Трилонометрическое определение жесткости, кальция и магния тесно связаны между собой. Дело в том, что жесткость определяется, как сумма кальция и магния (pH=10). После определения жесткости, проводится определение кальция (pH=12-13). Концентрацию магния в пробе можно аналитически не определять, так как содержание магния нетрудно вычислить, как разность между величинами жесткости и концентрации кальция.

Жесткость измеряется в мг-экв/л. Природную воду принято классифицировать по признаку жесткости. Всего существуют 4 группы жесткости: мягкая (<4 мг-экв/л), средней жесткости (4-8 мг-экв/л), жесткая (8-12 мг-экв/л), очень жесткая (>12 мг-экв/л). Жесткость определяют титрованием трилоном Б в аммонийном буфере (pH=10) с индикатором эриохром черный Т. Предел обнаружения методики составляет 0,05 мг-экв/л при объеме пробы 100 мл.
Определению не мешают Fe (<10 мг/л), Co (<0,1 мг/л), Ni (<0,1 мг/л), Cu (<0,1 мг/л). Большие концентрации мешающих металлов устраняют введением специальных маскирующих агентов. Цианид калия маскирует Co, Ni, Al до 200мг/л, Cu, Fe до 300мг/л. Гидроксиламин устраняет влияние Cu до 0,3 мг/л, Mn до 1 мг/л и Al до 20 мг/л. Сульфид натрия маскирует Zn до 200 мг/л, Al, Cd, Pb до 20 мг/л, Fe до 5 мг/л, Mn до 1 мг/л, Co и Ni до 1 мг/л.
Сильнокислые и сильнощелочные пробы нейтрализуют перед анализом. Сильнощелочные пробы после нейтрализации кипятят или продувают воздухом для удаления CO₂.

Приготовление реактивов

1. Приготовление титранта.
В дистиллированной воде растворить 18,6 г дигидрата или 16,8 г безводного трилона Б. Раствор разбавить в мерной колбе до 1 литра. Если раствор мутный, то его следует профильтровать. После фильтрации раствор содержит приблизительно 0,1н трилона Б. Точное значение титра можно установить по хлориду цинка. (Стандартный раствор ZnCl₂ следует готовить растворением металлического цинка в соляной кислоте (1:1). Содержание цинка в стандарте устанавливают тоже трилонометрически, используя ту же методику, что и для жесткости.)

2. Приготовление аммонийного буфера.
10 г хлорида аммония растворить в дистиллированной воде, добавить 50 мл концентрированного раствора аммиака. Раствор довести до 500 мл водой. Хранить раствор следует хранить в плотно закрытой посуде.

3. Приготовление индикатора.
Растереть в ступке 0,25 г эриохрома черного Т с 50 г хлорида натрия.

Ход определения.
К пробе, объем которой равен 50-100 мл, добавить 5 мл буфера, индикатор на шпателе. Сразу же титровать при перемешивании до перехода окраски от красной к синей. Переход окраски достаточно резкий, но лучше проводить титрование, сравнивая цвет раствора с рядом стоящей пробой, которая была перетитрована. Титрант следует добавлять до тех пор, пока цвет раствора потеряет красный оттенок.

КАЛЬЦИЙ

Определение кальция проводится в сильнощелочной среде, как было сказано ранее, для маскирования влияния магния. Предел обнаружения кальция 0,4-0,6 мг/л.
Определению мешают ионы Fe, Mn, Al, Cu, которые могут быть замаскированы триэтаноламином. Большие количества магния мешают из-за того, что образующийся Mg(OH)₂ соосаждается с кальцием. Кроме того, на осадке адсорбируется индикатор, из-за чего переход окраски становится нечетким. Разбавление пробы предотвращает выпадение осадка Mg(OH)₂.
После того, как в пробу добавляется щелочь, следует сразу приступать к титрованию. Если медлить с титрованием, то, в присутствии карбонатов в пробе, начинает вываливаться осадок CaCO₃. Большое количество карбонатов можно устранить предварительной нейтрализацией раствора соляной кислотой.

Приготовление индикатора.
0,5 г мурексида растереть с 100 г хлорида натрия. Водный раствор мурексида лучше не готовить, так как мурексид нестоек в растворе.

Ход определения.
К пробе объемом 100 мл добавить 2 мл NaOH (2н) и индикатора на шпателе. Титровать до перехода окраски от красной в фиолетовую. Окраску раствора следует сравнивать с цветом перетитрованного раствора.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КИСЛОРОДА ПО ВИНКЛЕРУ

Определение состоит в окислении растворенным в воде кислородом Mn(OH)₂ до Mn(OH)₄. Реакция среды в пробе должна быть щелочная. Далее раствор подкисляется и в пробу добавляется KI. Выделившийся йод титруется тиосульфатом натрия.

Определению кислорода мешают взвешенные и органические вещества, нитриты, Fe²⁺, Fe³⁺ и другие восстановители и окислители. Точность определения в области >1 мг О₂/л составляет 0.5-1%. Для концентрации ~0.5 мг О₂/л ошибка равна 10-20%
Предел обнаружения методики составляет 0,05 мг О₂/л.

Ход определения.

При анализе на кислород большое значение имеет способ отбора пробы. Отбор пробы должен производиться, как можно аккуратнее, так как от этого будут существенно зависеть результаты анализа.

В предварительно калиброванную посуду (100-200 мл) с притертой пробкой отобрать пробу. Жидкость должна быть налита до краев. В колбу добавить 1 мл раствора сульфата или хлорида марганца, 1 мл щелочного раствора йодида калия. Вода может переливаться через край, но на это не стоит обращать внимания. Склянку закрыть притертой пробкой таким образом, чтобы внутри не было воздушных пузырьков. Затем содержимое склянки перемешать резкими поворотами склянки. После перемешивания раствор считается законсервированным на одни сутки.

Перед тем, как приступить к титрованию, нужно подождать пока осадок гидроксида марганца осядет на дно. К пробе добавить 5 мл HCl (2:1), закрыть склянку пробкой и перемешать раствор. Пузырей быть не должно! После перемешивания перелить пробу в посуду большей емкости и начать титровать 0,02н тиосульфатом натрия. После того, как раствор приобретет слабо-желтую окраску, в пробу добавить 1 мл 0,5% раствора крахмала и продолжить титрование до точки эквивалентности.

При расчете содержания кислорода в пробе нужно ориентироваться на то, что 1 мл тиосульфата (1н) позволяет определить 8 мг/л кислорода. Кроме того, следует делать поправку на то, что добавленные реактивы вытесняют 7 мл пробы, которые далее в анализе не участвуют.

Мешающее влияние органических и взвешенных веществ выражается в поглощении этими веществами йода, который выделяется по ходу определения. В связи с этим, следует делать поправку. Для этого в пробу добавляется 5 мл титрованного раствора йода (0,02н) вместо раствора марганца. Далее проделываются все операции, что и для определения кислорода. Однако нужда в поправке бывает крайне редко.

Приготовление реактивов

1. Приготовление сульфата или хлорида марганца (II)

Приготовить 0,5М раствор сульфата или хлорида марганца растворением соответствующих солей. Раствор профильтровать. Разбавленный в 200 раз раствор в кислой среде и присутствии йодида калия не должен выделять йод. Если йод выделяется, то реактив недостаточно очищен.

2. Приготовление щелочного раствора йодида калия

Растворить 150г KI в 100 мл дистиллированной воды. В кислой среде раствор не должен выделять йод.
Растворить 500г NaOH в 500 мл дистиллированной воды. Воду лучше предварительно прокипятить для удаления CO₂.
Приготовленные растворы смешать и разбавить до 1 л.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЩЕЛОЧНОСТИ ПРИРОДНЫХ ВОД

Щелочностью называют способность сильной кислоты реагировать с различными компонентами природной воды. Различают свободную и общую щелочности. Поскольку щелочность природной воды в основном определяется ионами гидроксила, карбоната и гидрокарбоната, то под свободной щелочностью понимают то количество сильной кислоты, что необходимо для титрования гидроксидов и карбонатов. Общую щелочность составляют ионы гидроксила, карбоната и гидрокарбоната. В связи с этим титрование до pH=8,3 позволяет определить свободную щелочность, а титрование до pH=4,5 - общую.

Определение свободной щелочности
100 мл анализируемой природной воды титровать 0,1н HCl с индикатором фенолфталеин. Поскольку переход окраски несколько сглажен, титровать следует на белом фоне, сравнивая окраску с перетитрованной пробой.
Результат принято выражать в мг-экв/л.

Определение общей щелочности
100 мл анализируемой природной воды титровать 0,1н HCl с индикатором метиловый оранжевый до перехода окраски из желтой в оранжевую. После перехода окраски следует начать продувать через пробу воздух в течение 2-3 минут. Если после этого окраска изменилась, то необходимо продолжить титрование.
Результат принято выражать в мг-экв/л.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАТИОННЫХ ПАВ.

Фотометрическое определение катионоактивных веществ основано на образовании соединения с красителем бромфеноловым синим. После экстракции хлороформом при pH=2 соединение приобретает устойчивый желтый цвет. Очень большие количества ПАВ вызывают сине-зеленую окраску органического растворителя.

Фотометрический способ определения является групповым и позволяет оценить лишь приблизительную концентрацию катионоактивных ПАВ. Дело в том, что если в пробе находится смесь различных по структуре ПАВ, то реакция каждого компонента с бромфеноловым синим будет сугубо индивидуальна. Из этого следует, что результат анализа не будет являться суммой содержания компонентов в пробе. Несмотря на это, фотометрическое определение с бромфеноловым синим является весьма популярным.

Предел обнаружения методики составляет 0,1 мг/л в 200 мл пробы.

Ход определения.

Пробу в 200 мл упаривают в четыре раза на водяной бане. Полученные 50 мл раствора помещают в делительную воронку с 5 мл цитратного буфера, 2,5 мл 0,1н раствора HCl, 1мл раствора бромфенолового синего, 25 мл хлороформа. Смесь трясут, но не очень энергично, 5 минут. Органический слой перед фотометрированием фильтруют через бумажный фильтр, который был предварительно промыт чистым хлороформом. Измерения проводят в кюветах с толщиной слоя до 5 см при длине волны проходящего света 416 нм. Калибровочный график строят в диапазоне концентраций 0-0,5 мг/л, используя в качестве эталонного вещества, например, бромид цетилтриметиламмония. Если есть возможность использовать в качестве стандартного то вещество, что находится в пробе, то следует им воспользоваться.

Приготовление растворов

1. Цитратный буфер

21 г лимонной кислоты растворяют в 200 мл 1н раствора NaOH. Раствор разбавляют до 1л дистиллированной водой. 309 мл этого раствора помещают другую колбу и разбавляют до 1 литра раствором HCl (0,1н).

2. Раствор красителя

0,15г бромфенолового синего растворяют в 200 мл 0,01н раствора NaOH. К раствору затем приливают 42 мл 0,1н раствор HCl.

3. Хлороформ

Хлороформ перед употреблением следует несколько раз промыть дистиллированной водой для удаления продуктов разложения этого растворителя.