Анализ вод

Вашему вниманию предлагаются две статьи, посвященные анализу вод с использованием двух аналитических методов:

Анализ воды методом ионной хроматографии. Возможности метода и технические решения компании корпорации Dionex, США.

Статья, автор Рыбакова Е.В.

Ионная хроматография - 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 (ИХ) во всем мире является приоритетным методом и обеспечивает многокомпонентное определение в любых водах. Воды каждого типа имеют свои особенности и компоненты могут существенно различаться по уровню концентраций - от долей мкг/л до единиц г/л. Особенно важным является определение загрязняющих воду компонентов, присутствие которых в воде нежелательно или недопустимо. До появления ИХ не было эффективного метода определения ионов с такой чувствительностью, селективностью, воспроизводимостью и скоростью анализа. При этом анализ методом ИХ в большинстве случаев не требует пробоподготовки: при необходимости проба фильтруется и разбавляется. Анализ таких неорганических анионов, как фторид, хлорид, нитрит, нитрат, сульфат и фосфат методом ИХ многие годы является самым распространенным и рутинным анализом во всем мире. Разработаны и успешно применяются высокоэффективные колонки для определения хлорита, хлората, прехлората и др. Высокоэффективные колонки Dionex позволяют проводить одновременное определение катионов щелочных и щелочноземельных металлов и алифатических и ароматических аминов на одной колонке ИХ - прекрасно разработанный, высокоэффективный и быстрый метод анализа для очень широкого ряда наиболее часто определяемых аналитов в водах любого типа. Отсутствие сложной пробоподготовки, высокая чувствительность определения, быстрота анализа и большое разнообразие определяемых компонентов в воде делают эту метод идеальным для аналитических лабораторий, проводящих рутинный анализ воды любого состава - от высокочистой и питьевой до стоков и выбросов предприятий и коммунальных хозяйств.

Неорганические анионы

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.

Органические кислоты

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 используются высокоэффективные аналитические колонки большой емкости.

Неорганические катионы

Высокочувствительное и высокоэффективное ионохроматографическое определение катионов щелочных и щелочноземельных металлов также является рутинным методом анализа в мировой аналитической практике. На рисунке приведена хроматограмма быстрого изократического разделения катионов I и II групп.

Быстрое изократическое разделение катионов I и II групп на колонке IonPac СS12А

Рис. Быстрое изократическое разделение катионов I и II групп на колонке IonPac СS12А 3х150 мм, Dionex, США.

Амины

Создание высокоэффективных сорбентов для катионного анализа позволяет проводить одновременное определение катионов щелочных и щелочноземельных металлов и алифатических и ароматических аминов на одной колонке.

Переходные металлы

Если перед аналитиком стоит задача определение только подвижной формы переходных металлов или металлов в определенной степени окисления - только ионная хроматография способна решить эту задачу. Компания Dionex поставляет колонки для одноколоночной катионной хроматографии для одновременного определения щелочных, щелочноземельных металлов, а также ряда переходных металлов. Альтернативный вариант определения переходных металлов - в виде окрашенных комплексов с ПАР. В отличие от предыдущих примеров, где детектирование аналитов происходит на кондуктометрическом детекторе, высокочувствительное детектирование определяемых компонентов происходит после пост-колоночной дериватизации на адсорбционном детекторе.

Заключение

Ионная хроматография - прекрасно разработанный, высокоэффективный и быстрый метод анализа для очень широкого ряда наиболее часто определяемых аналитов в водах любого типа. Отсутствие сложной пробоподготовки, высокая чувствительность определения, быстрота анализа и большое разнообразие определяемых компонентов в воде делают эту метод идеальным для аналитических лабораторий, проводящих рутинный анализ воды любого состава -от высокочистой до стоков и выбросов предприятий и коммунальных хозяйств.

Общий органический углерод - показатель содержания органических веществ в воде.

Статья, автор Куцева Н.К., ЗАО "РОСА (печатается с сокращениями)

По мнению зарубежных специалистов, органический углерод является наиболее надежным показателем суммарного содержания органических веществ в воде. Этот показатель входит в группу интегральных показателей качества воды, таких как перманганатная и бихроматная окисляемость и БПК. При этом часто содержание органического углерода составляет примерно 1/3 величины ХПК, хотя это справедливо в основном для бытовых сточных вод и аналогичных им производственных стоков. Для природной воды поверхностных водоисточников Московского региона содержание органического углерода примерно равно значению перманганатной окисляемости (100-120%), а величина БПК 5 в 4-6 раз меньше содержания органического углерода.

По литературным данным в незагрязненных природных водах наименьшая концентрация растворенного органического углерода составляет примерно 1 мг/л, наибольшая - порядка 20 мг/л. В воде, богатой гумусовыми веществами, в частности, в болотной воде, содержание органического углерода достигает сотен мг/л.

Особенно важно контролировать содержание органического углерода в дистиллированной воде, используемой в электронике или в фармацевтическом производстве.

До настоящего времени содержание органического углерода нормируется только в воде, расфасованной в емкости СанПиН 2.1.4.1116-02. Для бутилированной воды 1 категории - 10 мг/л, для воды высшей категории - 5 мг/л. В процессе водоподготовки для дезинфекции питьевой воды обычно используют хлор или другие хлорирующие агенты (дезинфектанты), которые взаимодействуют с природными органическими веществами, присутствующими в воде, с образованием токсичных продуктов реакции. Количество побочных продуктов зависит в первую очередь от содержания в воде органических веществ. Вероятно, по этой причине в один из вариантов Проекта «Технического регламента о питьевой воде и питьевом водоснабжении» включен показатель «Общий органический углерод», норматив для которого составляет 5 мг/л.

Различают:

  • Общий органический углерод (ТОС) - массовая концентрация углерода, присутствующего в воде в виде органических соединений в растворенном и нерастворенном состоянии.
  • Растворенный органический углерод (DOC) - массовая концентрация углерода, присутствующего в воде в виде органических соединений, проходящих при фильтрации через мембранный фильтр с диаметром пор 0,45 мкм, включая цианаты и тиоцианаты.

Помимо простого измерения значения абсорбции при 254 нм, которое является показателем содержания органических веществ в воде, методы определения органического углерода предполагают предварительную деструкцию органических веществ, присутствующих в воде.

Процедура определения общего органического углерода обычно разделяется на три стадии:

  1. Подкисление пробы и продувка для удаления неорганического углерода
  2. Окисление оставшегося органического углерода до СО2. При этом окисление может проводиться двумя основными способами:
    - термическое окисление - сжигание в токе кислородсодержащего газа;
    - УФ окисление или каталитическое химическое окисление персульфатом калия.
  3. Детектирование образующегося СО2.

Следует обратить внимание, что на практике приведенные производителями ТОС анализаторов пределы определения получить весьма сложно. Реально при использовании дополнительно очищенного воздуха в качестве газа-окислителя предел определения составляет примерно 0,5 мг/л. При работе с кислородом пределы определения ниже.

В связи с этим особое внимание при определении органического углерода рекомендуется обращать на процедуры предупредительного контроля.

  • контроль чистоты посуды: посуду высушивают при 120 °С. Допускается мытье кислотой и высушивание при более низкой температуре;
  • подготовка фильтров при определении растворенного органического углерода: мембранные фильтры предварительно промывают 0,1 м соляной кислотой;
  • качество дистиллированной воды: дистиллированную воду готовят без использования резиновых пробок, шлангов, используют УФ-облучение, двойную дистилляцию со смесью перманганата и бихромата калия;
  • чистота газа-окислителя

При отборе проб следует руководствоваться следующими правилами:

  • Объем пробы - 50-100 мл. Пробы наливают доверху, используют стеклянную посуду.
  • Анализ выполняют в течение суток или консервируют пробы о-фосфорной кислотой (0,1 мл на 100 мл пробы), соляной или серной кислотой до рН<2;
  • Пробы хранят в холодильнике не более месяца.

Известно большое число международных стандартов по определению органического углерода в воде (ASTM D 4839, 4779, 2579,4129; ISO 8245; EPA 415.1, 415.2, 415.3; Standard Method 5310A, 5310B, 5310C, 5310D). В настоящее время подготовлен проект ГОСТа на метод определения общего и растворенного органического углерода, в котором достаточно подробно описаны все необходимые процедуры и который в ближайшее время будет утвержден ТК 343 «Качество воды».