Приложение Ж (рекомендуемое). Определение основности

Приложение Ж
(рекомендуемое)

Определение основности

Метод обеспечивает получение результатов измерений с погрешностями, не превышающими значений, приведенных в таблицах Ж.1-Ж.2.

Диапазон измерения основности ПОХА составляет от 5 % до 90 %.

Таблица Ж.1 - Диапазон измерений основности в ПОХА, показатели точности измерений

Диапазон измерений основности полиоксихлорида алюминия, %	Показатель повторяемости (относительное среднеквадратическое отклонение повторяемости) , %	Показатель воспроизводимости (относительное среднеквадратическое отклонение воспроизводимости) , %	Значение погрешности измерений (границы относительной погрешности при доверительной вероятности 0,95)  , %
От 5 до 40 включ.	14	16	32
Св. 40 до 90 включ.	5	7	14

Таблица Ж.2 - Относительные значения пределов повторяемости и воспроизводимости

Диапазон измерений основности, %	Предел повторяемости (относительное значение допускаемого расхождения для двух результатов измерений, полученных в условиях повторяемости) r, %	Предел воспроизводимости (относительное значение допускаемого расхождения для двух результатов измерений, полученных в условиях воспроизводимости) R, %
От 5 до 40 включ.	39	45
Св. 40 до 90 включ.	14	20

Продолжительность анализа одной пробы - 2 ч, серии из 10 проб - 4 ч.

Основность определяют методом обратного кислотно-основного титрования пробы после предварительного осаждения алюминия в виде гидроксида алюминия. Измеряют объем раствора соляной кислоты, пошедшей на титрование в присутствии фенолфталеина, и вычисляют основность ПОХА.

Основность В, %, - отношение молярных содержаний гидроксид-ионов и ионов алюминия - определяют по формуле

,

(Ж.1)

где - содержание гидроксид-ионов, моль;

- содержание ионов алюминия, моль;

- валентность алюминия.

Значение основности оказывает существенное влияние на скорость гидролиза коагулянта и, соответственно, на его эффективность при очистке воды. Чем выше основность, тем больше способность коагулянта к гидролизу и лучше процесс хлопьеобразования.

Ж.1 Средства измерений и вспомогательные устройства. Реактивы и материалы

Ж.1.1 Средства измерений и вспомогательные устройства

Весы лабораторные аналитические специального или высокого класса точности с наибольшим пределом взвешивания 320 г по ГОСТ OIML R 76-1 или по ГОСТ Р 53228.

Дозаторы медицинские лабораторные настольные (устанавливаемые на сосуд) или ручные, одноканальные с фиксированным или варьируемым объемом дозирования по ГОСТ 28311.

Часы песочные на 3 мин и таймер, любой модели.

Баня водяная лабораторная, обеспечивающая поддержание температуры до (100  5) °С любой модели.

Дистиллятор или установка любого типа для получения воды дистиллированной по ГОСТ 6709 или воды для лабораторного анализа 2-й степени чистоты по ГОСТ Р 52501.

Печь муфельная, обеспечивающая температуру прокаливания 270-300 °С.

Плитка электрическая с регулятором температуры по ГОСТ 14919.

Холодильник бытовой любого типа, обеспечивающий температуру хранения от 2 °С до 10 °С.

Примечание - Допустимо использовать другие средства измерения утвержденных типов, обеспечивающих измерения с установленной точностью, и иметь характеристики не хуже вышеуказанных.

Средства измерений должны быть поверены или откалиброваны, а испытательное оборудование аттестовано в установленные сроки.

Ж.1.2 Лабораторная посуда

Бюретки вместимостью 25 и 50 см³ по ГОСТ 25336, 2-го класса точности.

Примечание - Допускается использовать цифровые титраторы.

Воронки стеклянные по ГОСТ 29251.

Капельница по ГОСТ 29251.

Колбы мерные вместимостью 50, 100, 250, 500, 1000 см³ по ГОСТ 1770, 2-го класса точности.

Колбы конические вместимостью 250 см³ по ГОСТ 25336.

Пипетки градуированные вместимостью 1, 2, 5, 10 и 25 см³ по ГОСТ 29227, 2-го класса точности.

Пипетки с одной отметкой вместимостью 1; 2; 5; 10; 25 и 100 см³ по ГОСТ 29169, 2-го класса точности.

Стаканчики для взвешивания по ГОСТ 25336.

Стакан из термически и химически стойкого стекла вместимостью 150 см³ по ГОСТ 25336.

Флаконы пластиковые или стеклянные вместимостью 250, 500 и 1000 см³ для хранения растворов реактивов.

Цилиндры мерные вместимостью 50, 100 и 250 см³ по ГОСТ 1770, 2-го класса точности.

Эксикатор по ГОСТ 25336.

Ж.1.3 Реактивы и материалы

Бария хлорид 2-водный, ч. д. а. по ГОСТ 4108.

Вода дистиллированная по ГОСТ 6709 или вода для лабораторного анализа по ГОСТ Р 52501 (2-й степени чистоты).

Индикатор фенолфталеин, ч. д. а.

Индикатор метиловый красный, ч. д. а.

Индикатор метиловый синий, ч. д. а.

Кислота соляная, ч. д. а. по ГОСТ 3118 или стандарт-титр C(HCl) = 0,1 моль/дм³ (0,1 н).

Натрия гидроокись (натрия гидроксид), ч. д. а. по ГОСТ 4328 или стандарт-титр C(NaOH) = 0,1 моль/дм³ (0,1 н).

Натрий углекислый, ч. д. а. по ГОСТ 83.

Силикагель-индикатор по ГОСТ 8984 или кальций хлористый безводный по ГОСТ 450 в качестве осушителя для эксикаторов.

Спирт этиловый 96,3 %-ный, категории "Люкс" по ГОСТ 5962.

Примечание - Допускается использование оборудования, материалов и реактивов с характеристиками, не хуже, чем у вышеуказанных.

Ж.2 Отбор и хранение проб

Отбор и хранение проб проводят в соответствии с 6.4.

Ж.3 Подготовка к выполнению измерений

Ж.3.1 Приготовление растворов

Ж.3.1.1 Раствор соляной кислоты молярной концентрации 0,2 моль/дм³

Приготовление из стандарт-титра:

Содержимое одной ампулы стандарт-титра (0,1 моль/дм³) соляной кислоты переносят в мерную колбу вместимостью 500 см³, доводят объем раствора до метки дистиллированной водой и перемешивают.

Приготовление из вещества гарантированной чистоты:

8,5 см³ соляной кислоты добавляют в мерную колбу вместимостью 500 см³, содержащую 200-300 см³ дистиллированной воды, перемешивают. Доводят объем раствора в колбе до метки дистиллированной водой и перемешивают.

Срок хранения раствора - 2 месяца при комнатной температуре.

Ж.3.1.2 Раствор гидроксида натрия молярной концентрации 0,2 моль/дм³

Приготовление из стандарт-титра:

Содержимое одной ампулы стандарт-титра (0,1 моль/дм³) гидроксида натрия переносят в мерную колбу вместимостью 500 см³, доводят до метки дистиллированной водой и перемешивают.

Приготовление из вещества гарантированной чистоты:

Навеску (4,00  0,01) г гидроксида натрия помещают в мерную колбу вместимостью 500 см³, добавляют 200-300 см³ дистиллированной воды, перемешивают до полного растворения гидроксида натрия, после остывания раствора до комнатной температуры доводят объем раствора до метки дистиллированной водой.

Срок хранения раствора - 2 месяца при комнатной температуре.

Ж.3.1.3 Раствор фенолфталеина с массовой долей 0,1 %

(0,100  0,005) г фенолфталеина помещают в мерную колбу вместимостью 100 см³ и растворяют в этиловом спирте. Срок хранения раствора - 6 месяцев при комнатной температуре.

Ж.3.1.4 Раствор метилового красного с массовой долей 0,1 %

(0,100  0,005) г метилового красного помещают в мерную колбу вместимостью 100 см³ и растворяют в этиловом спирте при нагревании на водяной бане. После остывания раствора доводят его объем до метки этиловым спиртом. Срок хранения раствора - 6 месяцев при комнатной температуре.

Ж.3.1.5 Раствор метиленового голубого (синего) с массовой долей 0,1 %

(0,100  0,005) г метиленового голубого (синего) помещают в мерную колбу вместимостью 100 см³ и растворяют в этиловом спирте при нагревании на водяной бане. После остывания раствора доводят его объем до метки спиртом. Срок хранения раствора - 6 месяцев при комнатной температуре.

Ж.3.1.6 Раствор смешанного кислотно-основного индикатора

В конической колбе смешивают равные объемы 0,1 %-ного спиртового раствора метилового красного и 0,1 %-ного спиртового раствора метиленового голубого (синего). Срок хранения раствора - 6 месяцев при комнатной температуре.

Ж.3.1.7 Раствор хлорида бария 2-водного с массовой долей 10 %

(10,00  0,01) г хлорида бария 2-водного растворяют в 90 см³ дистиллированной воды в стакане вместимостью 150 см³, перемешивают и переливают в стеклянный флакон для хранения растворов реактивов. Срок хранения раствора - 3 месяца при комнатной температуре.

Ж.3.2 Установка поправочного коэффициента к молярной концентрации раствора соляной кислоты по безводному углекислому натрию

В день установки титра безводный углекислый натрий прокаливают при температуре 270-300 °С 2 ч и остужают до комнатной температуры в эксикаторе. В закрытом стаканчике для взвешивания берут навеску 0,3200-0,4200 г безводного углекислого натрия. Для установления поправочного коэффициента используют не менее трех навесок углекислого натрия, взвешивая их с точностью до четвертого знака. Каждую навеску помещают в коническую колбу, добавляют 40 см³ дистиллированной воды, 3-4 капли смешанного индикатора и титруют из бюретки раствором соляной кислоты молярной концентрации 0,2 моль/дм³ до перехода зеленой окраски раствора в красно-фиолетовую.

Затем раствор кипятят на электрической плитке в течение 2-3 мин для удаления углекислоты и после охлаждения продолжают титрование до перехода вновь появившейся зеленой окраски раствора в красно-фиолетовую.

Примечание - Допускается применять в качестве индикатора метиловый оранжевый, при этом окраска переходит из желтой в оранжевую.

Поправочный коэффициент K₁ рассчитывают по следующей формуле с точностью до четвертого десятичного знака по каждой навеске безводного углекислого натрия:

,

(Ж.2)

где m - масса навески углекислого натрия, г;

0,2 - заданная молярная концентрация вещества соляной кислоты в растворе, моль/дм³;

53 - молярная масса эквивалента углекислого натрия, г/моль;

V - объем раствора соляной кислоты, израсходованный на титрование, см³.

Расхождения между коэффициентами для трех параллельных титрований не должно превышать 0,001 и при выполнении условия из вычисленных значений коэффициентов берут среднеарифметическое значение.

Если поправочный коэффициент K₁ раствора соляной кислоты отличается от 1,00 больше чем на  0,03, то раствор либо укрепляют, либо разбавляют дистиллированной водой, либо готовят заново. Для укрепления раствора добавляют по каплям концентрированную соляную кислоту. После укрепления или разбавления раствора поправочный коэффициент устанавливают заново.

Поправочный коэффициент устанавливают каждый раз при приготовлении новой партии раствора.

Ж.3.3 Установка поправочного коэффициента к молярной концентрации раствора гидроксида натрия по раствору соляной кислоты

30-40 см³ раствора соляной кислоты молярной концентрации 0,2 моль/дм³, отмеренной из бюретки, помещают в коническую колбу, добавляют 3-4 капли смешанного индикатора и титруют из бюретки раствором гидроксида натрия до перехода красно-фиолетовой окраски раствора в зеленую.

За результат титрования принимают среднеарифметическое значение из трех параллельных титрований, расхождение между которыми не превышает 0,05 см³.

Поправочный коэффициент раствора гидроксида натрия молярной концентрации 0,2 моль/дм³ K₂ рассчитывают по следующей формуле с точностью до четвертого знака:

,

(Ж.3)

где - поправочный коэффициент к молярной концентрации раствора соляной кислоты;

- объем раствора соляной кислоты, см³;

V - объем раствора гидроксида натрия, израсходованный на титрование, см³.

Если поправочный коэффициент K₂ для раствора гидроксида натрия отличается от 1,00 больше чем на  0,03, то раствор либо укрепляют, либо разбавляют, либо готовят заново. Для укрепления раствора добавляют гидроксид натрия (порциями по 0,005 г). После укрепления или разбавления раствора поправочный коэффициент устанавливают заново.

Поправочный коэффициент устанавливают каждый раз при приготовлении новой партии раствора.

Ж.4 Выполнение измерений

Масса навески коагулянта зависит от марки коагулянта и содержания оксида алюминия. Рекомендуемые массы навесок исследуемых проб коагулянта приведены в таблице Ж.3.

Таблица Ж.3 - Рекомендуемые массы навесок исследуемых проб в зависимости от массовой доли оксида алюминия

Массовая доля оксида алюминия, %	Масса навески, г
От 5 до 11	0,5-0,7
Св. 11 до 20	0,2-0,3
Св. 20 до 35	0,1-0,15
Св. 35 до 55	0,08-0,12

Коагулянт взвешивают в конической колбе вместимостью 250 см³ на аналитических весах с точностью до 0,0005 г и добавляют около 50 см³ дистиллированной воды. При анализе кристаллического сухого коагулянта нагревают приготовленный раствор на водяной бане (температура водяной бани от 85 °С до 100 °С) до полного растворения коагулянта, раствор охлаждают до комнатной температуры. Затем добавляют 5 см³ раствора хлорида бария с массовой долей 10 % и в случае помутнения раствор оставляют на 10-15 мин для оседания осадка. Осадок не отфильтровывают.

Затем канализируемому раствору добавляют из бюретки 20 см³ раствора гидроксида натрия молярной концентрации 0,2 моль/дм³ и 3-5 капель фенолфталеина, после чего титруют раствором соляной кислоты молярной концентрации 0,2 моль/дм³ до исчезновения малиновой окраски.

Ж.5 Обработка результатов измерений

Основность ПОХА Х, %, вычисляют по формуле

,

(Ж.4)

где и - молярные концентрации, равные 0,2 моль/дм³, гидроксида натрия и соляной кислоты соответственно;

- объем раствора гидроксида натрия, см³;

- объем раствора соляной кислоты, см³;

и - соответственно поправочные коэффициенты для растворов гидроксида натрия и соляной кислоты;

26,982 - молярная масса алюминия, г/моль;

0,5292 - коэффициент пересчета Al₂O₃ на Al;

m - масса навески коагулянта, г;

- массовая доля оксида алюминия в коагулянте, %.

После упрощения получают следующую расчетную формулу:

.

(Ж.5)

Ж.6 Оформление результатов измерений

Результат измерений в протоколах, как правило, представляют в виде:

,

(Ж.6)

где - характеристика абсолютной погрешности результата измерения, %, которую рассчитывают по формуле

,

(Ж.7)

где - значение показателя точности основности ПОХА, % (см. таблицу Ж.1).

За окончательный результат принимают результат единичного изменения или среднеарифметическое значение результатов параллельных определений.

ГАРАНТ:

Нумерация разделов приводится в соответствии с источником