Время работы:

Пн-Чт: 9:30-17:30
Пт: 9:30-14:00
Сб-Вс: Выходной

Каталог товаров

Определение кремния (кремниевой кислоты, в пересчете на кремний) с помощью тест-комплекта «Кремний»

Кремний — второй по распространённости в земной коре элемент в природе после кислорода. На его долю приходится свыше 26% массы земной коры. Кристаллический кремний — хрупкое и твердое, темно-серое вещество со смолистым блеском, царапает стекло. Подобно алмазу, он имеет кубическую кристаллическую решётку. При обычных условиях кремний малоактивный элемент, соединяется только со фтором, но при нагревании вступает в различные химические реакции.

В воде кремний содержится в виде двуокиси кремния (кремнезёма, SiO2) или силикатов (SiO44–, SiO32–). 

Концентрация кремния в поверхностных водах обычно составляет от нескольких единиц до нескольких десятков единиц миллиграммов в литре, хотя его концентрации и более 100 мг/л не являются необычными. В концентрациях, превышающих 1000 мг/л, кремний можно встретить в подземных водах — рассолах и солоноватой воде.

И кремнезём, и силикаты в большинстве своём растворимы незначительно, за исключением K2SiO3 и Na2SiO3 («жидкое стекло»). Кремниевые кислоты (кремниевая и поликремниевые) являются очень слабыми кислотами и диссоциируют на ионы в незначительной степени:
H2SiO3 ↔ H+ + HSiO3
H4SiO4 ↔ H+ + H3SiO4
Состав поликремниевых кислот изменяется по типу mSiO2 × nH2O (m и n — являются целыми числами). Поэтому истинно растворённое состояние характерно лишь для малой части кремния, находящегося в водоёме. 

Различные соединения образуются вместе с изменением уровня рН, солесодержания и конкретной концентрации различных солей.

Основным процессом, в результате которого соединения кремния проникают из нерастворимых горных и подстилающих пород в природные воды, является процесс растворения алюмосиликатов либо других кремнийсодержащих минералов, а также их химическое выветривание (выщелачивание).

Значительная часть кремния поступает в воду с отмершими растительными остатками растений, произрастающих на берегах и в самих водоёмах. В больших количествах различные соединения кремния сбрасываются со сточными водами промышленных предприятий (керамических и стекольных, а также производящих цемент, силикатные красители, кремнийорганический каучук и др.).

В экологическом отношении кремний и его соединения не угнетают растительность природных водоёмов и не оказывают выраженного биогенного воздействия, хотя для них характерен режим, близкий для азотных и фосфорсодержащих соединений. По этой причине кремний называют мезоэлементом. 

Сравнительно малое содержание кремния в поверхностных водах, уступающее растворимости диоксида кремния (125 мг/л при 26 °С), свидетельствует о протекании в воде процессов, уменьшающих его концентрацию. В их числе — потребление кремния водными организмами, многие из которых, например диатомовые водоросли, строят свой скелет из кремния. Кроме того, кремниевая кислота, как более слабая, вытесняется из раствора угольной кислотой:

Na4SiO4 + 4CO2 + 4H2O = H4SiO4 + 4NaHCO3

Существует много публикаций о полезных свойствах употребления вод, содержащих кремний. Так, благодаря кремнию и его способности образовывать с водой положительно заряженные коллоиды в виде ортокремниевой кислоты (SiO× H2О), кремний в воде губительно действует на микроорганизмы, подавляет бактерии, вызывающие гниение и брожение, нейтрализует хлор и выводит радионуклиды. Кроме того, указанные коллоиды являются центрами активного осаждение соединений тяжёлых металлов. В результате вода становится чистой на вид и приятной на вкус, она долгое время не портится и приобретает другие целебные качества.

В человеческом организме кремний входит в состав щитовидной железы, гипофиза, надпочечников и более всего — волос и ногтей как неотъемлемая составляющая белка соединительной ткани коллагена, который в соединении с эластином обеспечивает ее упругость в сухожилиях, суставах, стенках сосудов.

Учеными доказано, что у больных атеросклерозом в стенках сосудов содержится низкое количество кремния. Из-за этого ослабляется их эластичность, снижается их способность к расширению и сужению, что ведет к отложению холестерина, которому также для усвоения нужен кремний. Они подтвердили экспериментально, что при насыщении организма минералом очищаются стенки сосудов, атеросклероз прекращает свое развитие, уровень холестерина в крови нормализуется.

При взаимодействии с белками в организме кремний способен образовывать важные для человека ферменты, гормоны, аминокислоты.

Кремниевая вода полезна не только для человека, но также комнатным растениям и домашним любимцам. Полив растений, содержащей кремний водой, делает их более устойчивыми к различным заболеваниям и грибкам, ускоряет рост и продлевает им жизнь.

Добавление кремния в аквариумную воду, обеспечивает её продолжительную прозрачность и отсутствие цветения.

Одновременно соединения кремния добавляются в воду для целого ряда технических и бытовых нужд, например, в составе моющих средств, ингибиторов коррозии, при кондиционировании воды и др. 

Вместе с тем, наличие кремния в воде даже в малых концентрациях (на уровне 0,1 ПДК для питьевой воды) может вызвать значительные проблемы для ряда отраслей, в первую очередь, при эксплуатации котельного и турбинного оборудования. Среди множества загрязняющих веществ в пароводяном цикле кремний в форме диоксида играет особую роль благодаря своей высокой растворимости в паре. Именно поэтому концентрацию кремния в котловой воде и паре определяют в пересчёте на диоксид кремния, и это закреплено в соответствующих нормативных документах. Высокие давление и температура при рабочих режимах оборудования способствуют отложению кремнезёма на трубах котлов и теплообменников, а также лопаток паровых турбин в виде твёрдой массы. Эти отложения снижают эффективность теплообмена и способствуют быстрому износу оборудования, приводя к его преждевременному отказу и выходу из строя. 

Кроме того, растворённые соединения кремния вредны для технологий в электронной промышленности, а коллоидный кремний нарушает работу установок обратного осмоса при очистке (деминерализации) воды. Таким образом, несмотря на относительно малую значимость определения кремния для пищевых целей и мониторинга состояния водоёмов, аналитический контроль кремния в воде имеет важнейшее значение при водоочистке и водоподготовке во многих технических отраслях.

ПДК кремния в воде водоёмов составляет 10 мг/л, лимитирующий показатель вредности — санитарно-токсикологический.

Метод определения

В настоящей статье мы предлагаем вам на примере тест-комплекта «Кремний» (артикул 6.179) познакомиться с методом определения концентраций кремния (кремнекислоты в пересчете на кремний) в воде реализованным ГК «Крисмас» в ряде производимых компанией лабораторий для анализа воды

Тест-система «Кремний» Настольная лаборатория анализа воды НКВ-12 Полевая лаборатория анализа воды НКВ-1 Ранцевая лаборатория исследования водоемов НКВ-Р
Определение кремния (кремниевой кислоты, в пересчёте на кремний) проводится методом в двух вариантах, имеющих ряд одинаковых операций и реагентов и отличающихся диапазонами определяемых концентраций. 

Оба варианта метода являются колориметрическими и пригодны для анализа питьевой, природной и очищенной сточной воды. Данные методы не определяют растворённые полимерные формы кремния.

Вариант А 

Этот вариант также называют определением «по жёлтому комплексу». Метод аналогичен ПНД Ф 14.1:2:4.215 и РД 52.24.433. Основан на взаимодействии соединений кремниевой кислоты с молибденовокислым аммонием с образованием комплекса кремнемолибденовой гетерополикислоты, окрашенного в жёлтый цвет.

Определение протекает предположительно в две основные стадии. На первой кремниевая кислота реагирует с водой и гидратами:

H2SiO3 + 3H2O → H8SiO6

Образовавшаяся гидратированная кремниевая кислота реагирует с солями молибденовой кислоты в кислой среде, образуя кремнемолибденовую кислоту:

H8SiO6 + 12(NН4)2MoO4 + 12H2SO4 → Н8[Si(Mo2O7)6] + 12(NН4)2SO4 + 12H2O
Жёлтый

Окрашенная проба колориметрируется визуально по цветовой контрольной шкале либо фотометрически.

Данный вариант метода применяется при определении кремния в относительно высоких концентрациях, что необходимо при оценке соответствия воды гигиеническим критериям. Диапазон определяемых концентраций кремния в воде по варианту А: 
  • при визуально-колориметрическом определении — от 3,0 до 30 мг/л; 
  • при фотометрическом определении (410 нм) — от 0,5 до 15,0 мг/л.
Вариант Б 

Этот вариант называют определением «по синему комплексу». Метод аналогичен РД 52.24.432 и основан на восстановлении жёлтого комплекса кремнемолибденовой кислоты, получаемого при определении по варианту А, раствором хлористого олова с образованием соединения, имеющего синюю окраску. Восстановление предположительно протекает по схеме:

Формула
Окрашенная проба по варианту Б также колориметрируется визуально по цветовой контрольной шкале либо фотометрически. Определение по данному варианту фактически является продолжением определения по варианту А, с добавлением стадии восстановления окрашенного продукта. Использование этой завершающей стадии в варианте Б метода позволяет значительно повысить чувствительность определения до значений 0,1 мг/л и более. 

Анализ кремния в воде при таких низких концентрациях необходим в ряде отраслей, использующих процессы и оборудование водоподготовки, кондиционирования воды и водоочистки, и эксплуатирующих соответствующее оборудование.

Диапазон определяемых концентраций кремния в воде по варианту Б: 
  • при визуально-колориметрическом определении — от 0,2 до 2,0 мг/л; 
  • при фотометрическом определении (815 нм) — от 0,1 до 2,0 мг/л.
Данным методом в одной пробе определяется кремний в растворённой, адсорбированной и коллоидной (взвешенной) формах, поэтому для определения его растворённой формы необходимо фильтрование пробы. Проведению анализа мешают присутствующие в пробах восстановители — железо (2) и др., фториды, а также железо (3) в концентрациях свыше 20 мг/л. Мутность также является мешающим фактором, т.к. осложняет колориметрирование.

Влияние присутствующих в воде фосфатов устраняется добавлением раствора винной кислоты в ходе определения.
Для устранения возможных мешающих влияний также могут быть выполнены несложные операции, предусмотренные ПНД Ф 14.1:2:4.215, а именно: 
  • влияние железа (2) устраняют добавлением нескольких кристалликов надсернокислого аммония; 
  • сероводород и сульфиды удаляют подкислением и продуванием пробы воды воздухом; 
  • для удаления фторидов используют борную кислоту, добавляя её 20-тикратный, по сравнению с уровнем определяемой концентрации кремния, избыток.
Объём пробы — 10 мл, продолжительность анализа — не более 30 мин.

Рабочие параметры при анализе:
  • температура анализируемой пробы воды – от 10 до 35 °С (при количественном определении);
  • температура и относительна влажность атмосферного воздуха, а также атмосферное давление – не регламентируются. 
Оборудование и реагенты

Тест-комплект «Кремний» представляет собой удобный для переноски, транспортирования и хранения жесткий корпус-укладку, в который компактно размещены необходимые средства измерения, готовые растворы и реагенты, посуда и оборудование, документация.

В основной состав тест-комплекта «Кремний» входят:
  • лабораторная посуда и инструментарий (воронка лабораторная, калиброванная мерная склянка с метками и пробкой, палочка стеклянная, пипетка градуированная на 10 мл, пипетка полимерная, стакан вместимостью 50 мл, флакон для раствора молибдата аммония, цилиндр мерный на 50 мл.);
  • готовые реагенты и материалы;
  • контрольная шкала образцов окраски для визуального колориметрирования «Кремний 0,2–2» (0; 0,2; 0,5; 1,0; 2,0 мг/л);
  • контрольная шкала образцов окраски для визуального колориметрирования «Кремний 3-30» (0; 3,0; 10; 30 мг/л).

На изделия ГК «Крисмас» имеются сертификаты соответствия, в частности на тест-комплект «Кремний» (см. ниже), его серийный выпуск осуществляется по ТУ 26.51.53-600-82182574-18.
Сертификат соответствия
При фотометрическом определении потребуется фотоколориметр «Экотест-2020» или любой другой фотоколориметр аналогичного типа с кюветой 10 мм.

Примечание.
Для работы с тест-комплектом «Кремний» при фотометрическом определении компания производит и поставляет специальный набор-укладку для фотоколориметрирования «Экотест-2020-К», а также широкий ассортимент современных портативных фотоколориметров («Эксперт-003», «Экотест-2020», «Экотест-2020МЦ» и т.п.). Набор и фотоколориметры поставляются по отдельному заказу.

Набор-укладка для фотоколориметрирования«Экотест-2020-К»

Примечание. ГК «Крисмас» поставляет проботборные устройства в ассортименте.

Для отделения растворённых форм кремния от адсорбированных и взвешенных проводят фильтрование проб на месте отбора. Пробу отфильтровывают через мембранный фильтр или фильтр «синяя лента» (первые порции фильтрата отбрасывают). Без фильтрования, результатом анализа окажется кремний, имевшийся в пробе в растворённом, а также в адсорбированном и коллоидном (взвешенном) состояниях.

Отобранные пробы (фильтраты) следует анализировать как можно скорее, в течение 2 ч без охлаждения и в срок до 5 суток — при хранении охлаждёнными до 2–5 °С.

Выполнение определения

Вариант А. 
Определение кремния по жёлтому комплексу (высокие концентрации)

1.
Выполнение определения

Ополосните калиброванную мерную склянку несколько раз анализируемой водой. Налейте в склянку пробу воды до метки «10 мл».

Примечание. Для точных анализов объём пробы отмерьте с помощью градуированной пипетки.

2.
Выполнение определения

Добавьте полимерными пипетками 0,5 мл раствора соляной кислоты и 1,0 мл раствора аммония молибденовокислого. Склянку закройте пробкой и встряхните для перемешивания раствора.

3.
Выполнение определения
Оставьте пробу на 10 мин для полного протекания реакции.

4.
Выполнение определения

Добавьте к пробе полимерной пипеткой 1,0 мл раствора винной кислоты, склянку закройте пробкой, встряхните для перемешивания.

5.
Выполнение определения
Оставьте пробу на 15 мин для полного развития окраски.

6.
Выполнение определения
Проведите визуальное колориметрирование пробы. Для этого склянку с пробой поместите на белое поле контрольной шкалы «Кремний 3–30» и, освещая склянку рассеянным белым светом достаточной интенсивности, определите ближайшее по окраске поле контрольной шкалы и соответствующее ему значение концентрации кремния (кремниевой кислоты в пересчёте на Si) в мг/л. 

7.
Выполнение определения
При фотометрическом определении окрашенную пробу поместите в кювету (10 мм или 50 мл) и определите значение её оптической плотности на фотоколориметре «Экотест–2020» или аналогичного типа при длине волны 410 нм относительно холостой пробы (дистиллированной воды). Далее, с использованием заблаговременно построенной градуировочной характеристики (например, согласно ПНД Ф 14.1:2:4.215), рассчитайте массовую концентрацию кремниевой кислоты (в пересчёте на Si) в мг/л.

Вариант Б. 

Определение кремния по синему комплексу (низкие концентрации).

1.
Выполните операции в соответствии с п.п. 1–4 варианта А (см.выше).

2.
Выполнение определения Выполнение определения
Через 2 мин добавьте 2–3 капли раствора восстановителя (хлористого олова в глицерине), склянку закройте пробкой, встряхните для перемешивания.

3.
Выполнение определения
Оставьте пробу на 10 мин для полного развития окраски.

4.
Выполнение определения

Проведите визуальное колориметрирование пробы. Для этого склянку с пробой поместите на белое поле контрольной шкалы «Кремний 0,2–2» и, освещая склянку рассеянным белым светом достаточной интенсивности, определите ближайшее по окраске поле контрольной шкалы и соответствующее ему значение концентрации кремния (кремниевой кислоты в пересчёте на Si) в мг/л. 

5.
Выполнение определения

При фотометрическом определении окрашенную пробу поместите в кювету (10 мм) и определите значение её оптической плотности на фотоколориметре «Экотест–2020» или аналогичного типа при длине волны 815 нм относительно холостой пробы (дистиллированной воды). Далее, с использованием заблаговременно построенной градуировочной характеристики (например, по РД 52.24.432) рассчитайте массовую концентрацию кремния в мг/л. 

Контроль точности

Контроль точности осуществляется путем анализа растворов, приготовленных из стандартного образца состава водных растворов иона кремния либо из растворов диоксида кремния, в концентрациях (по кремнию), равных значениям, приведённых для образцов на контрольных шкалах.

Тест-комплект «Кремний» максимально прост и удобен в использовании, позволяет при минимальных затратах осуществлять экспресс-определение концентраций содержания кремнекислоты (в пересчете на кремний) в питьевой, природной и нормативно-очищенной сточной воде.

Большинство анализов с применением тест-комплектов ГК «Крисмас» могут выполнять операторы (инженеры, лаборанты, техники), не имеющие специального химико-аналитического образования, но ознакомленные с правилами техники безопасности, освоившие приведенные методики, имеющие навыки выполнения основных операций (отбора и подготовки проб, приготовления растворов из готовых компонентов, проведения титрования, использования шкал для визуального колориметрирования и др.).

С изделиями, разработанными и производимыми ГК «Крисмас», может работать и менее квалифицированный персонал при условии обязательного практического обучения методикам и технологиям такой работы.

При необходимости в учебном центре ГК «Крисмас» можно пройти краткосрочные курсы по работе с разработанным и производимым компанией оборудованием. По результатам обучения выдается специальный сертификат.

Тест-комплект «Кремний», как и многие другие производимые компанией тест-комплекты, успешно используется при выполнении проектных и учебно-исследовательских работ в курсах химии, биологии, факультативно в экологии, а также в специализированных образовательных организациях при изучении методов и средств водно-химического анализа.

По материалам издания: 
Под редакцией к.х.н. Муравьёва А.Г. / Руководство по анализу воды. Питьевая и природная вода, почвенные вытяжки/— Изд. 5-е, перераб. и дополн. — СПб.: «Крисмас+», 2021. — 360 с., илл. ISBN 978-5-89495-268-0

Подробная информация:
Общая информация
Оборудование для анализа воды
Тест-комплекты для анализа воды
Тест-комплект «Кремний»

Для консультации и по вопросам приобретения просьба обращаться: 
voda@christmas-plus.ru
8 (800) 302-92-25 (звонок по РФ бесплатный)
8 (812) 575-54-07, 575-55-43

Подписывайтесь на наш канал в Ютюбе!
Вы всегда будете в курсе наших последних новостей и сможете наглядно познакомиться с нашей продукцией.
Связанные товары
Артикул: 6.179
Тест-комплект «Кремний» предназначен для количественного или полуколичественного экспрессного определения кремнекислоты (в пересчете на кремний) в пробах питьевой, природной и нормативно-очищенной сточной водах в производственных полевых, лабораторных и др. условиях (ПНД Ф 14.1:2.215-06). Методы определения: визуально-колориметрический, фотоколориметрический. Стоимость одного анализа 133 руб., при приобретении комплекта пополнения менее 54 руб.
13 300 руб. за 1 шт
В наличии
- +
Наукоемкий бизнес отвечает на запросы сегодняшнего дня Поддержка предприятий энергетики в обеспечении аналитического химического контроля: готовые решения 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. Направления развития технологий аналитического химического контроля при водоподготовке и эксплуатации котлового оборудования Экологически-ориентированные практикумы на основе готовых решений от «Крисмас+» Особенности интерпретации результатов при оценке свежести и доброкачественности рыбы как пищевого продукта и продовольственного сырья Комплекс «Форсайт-лаборатория здоровья и окружающей среды»
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. 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. 8 причин пить воду с медом и лимоном по утрам Хорошая новость для тех, у кого не хватает несколько минут, чтобы позаботиться о своем здоровье. Всего лишь по утрам выпивайте по стакану воды с медом и лимоном, и это принесет вашему организму немало пользы. 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. Температура замерзания молока Температура замерзания - постоянное физико-химическое свойство молока, которое обусловлено только его истинно растворимыми составными частями лактозой и солями, причем в соответствии с законом Вигнера последние содержатся в молоке примерно в постоянной концентрации. 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.
Все обзоры и советы