Время работы:

ПН-ЧТ 09:00 - 18:00
ПТ        09:00 - 13:00
СБ-ВС: ВЫХОДНОЙ

Каталог товаров

Методики количественного химического анализа питьевой и природной воды для внелабораторных и лабораторных условий

А. Муравьёв, к.х.н., ЗАО «Крисмас+», muravyov@christmas-plus.ruАлександр Григорьевич Муравьев

Аннотация

В докладе освещён опыт специалистов производственно-лабораторного комплекса ЗАО «Крисмас+» по разработке и аттестации ряда новых методик количественного химического анализа (КХА) для определения показателей качества питьевой и природной воды. Приводятся рабочие условия измерений для ряда методик, более широкие по сравнению с указанными в большинстве действующих НТД классов ПНД Ф 14 и РД 52.24, а также другие преимущества - портативность оборудования, унификация средств дозирования и др. Показаны возможности модификации действующих НТД и отличительные признаки, определяющие необходимость аттестации этих методик в соответствии с Законом «Об обеспечении единства измерений». Продемонстрированы особенности проведённых аттестационных исследований, ставящих целью установление метрологических характеристик рассматриваемых методик. Отличие использованного подхода при аттестации состоит в следовании международно признанным способам выражения точности результатов.

Представлены возможности использования методик в полевых (внелабораторных) и лабораторных условиях как непосредственно, так и применительно к созданию портативных специализированных комплектов для химических измерений.

Разработка и аттестация методики химического количественного анализа (КХА) считается специалистами непростой задачей. Создание подобной методики для внелабораторных условий всегда представлялось проблематичным. А разработка несложного оборудования, позволяющего реализовать химические измерения в полевых условиях стала возможной благодаря многолетней работе специалистов санкт-петербургского научно-производственного объединения ЗАО «Крисмас+». Данные работы выполнялись в порядке мероприятий по обеспечению единства и правильности измерений с использованием производимого ЗАО «Крисмас+» оборудования – тест-комплектами и портативными лабораториями для анализа воды, и включали работы по аттестации ряда новых методик количественного химического анализа для определения показателей качества питьевой и природной воды. Перечень разработанных и аттестованных методик приведён в таблице 1.

Таблица 1

Характеристики аттестованных методик ЗАО «Крисмас+»

Наименование показателя

Диапазон
определяемых
концентраций

Объем
пробы, мл

Используемые
методы

Обозначение НТД

Номер свидетельства об аттестации/Рег. код МВИ по ФР

Алюминий

0,15–1,0 мг/л

10

ФМ, с алюминоном

МВИ-06-151-12

287/242-(01.00250-2008)-2012/ ФР.1.31.2013.15508

Аммоний

0,24,0 мг/л

5

ФМ, с реактивом Несслера

МВИ-04-148-10

32/242-(01.00250-2008)-2010/ ФР.1.31.2011.09964

Железо

0,05–2,0 мг/л

10

ФМ, с орто-фенантролином

МВИ-01-190-09

242/32-2009/ ФР.1.31.2009.06499

Нитриты

0,042,0мг/л

5

ФМ, с реактивом Грисса

МВИ-04-149-14

558/242-(01.00250-2008)-2014

Ортофосфаты

0,1–3,5 мг/л

10

ФМ, с молибдатом аммония и аскорбиновой кислотой

МВИ-05-240-10

108/242-(01.00250-2008)-2011/ ФР.1.31.2011.09965

Фториды

0,04–3,0 мг/л

5

ФМ, с лантан(III)ализарин­комплексоном

МВИ-14-155-13

489/242-(01.00250-2008)-2013/ ФР.1.31.2014.17765

Хлориды

10350 мг/л

10–250

ТМ, с нитратом серебра

МВИ-02-144-09

№ 242/75-2009/ ФР.1.31.2009.06500

Сульфаты

50–1000 мг/л

10

ТМ, с индикатором ортаниловым К

МВИ-15-142а-12

317/242-(01.00250-2008)-2012/ ФР.1.31.2013.15509

Цветность

10–200 град. цветности

5

ФМ, хром-кобальтовая шкала

МВИ-10-157-12

440/242-(01.00250-2008)/ ФР.1.31.2013.16080


Учитывая, что измерения с применением портативного оборудования могут выполняться в полевых (внелабораторных) условиях, следовало установить также рабочие условия измерений, создающие удобства для оператора. Это также стало возможным благодаря проведённым аттестационным исследованиям. В табл.2 приведены рабочие условия измерений для новых («полевых») методик, пригодных для внелабораторного применения.

Таблица 2

Фактор

Тест-комплекты, полевые лаборатории

«Полевые» МКХА ЗАО «Крисмас+»

Типовая методика КХА воды

Температура, °С

От 5 до 50

От 10 до 35

От 15 до 25

Давление, мм рт. ст.

Не реглам. (*)

Не реглам. (*)

От 630 до 800

Отн. влажность, %

Не реглам. (*)

Не реглам. (*)

не более 90 % при 25°С

(*) За исключением требований к фотоэлектроколориметру.

Из данных табл. 2 следует, что новые аттестованные методики, по сравнению с данными для типовых методик КХА воды (классов ПНД Ф 14 и РД 52.24), характеризуются более широкими значениями рабочих температур, в то время как давление и относительная влажность не являются регламентированными параметрами.

Следует отметить и другие преимущества вновь аттестованных методик, состоящие в возможности использования портативного оборудования, унифицированных средств дозирования реактивов, растворов и проб и т.п.

В настоящее время существуют различные методики КХА проб воды, регламентирующие действующими нормативными документами химические измерения подчас одних и тех же показателей разными методами. Поэтому, при решении поставленных перед разработчиками задач в области метрологии и качества измерений, при проектировании оборудования следовало либо в максимальной степени воспользоваться текстом существующей методики, модифицировав её, либо, признав отличия в применяемых средствах измерений и др. посуде существенными, проводить разработку методики как новой и проводить её метрологическую аттестацию. Метрологическая аттестация необходима не только в случае применения методики и соответствующего портативного оборудования в области технического регулирования, но и для создания доверия к соответствующей продукции со стороны потребителей. Проведённые работы показали возможности модификации действующих НТД и позволили сформулировать отличительные признаки, определяющие необходимость аттестации этих методик в соответствии с Законом «Об обеспечении единства измерений» (или подтвердить, что аттестации методики не требуется).

В соответствии с Федеральным законом № 102-ФЗ «Об обеспечении единства измерений» (Статья 5) методики измерений, используемые в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений, подлежат аттестации. Содержание работ по аттестации методик измерений определено в ГОСТ Р 8.563-2009. В ходе аттестации должны быть найдены метрологические характеристики методики и подтверждено соответствие методики установленным в данной области измерений метрологическим требованиям. Отличие нашего подхода в аттестации методик КХА проб воды состоит в том, что мы следуем международно признанным способам выражения точности результатов.

К числу основных метрологических характеристик относятся диапазон и показатели точности измерений; установление показателей точности – наиболее важный аспект аттестационных исследований. В этой работе ВНИИМ им. Д. И. Менделеева следовал рекомендациям международных метрологических организаций, таких как Объединённый Комитет по Руководствам в Области Метрологии (JCGM), и, прежде всего, - правилам и рекомендациям, сформулированным в Руководстве по выражению неопределённости измерений (JCGM 100:2008, ГОСТ Р 54500.3-2011). Применительно к задачам химического анализа эти правила и разработанные на их основе примеры изложены в документе ЕВРАХИМ Количественное описание неопределённости в аналитических измерениях (QUAM), который служит основой в работе по аттестации методик химического анализа во ВНИИМ.

Рассмотрение всех источников неопределённости в методиках анализа и составление так называемого бюджета неопределённости представляет собой весьма трудный и ответственный этап работы. Накопленный опыт по аттестации методик анализа вод, разрабатываемых ЗАО «Крисмас+» и применимых к использованию во внелабораторных условиях, позволяет сосредоточить внимание на нескольких источниках неопределённости, характерных для таких методик, и оптимизировать экспериментальные подходы к их оцениванию.

Эти, типичные, источники неопределённости таковы:

Случайный разброс результатов

В методиках анализа вод обычно предусматривается выполнение двух параллельных определений, что позволяет получить оценку повторяемости уже на стадии разработки методики, при анализе проб известного состава с целью проверки правильности измерений.

Установление градуировочной характеристики

Эта составляющая неопределённости объединяет экспериментальный разброс, погрешности линейной аппроксимации градуировочной функции, приготовление градуировочных растворов и степень чистоты используемых для этого реактивов (стандартных образцов).

Температура окружающего воздуха

Важность этой составляющей неопределенности связана с относительно широким диапазоном температур (от 10°С до 35°С), в котором применяются полевые методики. В простейшем случае речь идет о влиянии температуры (т.е. отличия рабочей температуры от той, при которой выполнена градуировка) на концентрацию растворов. В более сложных случаях приходится учитывать влияние температуры на протекание химической реакции, лежащей в основе аналитического метода.

Влияние мешающих компонентов

Это наиболее трудно оцениваемый источник неопределённости. Необходимую информацию можно получить из специально поставленных экспериментов исходя из предполагаемого содержания мешающих компонентов в пробах и ограничений, устанавливаемых в методике.

Процесс оценивания неопределенности измерений включает несколько этапов:

  • Описание измеряемой величины;
  • Выявление источников неопределенности;
  • Количественное выражение составляющих неопределенности;
  • Вычисление суммарной неопределенности.

Примером аттестационных исследований может служить оценивание неопределенности измерений в одной из аттестованных методик КХА – «Методике измерений массовой концентрации нитрит-ионов в пробах питьевой и природных вод фотометрическим методом на основе тест-комплекта «Нитриты». Диапазон измерений по методике: от 0,040 до 2,0 мг/дм3. В основе методики лежит образование (по реакции с реактивом Грисса) окрашенного соединения с максимумом поглощения при l = 520 нм.

Ниже, для иллюстрации расчётного аппарата аттестационных исследований, приводим (выборочно) материал из бюджета неопределённости, составленного по итогам исследований названной методики КХА.

Измеряемая величина и полное уравнение измерений описываются формулой:

Формула

где:
C – массовая концентрация нитрит-ионов, мг/дм3;
D – оптическая плотность раствора, е.о.п.;
a и b – градуировочные коэффициенты;
k - коэффициент разбавления;
fT, fМК – поправочные множители, учитывающие влияние таких факторов, как температура и мешающие компоненты.
(Числовые значения fT и fМК принимаются равными единице, но их неопределенности входят в бюджет.)

Относительная расширенная неопределенность U, %:
U=kuc,
где uc - относительная суммарная стандартная неопределенность, %;
k = 2 - коэффициент охвата.

Относительная суммарная стандартная неопределенность uc

Формула1

включает следующие составляющие:
s - относительное стандартное отклонение результатов измерений в условиях повторяемости, %;
uГХ- относительная неопределённость, связанная с установлением градуировочной характеристики, %;
uГРотносительная неопределённость в концентрации градуировочных растворов, %, которая в свою очередь включает неопределённость, связанную с значением стандартного образца, uCO, неопределённость, связанную с приготовлением стандартных растворов, uCP, и неопределённость, связанную с приготовлением градуировочной серии, uГС;
uk - относительная неопределённость в значении коэффициента разбавления, %;
uT - относительная неопределённость, связанная с влиянием температуры, %;
uMK - относительная неопределённость, связанная с наличием в пробе мешающих компонентов, %.

Полученные оценки составляющих неопределённости приведены в «Бюджете неопределённости измерений», прилагаемому к свидетельству об аттестации методики.

Из полученных материалов следует, что относительная расширенная неопределённость измерений по данной методике составляет:
(33,3 – 223·С) % в диапазоне от 0,040 до 0,099 мг/дм3 и 10 % в диапазоне от 0,10 до 2,0 мг/дм3.

Согласно ГОСТ 27384-2002 «Нормы погрешности измерений показателей состава и свойств», норма погрешности измерений нитритов в водах составляет 25 % (при концентрации на уровне 3,0 мг/дм3).
Из полученных результатов следует, что рассматриваемая методика измерений соответствует установленным метрологическим требованиям.

Образцы портативного оборудования, разработанного для применения в полевых и лабораторных условиях, приведены на рисунке.

НКВ-12Тест-комплекты

Рисунок. Портативное оборудование для анализа воды в полевых и лабораторных условиях:

а – портативная экспресс-лаборатория НКВ-12;
б – тест-комплекты.

Универсальность применения оборудования для анализа вод к использованию как в полевых, так и в лабораторных условиях, обуславливает перспективность разработанных образцов для применения в учебных и мало оснащённых профессиональных лабораториях, в том числе при настольном использовании оборудования (в частности, экспресс-лаборатории НКВ-12), что позволяет создать значительную экономию средств и других ресурсов.

Таким образом, выполненный комплекс работ по созданию пригодных для внелабораторного применения методик КХА питьевой и природной вод позволил разработать и обосновать характеристики при анализе с применением универсального портативного оборудования, применимого для полевых и лабораторных исследований проб.

Список литературы:

  • Муравьёв А.Г. Новации: «полевые» МВИ / Методы оценки соответствия, РИА «Стандарты и качество». – 2010, 9, с.22-24.
  • Муравьев А.Г., Осадчая Н.А. Преодоление противоречий в химическом анализе: от тест-систем к методикам выполнения измерений. Сборник тезисов докладов семинара «Противоречия в химико-аналитической практике и пути их преодоления», в рамках 10-й международной специализированной выставки «АналитикаЭкспо-2012», КВЦ «СОКОЛЬНИКИ», г. Москва, 10 апреля 2012 г.
  • Руководство по анализу воды. Питьевая и природная вода, почвенные вытяжки / Под ред. к.х.н. А.Г. Муравьёва.– Изд. 2-е, перераб. – Спб.: «Крисмас+», 2012. – 264 с., илл.
  • Муравьёв А.Г. Проведение аналитического химического контроля на предприятиях теплоэнергетики с применением портативного оборудования. / ВодаMagazine. – 2014, 2(78), с.26-29.
  • Связанные товары
    Артикул: 3.100
    Лаборатория для определения показателей качества воды НКВ-1 предназначена для определения основных показателей качества воды в лабораторных и полевых условиях. Лаборатория НКВ-1 позволяет выполнять экспресс-контроль питьевой и природных вод, а также нормативно-очищенных сточных вод на основе действующей нормативно-технической документации. Одновременно лаборатория НКВ-1 позволяет исследовать загрязнённые природные воды и почвенные вытяжки. Химический контроль в НКВ-1 осуществляется визуально-колориметрическими, титриметрическими и расчетными методами. Лаборатория НКВ-1 успешно применяется в образовательных организациях.
    106 500 руб. за 1 шт
    В наличии
    - +
    Артикул: 3.130
    Ранцевая полевая лаборатория исследования водоёмов НКВ-Р (базовая модификация, артикул 3.130) предназначена для определения гидрохимических и почвенно-химических (23 показателя), гидробиологических, визуальных и др. показателей непосредственно в полевых условиях. Гидрохимические модули обеспечивают анализ питьевой и природной воды (воды водоёмов хозяйственно-бытового, культурно-бытового назначения, поверхностных водоисточников и т.п., а также почвенных вытяжек по 23 показателям.
    130 300 руб. за 1 шт
    В наличии
    - +
    Артикул: 6.148
    Тест-комплект «Аммоний» предназначен для экспресс-определения массовой концентрации ионов аммония в питьевой, природной и нормативно-очищенной сточной воде (МИ-04-148-10). Методы определения: визуально-колориметрический, фотометрический. Стоимость одного анализа 56 руб., при приобретении комплекта пополнения – менее 23 руб.
    5 600 руб. за 1 шт
    В наличии
    - +
    Артикул: 3.300
    Набор-укладка для фотоколориметрирования ЭКОТЕСТ-2020-К предназначена для измерения коэффициента пропускания, оптической плотности и массовых концентраций водных и неводных окрашенных растворов, экстрактов проб почв и воздуха.
    75 700 руб. за 1 шт
    В наличии
    - +
    Артикул: 6.142
    Тест-комплект «Сульфаты» предназначен для экспресс-определения массовой концентрации сульфатов в питьевой, природной и очищенной сточной воде (ПНД Ф 14.1:2.107—97, МИ-15-142а-12). Метод определения: титриметрический. Стоимость одного анализа 62 руб., при приобретении комплекта пополнения – менее 25 руб.
    6 200 руб. за 1 шт
    В наличии
    - +
    Артикул: 6.155
    Тест-комплект «Фториды» предназначен для экспресс-определения концентрации фторид-ионов в питьевой и природной воде (ГОСТ 4386, МИ-14-155-13). Методы определения: визуально-колориметрический, фотометрический. Стоимость одного анализа 169 руб., при приобретении комплекта пополнения – менее 68 руб.
    16 900 руб. за 1 шт
    В наличии
    - +
    Артикул: 6.144
    Тест-комплект «Хлориды» предназначен для экспресс-определения массовой концентрации хлорид-ионов в питьевой, природной и нормативно-очищенной сточной воде (МИ-02-144-09). Метод определения: аргентометрический. Стоимость одного анализа 58 руб., при приобретении комплекта пополнения – менее 24 руб.
    5 800 руб. за 1 шт
    В наличии
    - +
    Технологии и оборудование компании «Крисмас+»: готовые решения для химического анализа Настоящий обзор представляет обобщённую информацию об уникальных технологиях и оборудовании, разработанном и производимом отечественной компанией ЗАО «Крисмас+» и реализуемом на российском рынке, а также в странах бывшего СССР. Технологии и соответствующее оборудование являются готовыми решениями для аналитиков, работающих во многих секторах производственной, научной и учебной деятельности. Запатентованные технические решения, зарегистрированные свыше 20 лет торговые марки, внесённые в Федеральные реестры методики и средства измерений – всё это характеризует научно-технический уровень выпускаемой продукции и способ ведения наукоёмкого бизнеса, создающие прочный экономический базис и уверенность в завтрашнем дне для современной компании, производящей продукцию со 100%-ной локализацией в России. О настольных лабораториях анализа воды НКВ-12 (общие сведения о всех модификациях) Лаборатории модели НКВ-12 являются оригинальными изделиями, разработанными и производимыми ЗАО «Крисмас+». Изделия производятся под зарегистрированной товарной маркой «КРИСМАС» (свидетельство № 404860, № 570418) и защищены патентом РФ № 96342. УМК «Экологический практикум» как современное средство оснащения экологического образования детей О проблемах обеспечения экологического образования и просвещения В нашей сегодняшней повестке – задачи поэтапного перехода России к модели устойчивого развития, и не просто к модели устойчивого развития, а экологически устойчивого развития. В.В. Путин (Заседание Государственного Совета об экологическом развитии Российской Федерации в интересах будущих поколений, 27 декабря 2016 года).
    Содержание и методика организации наблюдений и экспериментирования с объектами природы при работе с дошкольниками При реализации этого содержания в совместной деятельности ребенка и взрослого очень важно обращать внимание детей на экологическую ценность всех составляющих окружающего мира. Тест-система «Активный хлор в дезинфицирующих растворах и промывных водах «Активный хлор Д» ЗАО «Крисмас+», специализирующееся на комплексном оснащении производственных, научных и учебных лабораторий, производит специальные средства быстрой оценки показателей – тест-системы, характеризующие состояние объектов общественного питания, столового инвентаря, доброкачественности продуктов питания, для специалистов, работающих в сфере производства и переработки продуктов питания, общественного питания и продуктовой торговли. Эти же тест-системы используются в образовательном процессе в ходе практических работ при подготовке соответствующих специалистов. Незаменимы они и для общественного и личного экологического и санитарного контроля. Возможности и перспективы применения тест-систем. Возможности и перспективы применения тест-систем в практике специалиста государственного санитарно-эпидемиологического надзора. Opportunities and prospects for the application of test systems in the practice of a specialist in state sanitary and epidemiological surveillance. Показатели качества средств обучения, используемых в организации учебно-исследовательской работы В настоящее время в структуре учебных планов все чаще и активнее стали вводиться новые экологизированные дисциплины, а во многие традиционные предметы и курсы включаться содержательные модули, посвященные изучению качества окружающей среды, экологической безопасности, охране здоровья, экологических аспектов разнообразной профессиональной деятельности. Соответственно, были созданы средства обучения и учебно-методические комплекты, которых раньше не было; появились также и соответствующие образовательные технологии.
    Влияние нитратов на организм человека Овощи и фрукты – важный поставщик витаминов и минеральных веществ, необходимых для организма человека. Но вместе с полезными веществами в организм человека попадают и опасные, которые накапливаются в растениях и вызывают отравление организма. Этими опасными веществами являются нитраты. Оборудование для анализа котловой воды В последние годы все чаще на теплопроизводящих предприятиях используется новое, энергоэффективное и дорогостоящее оборудование, имеющее ряд неоспоримых преимуществ, однако требующее при этом внимательного и бережного отношения в ходе его эксплуатации. Речь идет, не только о крупных и давно работающих предприятиях, но и о небольших паровых и водогрейных котельных, владельцы которых не имеют возможности привлекать к их эксплуатации высококвалифицированных специалистов. Почему пахнет аммиаком в квартире? Запах аммиака – проблема, с которой могут столкнуться собственники квартир в новостройках. Почему же непереносимый запах газообразного вещества появляется в квартире? Как поступить при обнаружении этого экологического дефекта? Газоанализаторы: области применения, типы, устройство Анализ газовых сред является обязательным мероприятием в работе химических производств, а также на многих промышленных предприятиях. Такие исследования представляют собой процедуры по измерению того или иного компонента в газовой смеси. Например, в горнодобывающих предприятиях знание характеристик воздуха в шахте является вопросом безопасности, а экологи, таким образом, определяют концентрацию вредных элементов. Не так часто подобные анализы применяют в бытовых целях, но если такая задача и возникает, то так же можно использовать газоанализатор. Это измерительное устройство, позволяющее определить состав газовой смеси. Немного о ртути и способе эффективного определения её паров в воздухе Ртуть является одним из немногих химических элементов, обладающих массой интересных свойств, а также обширнейшей сферой применения за всю историю человечества. Самородная ртуть встречается в виде вкраплений небольших капель в других породах («живое серебро»). Также присутствие ртути можно обнаружить в сульфидных минералах, глинистых сланцах и др. Человечество использует ртуть вот уже более 3000 лет. Обычно ртуть добывали, обжигая ртутный минерал киноварь. Она активно применялась древними людьми для того чтобы извлечь из руды золото, серебро, платину и другие металлы. Портативные системы для химических экспресс-анализов ЗАО «Крисмас+» производит портативные аналитические системы, позволяющие проводить химические экспресс-анализы в полевых условиях практически с такой же эффективностью, что и в условиях специализированных лабораторий. Широкая линейка продукции включает сигнальные тест-системы, измерительные тест-комплекты для количественных и полуколичественных анализов, переносные комплектные мини-лаборатории для применения в полевых условиях или в помещениях. Водно-химический режим котлов (ВХР) Водно-химический режим (ВХР) котлов представляет собой совокупность химических характеристик воды и пара, требующих соблюдения заданных параметров, которые поддерживаются и соблюдаются путём определённых химических и теплотехнических мероприятий. Правильное ведение водно-химического режима позволяет предотвратить процессы образования накипи и коррозии в котле и трубопроводах, и обеспечить необходимую чистоту питательной воды и перегретого пара. Индикаторные трубки модели ТИ-[ИК-К] Коллектив компании имеет более чем 20-летний опыт серийного производства индикаторных трубок. Индикаторные трубки являются удобным и экономичным средством количественного экспресс-контроля концентраций вредных химических веществ в газовоздушных средах (воздухе, промышленных выбросах).
    Все обзоры и советы