Количественный химический анализ вод. Методика выполнения измерений массовых концентраций сульфатов в пробах природных и очищенных сточных вод титрованием солью бария в присутствии ортанилового К. ПНД Ф 14.1:2.107-97 (утв. Госкомэкологии РФ 21 марта 1997 г.)

Количественный химический анализ вод. Методика выполнения измерений массовых концентраций сульфатов в пробах природных и очищенных сточных вод титрованием солью бария в присутствии ортанилового К
ПНД Ф 14.1:2.107-97
(утв. Госкомэкологии РФ 21 марта 1997 г.)

1. Введение

Настоящий документ устанавливает методику количественного химического анализа проб природных и очищенных сточных вод для определения в них массовой концентрации сульфатов в диапазоне от 50 до 300 титриметрическим методом без разбавления и концентрирования пробы.

Если массовая концентрация сульфатов в анализируемой пробе превышает верхнюю границу, допускается разбавление пробы дистиллированной водой таким образом, чтобы концентрация сульфатов соответствовала регламентированному диапазону.

Если массовая концентрация сульфатов в анализируемой пробе меньше 50 , следует применять другой метод определения.

Определению мешают окрашенные и взвешенные вещества, а также катионы, способные реагировать с ортаниловым К.

Устранение мешающих влияний осуществляется в соответствии с п. 10.

2. Принцип метода

Титриметрический метод определения массовой концентрации сульфатов основан на способности сульфатов образовывать с ионами бария слаборастворимый осадок . В точке эквивалентности избыток ионов бария реагирует с индикатором ортаниловым К с образованием комплексного соединения. При этом окраска раствора изменяется из сине-фиолетовой в зеленовато-голубую.

3. Приписанные характеристики погрешности измерений и ее составляющих

Настоящая методика обеспечивает получение результатов анализа с погрешностью, не превышающей значений, приведённых в таблице 1.

Значения показателя точности методики используют при:

- оформлении результатов анализа, выдаваемых лабораторией;

- оценке деятельности лабораторий на качество проведения испытаний;

- оценке возможности использования результатов анализа при реализации методики в конкретной лаборатории.

Таблица 1

Диапазон измерений, значения показателей точности, повторяемости, воспроизводимости

Диапазон измерений массовой концентрации сульфатов,	Показатель точности (границы относительной погрешности при вероятности Р = 0.95), , %	Показатель повторяемости (относительное среднеквадратическое отклонение повторяемости), , %	Показатель воспроизводимости (относительное среднеквадратическое отклонение воспроизводимости), , %
от 50.0 до 300.0 вкл.	14	5	7

4. Средства измерений, вспомогательные устройства, реактивы и материалы

4.1. Средства измерений

Весы лабораторные общего назначения с наибольшим пределом взвешивания 200 г и ценой наименьшего деления 0,1 мг любого типа	ГОСТ 24104-2001
Весы лабораторные общего назначения с наибольшим пределом взвешивания 200 г и ценой наименьшего деления 10 мг любого типа	ГОСТ 24104-2001
СО с аттестованным содержанием сульфатов с погрешностью не более 1% при Р = 0.95
Колбы мерные, наливные	ГОСТ 1770
2-100-2
2-250-2
2-500-2
Пипетки градуированные	ГОСТ 29227
1(З)-1-2-1
1(З)-1-2-2
1(З)-1-2-5
1(З)-1-2-10
Пипетки с одной меткой	ГОСТ 29169
2-2-5
2-2-10
2-2-25
2-2-50
2-2-100
Бюретка	ГОСТ 29251
1-3-2-5-0,02
Цилиндры мерные или мензурки	ГОСТ 1770
1(3)-25
1(3)-100
1(3)-500
1(3)-1000

4.2. Вспомогательные устройства

Плитка электрическая с закрытой спиралью и регулируемой мощностью нагрева	ГОСТ 14919
Шкаф сушильный лабораторный с температурой нагрева до 130°С
Стаканчики для взвешивания (бюксы)	ГОСТ 25336
СВ-14/8
СВ-34/12
Стаканы химические	ГОСТ 25336
Н-1-250 ТХС
В-1-500 ТХС
Колбы конические	ГОСТ 25336
Кн-2-100 ХС
Кн-2-250 ХС
Кн-2-500 ТС
Колба с тубусом 1-500	ГОСТ 25336
Воронки лабораторные В-75-110 ХС	ГОСТ 25336
Воронка Бюхнера 1	ГОСТ 9147
или воронка фильтрующая с пористой пластинкой ВФ-1-32(40)-ПОР 100(160) ТХС	ГОСТ 25336
Эксикатор	ГОСТ 25336
Колонка хроматографическая диаметром 1,5-2,0 см и длиной 25-30 см
Прибор вакуумного фильтрования ПВФ-35 или ПВФ-47	ТУ-3616-001-32953279-97

Средства измерений должны быть поверены в установленные сроки.

Допускается использование других, в том числе импортных, средств измерения и вспомогательных устройств с характеристиками не хуже, чем у приведенных в п.п. 4.1 и 4.2.

4.3. Реактивы и материалы

Хлорид бария	ГОСТ 4108
Сульфат калия	ГОСТ 4145
Ортаниловый К, тринатриевая соль	ТУ 6-09-05-587
Соляная кислота	ГОСТ 3118
Гидроксид натрия	ГОСТ 4328
Спирт этиловый или	ГОСТ 18300
ацетон	ГОСТ 2603
Катионит сильнокислотный КУ-2	ГОСТ 20298
Уголь активированный	ГОСТ 6217
Бумага индикаторная универсальная	ТУ 6-09-1181
Фильтры мембранные Владипор типа МФАС-МА или МФАС-ОС-2 (0,45 мкм)	ТУ 6-55-221-1029-89
или фильтры бумажные обеззоленные "синяя лента"	ТУ 6-09-1678
Фильтры бумажные обеззоленные "белая лента"	ТУ 6-09-1678
Вода дистиллированная	ГОСТ 6709

Все реактивы, используемые для анализа, должны быть квалификации ч.д.а. или х.ч.

Допускается использование реактивов, изготовленных по другой нормативно-технической документации, в том числе импортных, с квалификацией не ниже ч.д.а.

5. Требования безопасности

5.1. При выполнении анализов необходимо соблюдать требования техники безопасности при работе с химическими реактивами по ГОСТ 12.1.007.

5.2. Электробезопасность при работе с электроустановками обеспечивается по ГОСТ 12.1.019.

5.3. Организация обучения работающих безопасности труда проводится по ГОСТ 12.0.004.

5.4. Помещение лаборатории должно соответствовать требованиям пожарной безопасности по ГОСТ 12.1.004 и иметь средства пожаротушения по ГОСТ 12.4.009.

6. Требования к квалификации операторов

Выполнение измерений может производить химик-аналитик, владеющий техникой титриметрического метода анализа.

7. Условия измерений

При выполнении измерений в лаборатории должны быть соблюдены следующие условия:

-	температура окружающего воздуха	;
-	атмосферное давление	(84-106) кПа;
-	относительная влажность	не более 80% при температуре 25°С;
-	частота переменного тока	Гц;
-	напряжение в сети	В.

8. Отбор и хранение проб

8.1. Отбор проб производится в соответствии с требованиями ГОСТ Р 51592-2000 "Вода. Общие требования к отбору проб".

8.2. Посуду, предназначенную для отбора и хранения проб, промывают раствором соляной кислоты, а затем дистиллированной водой.

8.3. Пробы воды отбирают в стеклянные или полиэтиленовые емкости. Объем отбираемой пробы должен быть не менее 200 .

8.4. Пробы хранят при температуре 3-4°С. Рекомендуется выполнять определение в течение 7 дней после отбора.

Если в воде присутствуют заметные количества других соединений минеральной или органической серы, определение необходимо выполнить не позднее 1 суток после отбора проб.

8.5. При отборе проб составляется сопроводительный документ по утвержденной форме, в котором указывается:

- цель анализа, предполагаемые загрязнители;

- место, время отбора;

- номер пробы;

- должность, фамилия отбирающего пробу, дата.

9. Подготовка к выполнению измерений

9.1. Приготовление растворов и реактивов

9.1.1. Раствор хлорида бария, 0,02 эквивалента.

1,22 г растворяют в 450 дистиллированной воды в мерной колбе вместимостью 500 , доводят до метки дистиллированной водой и перемешивают. Раствор хранят в плотно закрытой склянке не более 6 мес.

Точную концентрацию раствора определяют титрованием стандартного раствора сульфата калия (п. 9.2) не реже 1 раза в месяц.

9.1.2. Стандартный раствор сульфата калия с концентрацией 0,0200 эквивалента.

0,4357 г , предварительно высушенного в течение 2 ч при 105-110°С, переносят в мерную колбу вместимостью 250 , доводят дистиллированной водой до метки и перемешивают. Хранят в плотно закрытой стеклянной или полиэтиленовой посуде не более 6 мес.

9.1.3. Раствор ортанилового К, 0,05%.

25 мг ортанилового К растворяют в 50 дистиллированной воды. Хранят в склянке из темного стекла не более 10 суток при комнатной температуре и не более 1 месяца в холодильнике.

9.1.4. Раствор соляной кислоты, 4 .

170 концентрированной соляной кислоты смешивают с 330 дистиллированной воды.

9.1.5. Раствор соляной кислоты, 1 .

К 250 раствора соляной кислоты 4 приливают 750 дистиллированной воды и перемешивают.

Растворы соляной кислоты устойчивы при хранении в плотно закрытой посуде в течение 1 года.

9.1.6. Раствор гидроксида натрия, 1 .

40 г NaOH растворяют в 1 дистиллированной воды. Хранят в плотно закрытой полиэтиленовой посуде.

9.1.7. Раствор гидроксида натрия, 0,4%.

2 г гидроксида натрия растворяют в 500 дистиллированной воды. Хранят в плотно закрытой полиэтиленовой посуде.

Растворы гидроксида натрия устойчивы при хранении в плотно закрытой полиэтиленовой посуде в течение 2 мес.

9.1.9. Активированный уголь.

Подготовку активированного угля проводят в соответствии с Приложением А.

9.1.8. Катионит в .

Подготовку катионита проводят в соответствии с Приложением А.

9.2. Установление точной концентрации раствора хлорида бария

В коническую колбу вместимостью 100 вносят 4 см стандартного раствора сульфата калия (п. 9.1.2), добавляют 6 воды и доводят рН раствора до 4 раствором соляной кислоты. Добавляют 15 этилового спирта или ацетона, 0,3 раствора ортанилового К и титруют раствором хлорида бария при постоянном перемешивании до перехода окраски из сине-фиолетовой в зеленовато-голубую. Титрование проводят медленно, особенно вблизи точки эквивалентности, и продолжают до тех пор, пока фиолетовая окраска не будет возвращаться в течение 2-3 мин.

Повторяют титрование и при отсутствии расхождения в объемах титранта более 0,02 за результат титрования принимают среднее арифметическое.

Точную концентрацию раствора хлорида бария находят по формуле:

,

где - концентрация раствора хлорида бария, эквивалента;

- концентрация раствора сульфата калия, эквивалента;

- объем раствора сульфата калия, ;

- объем раствора хлорида бария, израсходованный на титрование раствора сульфата калия, .

10. Устранение мешающих влияний

Мешающее влияние взвешенных и коллоидных веществ устраняют предварительным фильтрованием пробы.

Если проба воды заметно окрашена за счёт присутствия веществ природного или антропогенного происхождения, затрудняется фиксация конечной точки титрования. В этом случае пробу перед выполнением анализа следует пропустить со скоростью 4-6 через хроматографическую колонку, заполненную активированным углем (высота слоя 12-15 см). Первые 25-30 пробы, прошедшей через колонку, отбрасывают.

Если в пробе присутствует активный хлор, его удаляют нагреванием пробы. Для этого в мерную колбу вместимостью 100 помещают анализируемую воду до метки, затем переносят пробу из колбы в стакан вместимостью 250 и кипятят 10-15 мин. После охлаждения пробу возвращают в мерную колбу, стакан ополаскивают 1-2 дистиллированной воды и доводят объем пробы в колбе до метки.

Мешающее влияние катионов устраняют обработкой пробы катионитом.

11. Выполнение измерений

Непосредственно перед выполнением анализа отфильтровывают на воронке через неплотный бумажный фильтр 5-10 г катионита в , помещают его в коническую колбу вместимостью 250 и споласкивают 20-25 анализируемой воды.

Вносят в колбу с катионитом 50-70 анализируемой воды и выдерживают пробу в течение 10 мин, периодически встряхивая колбу. Затем дают катиониту осесть и отбирают пипеткой 10 воды в коническую колбу вместимостью 100 . Проверяют рН и, если необходимо, доводят его величину раствором гидроксида натрия 1 примерно до 4 по индикаторной бумаге. Добавляют 15 этилового спирта или ацетона, 0,3 раствора ортанилового К и титруют раствором хлорида бария при постоянном перемешивании содержимого колбы до перехода окраски из сине-фиолетовой в зеленовато-голубую.

В начальной стадии титрования, особенно в пробах с невысоким содержанием сульфатов, окраска изменяется уже после первых капель хлорида бария. Вследствие этого титрование следует проводить медленно, при энергичном перемешивании, продолжая его до тех пор, пока сине-фиолетовая окраска не будет возвращаться в течение 2-3 мин.

Повторяют титрование и, если расхождение между параллельными титрованиями не превышает 0,04 , за результат принимают среднее значение объёма раствора хлорида бария. В противном случае повторяют титрование до получения допустимого расхождения результатов.

12. Обработка результатов измерений

12.1. Массовую концентрацию сульфатов в анализируемой пробе воды находят по формуле:

,

где Х - массовая концентрация сульфатов в воде, ;

V - объем раствора хлорида бария, израсходованного на титрование пробы, ;

- концентрация раствора хлорида бария, эквивалента;

- поправка, равная 5,0 в диапазоне массовых концентраций сульфатов 50-100 ; при концентрациях выше 100

;

- объем пробы воды, взятый для титрования после катионирования, .

48,03 - молярная масса эквивалента , г/моль.

Если массовая концентрация сульфатов в анализируемой пробе превышает верхнюю границу диапазона (300 ), отбирают аликвоту катионированной пробы, разбавляют ее дистиллированной водой с таким расчетом, чтобы массовая концентрация сульфатов входила в регламентированный диапазон, отбирают 10 и выполняют титрование в соответствии с п. 11.

В этом случае массовую концентрацию сульфатов в анализируемой пробе воды Х находят по формуле:

,

где - массовая концентрация сульфатов в разбавленной пробе воды, ;

v - объем аликвоты пробы воды, взятой для разбавления, ;

- объем пробы воды после разбавления, .

12.2. За результат анализа принимают среднее арифметическое значение двух параллельных определений и :

,

для которых выполняется следующее условие:

(1)

где r - предел повторяемости при Р = 0.95.

Значение r при Р = 0.95 для всего регламентированного диапазона массовых концентраций сульфатов составляет 14%.

При невыполнении условия (1) могут быть использованы методы проверки приемлемости результатов параллельных определений и установления окончательного результата согласно разделу 5 ГОСТ Р ИСО 5725-6.

Расхождение между результатами анализа, полученными в двух лабораториях, не должно превышать предела воспроизводимости. При выполнении этого условия приемлемы оба результата анализа, и в качестве окончательного может быть использовано их среднее арифметическое значение.

Значение предела воспроизводимости R при Р = 0.95 для всего регламентированного диапазона измерений массовой концентрации сульфатов составляет 20%.

При превышении предела воспроизводимости могут быть использованы методы оценки приемлемости результатов анализа согласно разделу 5 ГОСТ Р ИСО 5725-6.

13. Оформление результатов анализа

Результат анализа в документах, предусматривающих его использование, может быть представлен в виде:

, Р = 0.95,

где - показатель точности методики.

Значение рассчитывают по формуле:

.

Значение приведено в таблице 1.

Если проводилось разбавление пробы воды из-за превышения массовой концентрации сульфатов верхней границы диапазона, значение выбирают из таблицы 1 для массовой концентрации сульфатов в разбавленной пробе воды .

Допустимо результат анализа в документах, выдаваемых лабораторией, представлять в виде:

, Р = 0.95,

при условии ,

где - результат анализа, полученный в соответствии с прописью методики;

- значение характеристики погрешности результатов анализа, установленное при реализации методики в лаборатории, и обеспечиваемое контролем стабильности результатов анализа.

Численные значения результата измерения должны оканчиваться цифрой того же разряда, что и значения характеристики погрешности.

Примечание. При представлении результата анализа в документах, выдаваемых лабораторией, указывают:

- количество результатов параллельных определений, использованных для расчета результата анализа;

- способ определения результата анализа (среднее арифметическое значение или медиана результатов параллельных определений).

14. Контроль качества результатов анализа при реализации методики в лаборатории

Контроль качества результатов анализа при реализации методики в лаборатории предусматривает:

- оперативный контроль процедуры анализа (на основе оценки погрешности при реализации отдельно взятой контрольной процедуры);

- контроль стабильности результатов анализа (на основе контроля стабильности среднеквадратического отклонения повторяемости, среднеквадратического отклонения внутрилабораторной прецизионности, погрешности).

14.1. Алгоритм оперативного контроля процедуры анализа с использованием метода добавок

Оперативный контроль процедуры анализа проводят путем сравнения результата отдельно взятой контрольной процедуры с нормативом контроля К.

Результат контрольной процедуры рассчитывают по формуле:

,

где - результат анализа массовой концентрации сульфатов в пробе с известной добавкой - среднее арифметическое двух результатов параллельных определений, расхождение между которыми удовлетворяет условию (1) раздела 12.2;

- результат анализа массовой концентрации сульфатов в исходной пробе - среднее арифметическое двух результатов параллельных определений, расхождение между которыми удовлетворяет условию (1) раздела 12.2;

- величина добавки.

Норматив контроля К рассчитывают по формуле:

,

где , - значения характеристики погрешности результатов анализа, установленные в лаборатории при реализации методики, соответствующие массовой концентрации сульфатов в пробе с известной добавкой и в исходной пробе соответственно.

Примечание. Допустимо характеристику погрешности результатов анализа при внедрении методики в лаборатории устанавливать на основе выражения: , с последующим уточнением по мере накопления информации в процессе контроля стабильности результатов анализа.

Процедуру анализа признают удовлетворительной, при выполнении условия:

(2)

При невыполнении условия (2) контрольную процедуру повторяют. При повторном невыполнении условия (2) выясняют причины, приводящие к неудовлетворительным результатам, и принимают меры по их устранению.

14.2. Алгоритм оперативного контроля процедуры анализа с применением образцов для контроля

Оперативный контроль процедуры анализа проводят путем сравнения результата отдельно взятой контрольной процедуры с нормативом контроля К.

Результат контрольной процедуры рассчитывают по формуле:

,

где - результат анализа массовой концентрации сульфатов в образце для контроля - среднее арифметическое двух результатов параллельных определений, расхождение между которыми удовлетворяет условию (1) раздела 12.2;

С - аттестованное значение образца для контроля.

Норматив контроля К рассчитывают по формуле:

,

где - характеристика погрешности результатов анализа, соответствующая аттестованному значению образца для контроля.

Примечание. Допустимо характеристику погрешности результатов анализа при внедрении методики в лаборатории устанавливать на основе выражения: , с последующим уточнением по мере накопления информации в процессе контроля стабильности результатов анализа.

Процедуру анализа признают удовлетворительной, при выполнении условия:

(3)

При невыполнении условия (3) контрольную процедуру повторяют. При повторном невыполнении условия (3) выясняют причины, приводящие к неудовлетворительным результатам, и принимают меры по их устранению.

Периодичность оперативного контроля процедуры анализа, а также реализуемые процедуры контроля стабильности результатов анализа регламентируют в Руководстве по качеству лаборатории.

Заместитель Председателя Государственного комитета РФ по охране окружающей среды

А.А. Соловьянов