последнего способа особая роль отводится атомно-абсорбционной спектометрии: FAAS (плазменная атомизация) и GFAAS (электротермическая атомизация в графитовой ванночке). Основа электрохимического способа – анализ вольтамперных характеристик.
Условия отбора пробы воды на анализ
- Слить воду сильным напором в течении 5-10 минут
- Промыть тару несколько раз без моющего средства
- Настроить напор тонкой струей
- Отобрать 1,5-2 литра исходной воды в чистую пластиковую тару для питьевой воды
- Наполнить тару до краев
- Закрыть емкость крышкой
Очистка воды от тяжелых металлов
Метод удаления тяжелых металлов из воды зависит от результата анализа. Он может быть отдельным или комбинированным.
Наиболее популярные методы очистки воды от тяжелых металлов:
- Сорбентный – глубокое очищение за счет связывания химических веществ и примесей на молекулярном уровне, удаляет даже органические соединения
- Посредством ионного обмена – эффективен при небольшом загрязнении воды, на завершающей стадии очистки и в системах водоподготовки, где требуется высокое качество воды; очищение происходит за счет процесса обмена между ионами в растворе и на поверхности твердой фазы
- Установка мембранного фильтра – действует на молекулярном уровне, относится к системе глубокой очистки
- Гальваническая очистка – предотвращение попадания загрязненной производственной воды в окружающую среду
- Магнитная очистка – притяжение тяжелых металлов к магнитному полю
- Дистилляция – испарение жидкости и последующее ее охлаждение с целью отделения вредных и тяжелых веществ
Лаборатория «ИОН» проводит анализ в Москве и Московской области, благодаря которому вы сможете узнать состояние вашей воды и способы улучшения ее качества. Мы работаем более 20 лет, занимаемся химическим анализом и разработкой новых методов диагностики веществ и материалов. Сотрудники нашей лаборатории – лучшие специалисты в стране, а приборный парк – самый современный, благодаря плодотворному сотрудничеству с крупнейшими разработчиками аналитического оборудования. Вы можете обратиться к нам для исследования питьевой, природной, талой, морской, технологической воды, а также воды из бассейнов и мест общего пользования.
Железо в воде
Содержание железа в воде – распространенное явление. В допустимых приделах оно приносит пользу организму, но его избыток опасен как для сантехники, так и для человека. Появление железа в воде из скважины связано с процессами растворения горных пород.
Читайте также: