Способ определения общей органической загрязненности воды

Способ определения общей органической загрязненности воды

Реферат

Изобретение относится к органической химии и может найти применение при определении общей органической загрязненности поверхностных, подземных, питьевых и производственных вод, а также для определения суммарного количества летучих органических соединений в этих водах.

Известно несколько способов определения органической загрязненности воды, при которых отбирают пробу воды, имеющую органическую загрязненность, разрушают органическую структуру путем различных воздействий (ультрафиолетового излучения, окислителей), измеряют изменение состава или свойств водного раствора и сравнивают с содержанием общего органического углерода в воде [Л.1].

Описанный выше способ является довольно сложным по реализации, так как для выполнения измерений необходима пробоподготовка, которая состоит из ряда превращений исследуемой пробы. На результат анализа влияют соединения, которые способны к взаимодействию с оказанным воздействием. Кроме того, поскольку приборы для определения содержания органического углерода дороги и не распространены в России, то взаимосвязанных эмпирических зависимостей опубликовано мало.

Известен также способ определения общей органической загрязненности воды, при котором отбирают пробу воды, имеющую органическую загрязненность, подвергают ее воздействию ультрафиолетового излучения, в процессе воздействия которого измеряют коэффициент светопоглощения k, и загрязненность определяют в зависимости от содержания общего органического углерода С в воде [Л.2].

Однако способ, описанный в [Л.2], являясь относительно простым в реализации, характеризуется как недостаточно объективный в оценке органической загрязненности воды по содержанию общего органического углерода.

Изобретением решается задача создания способа определения общей органической загрязненности воды, характеризующегося простотой реализации при высокой объективности оценки и точности измерений.

Для решения поставленной задачи в способе определения общей органической загрязненности воды отбирают пробу воды, имеющую органическую загрязненность, подвергают ее воздействию ультрафиолетового излучения, измеряют в процессе этого воздействия коэффициент светопоглощения, определяют содержание растворимого железа методом химического анализа и, при содержании железа не выше 0,15 мг/дм³, рассчитывают содержание общего органического углерода по следующей зависимости:

C=k/a,

где

С - содержание общего органического углерода, мг/дм³;

k - коэффициент светопоглощения, %;

а - экспериментально вычисленный коэффициент пропорциональности, характеризующий взаимосвязь коэффициента светопоглощения и содержания общего органического углерода при объемной концентрации пробы, имеющей коэффициент светопоглощения выше 25% и содержание растворимого железа не выше 0,15 мг/дм³, % дм³/мг.

Значения коэффициента пропорциональности а рассчитываются экспериментально и зависят от:

- природы органического вещества, структуры химической связи;

- содержания ионов переходных металлов (железа, меди, цинка).

Например, из данных, представленных в табл.1, следует, что соединения железа (II, III) способны к светопоглощению в УФ-области, поэтому при концентрации соединений железа более 0,15-0,2 мг/дм³ погрешность в определении содержания органических соединений будет возрастать.

Обычно в поверхностных водах содержание соединений железа в различной степени окисления значительно больше содержания остальных переходных металлов и составляет от 0,1 до 0,8 мг/дм³, поэтому целесообразно производить определение значения коэффициента пропорциональности а при объемной концентрации пробы, в которой содержание железа не превышает значения 0,2 мг/дм³. Кроме того, органические соединения в водном растворе образуют с катионами железа комплексные соединения, поэтому разбавление раствора сместит равновесие в сторону диссоциации комплекса и уменьшит погрешность определения содержания органических соединений по предложенному методу.

Значение коэффициента пропорциональности а для определенного водного объекта слабо зависит от временных факторов. Это подтверждается приведенной на чертеже зависимостью, полученной экспериментально в различные месяцы (1-5) года при содержании железа в воде 0,5-0,8 мг/дм³.

Таблица 1Значения коэффициента поглощения (при λ=254 нм) при различной концентрации соединений железа в водном растворе
Концентрация железа, мг/дм3	Fe2+	Fe3+
0.2	0.0	0.0	0.0	9.5	9.8	9.6
0.4	0.0	0.0	0.0	14.9	14.1	14.5
0.6	2.1	2.3	2.1	23.7	23.8	24
0.8	6.7	7.0	6.9	34.1	34.3	34.2
1.0	8.0	7.5	7.9	40.2	40.7	40.5

Изобретение поясняется на примере.

Результаты экспериментальных исследований и расчетные значения общего органического углерода приведены в таблице №3. Отбирают пробу воды, имеющую органическую загрязненность, подвергают ее воздействию ультрафиолетового излучения, в процессе воздействия которого измеряют коэффициент светопоглощения и сравнивают его с заданным значением, равным 25%:

- k<25% только в пробе воды «производственная» с содержанием общего органического углерода 0,9 мг/дм³.

Коэффициент а в данном случае может быть рассчитан по крайней точке калибровки (при 100% объемной концентрации общего органического углерода) по формуле: а=k/C.

Однако представленные производственные пробы, при содержании растворимых соединений железа 0,1 мг/дм³, содержат растворимые органические соединения (общий органический углерод) единой природы и структуры, а также взвешенные или коллоидные частицы, поэтому коэффициент а рассчитан на основании калибровочной зависимости, построенной при следующей объемной концентрации пробы (с содержанием общего органического углерода 4,8 мг/дм³): 30, 40, 50 (объемных %) и равен 19,5:

Таблица 2
Объемная концентрация пробы, %	Содержание органического углерода (С) (расчетное значение), мг/дм3	Светопоглощение, в УФ-области (k), %	Расчетное значение «а»: a=k/C
100	4,8*	75,9
50	2,4	46,8	19,5
40	1,92	37,6	19,6
30	1,44	28	19,4
20	0,96	18,8
10	0,48	9,2
Среднее			19,5
* - значение определено экспериментально

- в пробе воды "поверхностная" содержание растворимого железа - 0,5 мг/дм³. Калибровочная зависимость получена при объемной концентрации исходной пробы: 10, 20, 30, 40, 50 (объемных %), но коэффициент а рассчитан при 30% объемной концентрации органического вещества в пробе с содержанием растворимого железа 0,15 мг/дм³ и равен 6,0.

Расчетное содержание общего органического углерода определяется по следующей зависимости: С=k/а, где

С - содержание общего органического углерода, мг/дм³;

k - коэффициент светопоглощения, %;

а - коэффициент пропорциональности, % дм³/мг.

Таблица 3
Характеристика пробы	Объемная концентрация, %	Содержание железа, мг/дм3	Коэффициент светопоглощения, %	Коэффициент пропорциональности, а	Содержание общего органического углерода С, мг/дм3
	расчетное	экспериментальное
Производственная	100	0,1	75,9	19,5	3,9	4,8
	100	0,1	62,2	19.5	3,2	3,5
	100	0,1	48,5	19,5	2,5	2,9
	100	0,1	34,5	19,5	1,8	1,9
	100	0,1	21,1	19,5	1,1	0,9
Поверхностный	100	0,5			28,7*	30,6
	30	0,15	52,15	6,0	8,69

Значение, отмеченное *, получено путем увеличения 8,69 в 3,33 раза (8,69×3,3=28,7), так как объемная концентрация общего органического углерода при измерении коэффициента поглощения уменьшена в 3,3 раза.

Изобретение разработано и опробовано в ОАО "Свердловэнерго".

Предложенный способ определения общей органической загрязненности воды характеризуется простотой реализации при высокой объективности оценки и точности измерений..

Положительные результаты испытаний подтвердили его работоспособность и широкие возможности практического применения в будущем.

Литература:

1. ЕРМ - Т&с Tecbtcal ТАС-502 Р Total Organic Carb..., 1998 European Process Management Limited, http:///www.epmuk/com/water/toc/labmate/labmate/htm/502p/502p. hom. 19.02.99.

2. Патент Великобритании №2256043, G 01 N 21/25, 1992.

Способ определения общей органической загрязненности воды, включающий отбор пробы воды, имеющей органическую загрязненность, воздействие на нее ультрафиолетового излучения, измерение в процессе этого воздействия коэффициента светопоглощения и определение содержания общего органического углерода, отличающийся тем, что определение общей органической загрязненности осуществляют для воды, имеющей химически определяемое содержание растворимого железа не выше 0,15 мг/дм³, по следующей зависимости:

C=k/a,

где С - содержание общего органического углерода, мг/дм³;

k - коэффициент светопоглощения, %;

а - экспериментально вычисленный коэффициент пропорциональности, характеризующий взаимосвязь коэффициента светопоглощения и содержания общего органического углерода при объемной концентрации пробы, имеющей коэффициент светопоглощения выше 25% и содержание растворимого железа не выше 0,15 мг/дм³, % дм³/мг.