Определение меди (2) в питьевой, природной, а также в очищенной сточной воде с помощью тест-комплекта «Медь»

В воде водоёмов соединения меди могут присутствовать в растворённой и взвешенной формах (суспензий, взвесей нерастворимых осадков). Соотношение между ними в значительной мере определяется величиной рН, а также составом воды, и прежде всего, наличием веществ гумусовой природы (гуминовых и фульвокислот), а также других органических соединений, способных образовывать комплексные соединения с медью, до 90% которых может находиться в воде в растворённой форме.

В условиях природных вод медь существует преимущественно в виде соединений степени окисления (2), определение которых наиболее актуально. Соединения меди (1) в растворе неустойчивы, поэтому встретить их в воде водоёмов можно только в результате «свежего» техногенного загрязнения. Устойчивыми являются некоторые нерастворимые соединения меди (1) (Cu₂O, CuCl, Cu₂S и т.п.), а также некоторые её комплексы (например, [Cu(NH₃)₂]⁺), однако практической значимости анализ таких соединений, а также соединений меди (3) не имеет. 

Основным природным источником поступления меди в поверхностные воды являются процессы химического выветривания горных пород, сопровождающиеся их растворением. Техногенное загрязнение водных объектов соединениями меди происходит в результате их выноса со сточными водами, а также аэрального загрязнения предприятиями многих отраслей промышленности — горнодобывающих, рудообогатительных, металлургических, химических и др. Значительные количества меди могут поступать с сельско-хозяйственных угодий. 

ПДК ионов меди в питьевой воде, а также воде водоёмов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения составляет 1 мг/л (суммарно), лимитирующий показатель вредности — органолептический.

Несмотря на то, что медь является активным микроэлементом, её повышенные концентрации в воде являются токсичными для гидробионтов. По этой причине, ПДК растворённых форм меди для водоёмов рыбохозяйственного назначения составляет 0,001 мг/л, лимитирующий показатель вредности — токсикологический.

Метод определения

В настоящей статье мы предлагаем Вам на примере тест-комплекте «Медь» (артикул 6.191) познакомиться с методом определения меди (2) в растворённых ионных формах реализованным ГК «Крисмас» в ряде производимых компанией лабораторий для анализа воды. 


На изделия ГК «Крисмас» имеются сертификаты соответствия, в частности на тест-комплект «Медь» (см. ниже), его серийный выпуск осуществляется по ТУ 26.51.53-600-82182574-18.
Рабочие условия применения тест-комплекта «Медь»:
− температура анализируемой воды – от 10 до 35 °С (при количественном определении);
− температура воздуха, относительная влажность воздуха и атмосферное давление – не регламентируются.

Используемый метод является колориметрическим (раздел 2 ГОСТ 4388 и МИ-19-191) и пригоден для анализа питьевой и природной воды, а также очищенных сточных вод. Определение основано на взаимодействии ионов меди (2) в слабощелочном аммиачном растворе с реагентом диэтилдитиокарбаматом натрия с образованием окрашенного в жёлто-коричневый цвет продукта реакции — диэтилдитиокарбамата меди. 
Аналитическая реакция описывается уравнением:


Для обеспечения устойчивости окраски пробы в неё добавляют раствор крахмала, что позволяет повысить стабильность коллоидных растворов, образующихся в разбавленных растворах диэтилдитиокарбамата меди.

Данным методом в пробе определяется медь только в растворённой форме. Определение общей массовой концентрации меди в растворённой, а также в адсорбированной и взвешенной формах предусмотрено разделом 3 ГОСТ 4388.

Проведению анализа мешают цветность воды более 20 градусов цветности, железо и жёсткость воды. Мешающее влияние окрашенных веществ устраняется кипячением пробы с персульфатом аммония. Мешающее влияние железа и жёсткости воды устраняют добавлением к пробе раствора сегнетовой соли в ходе определения.

Окрашенная проба колориметрируется визуально по цветовой контрольной шкале, либо фотометрически. Диапазон определяемых концентраций ионов меди данным методом в воде: 
− при визуально-колориметрическом определении — от 1,0 до 10 мг/л; 
− при фотометрическом определении (470 нм) — от 0,2 до 4,0 мг/л (с разбавлением пробы — до 40 мг/л).

Объём пробы составляет 10 мл, продолжительность анализа — не более 30 мин.

Оборудование и реагенты

Тест-комплект «Медь» 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 «Медь» входят:

• лабораторная посуда (воронка лабораторная, колба коническая вместимостью 100 мл, пипетка полимерная, пробирка полимерная с пробкой, склянки мерные с метками и пробками (2 шт.), ложка мерная (2 шт.));
• перчатки защитные;
• реагенты и реактивы;
• контрольная цветовая шкала образцов окраски для визуального колориметрирования «Медь» (0; 1; 2; 5; 10 мг/л).

При фотометрическом определении потребуется фотоколориметр «Экотест-2020» или любой другой фотоколориметр аналогичного типа с кюветой 10 мм.
Для работы с тест-комплектом «Медь» при фотометрическом определении компания производит и поставляет специальный набор-укладку для фотоколориметрирования «Экотест-2020-К» с запрограммированным значением параметров градуировочной характеристики. Набор поставляется по отдельному заказу.

Также используется дистиллированная вода и плитка электрическая, необходимые для приготовления раствора крахмала (в основной состав изделия не входят).

Отбор и подготовка пробы

Для отбора проб при анализе меди используются пробоотборники (бутыли, батометры и т.п.) из полиэтилена или стекла (борсиликатного стекла). 

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

Для отделения растворённых форм меди от адсорбированных и взвешенных проводят фильтрование проб на месте отбора. Пробу отфильтровывают через мембранный фильтр или фильтр «синяя лента» (первые порции фильтрата отбрасывают). 

При отсутствии фильтрования, результатом анализа окажется медь, имевшаяся в пробе в растворённом, а также в адсорбированном и коллоидном (взвешенном) состояниях. Отобранные пробы следует анализировать в течение 6 часов (т.е. без консервации — в день отбора).

Пробы или их фильтраты могут быть законсервированы подкислением до рН менее 2 добавлением 1,0 мл раствором соляной кислоты 1:2 на каждые 100 мл пробы. Максимальный рекомендуемый срок хранения консервированных проб составляет 3 суток при охлаждении до 2–5 °С.

Примечание. Для консервации проб ГК «Крисмас» производит и поставляет набор реагентов для консервации проб воды. 

Подготовка к анализу

Подготовка к анализу состоит в подготовке воды для определения меди и периодическом приготовлении раствора крахмала, при истечении срока годности или израсходовании.

Подготовка воды для определения меди

Для приготовления раствора крахмала и разбавления проб воды (проводится при концентрации меди более 10 мг/л) необходимо использовать дистиллированную воду, не содержащую медь. Пригодность дистиллированной воды для определения меди данным методом определяется следующим образом. 

Пробу дистиллированной воды обрабатывают реагентами в соответствии с ходом выполнения определения. При отсутствии окраски пробу воды считают пригодной для использования (не содержащей медь). Если проба воды окрашивается в жёлто-коричневый цвет, то необходимо использовать либо набор для приготовления очищенной воды, либо бидистиллированную воду.

Примечание. Набор для приготовления очищенной воды производится и поставляется ГК «Крисмас» по отдельному заказу.


Приготовление раствора крахмала

1.


 В коническую колбу поместите 50 мл дистиллированной воды. Из колбы перелейте 7–8 мл воды в пробирку.

2.
  

В пробирку добавьте 2 мерных ложки (без горки) крахмала. Пробирку закройте пробкой, содержимое взболтайте для образования суспензии крахмала.

3.


Коническую колбу с оставшимся объёмом воды поставьте на плитку с закрытой спиралью и доведите воду до кипения. В кипящую воду полностью перенесите суспензию из пробирки. Смесь доведите до кипения (не кипятите).
Раствор крахмала охладите и храните во флаконе из-под того же раствора, отметив дату его приготовления на этикетке. Раствор устойчив в течение 4–5 дней. Раствор крахмала после его охлаждения можно стабилизировать добавлением 2–3 капель хлороформа.  

Выполнение определения

1.

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

2.

Добавьте в склянку разными полимерными пипетками 2 капли раствора соляной кислоты 1:2 и 0,2 мл (5 капель) раствора сегнетовой соли. Склянку закройте пробкой, встряхните для перемешивания.

Примечание. Раствор соляной кислоты необходимо добавить, если анализируемая вода не была подкислена (законсервирована) при отборе пробы.

3.

Добавьте в склянку разными полимерными пипетками:
— 1,0 мл раствора аммиака 1:4;
— 0,1 мл (2–3 капли) раствора крахмала;
— 1,0 мл раствора реагента.
После добавления каждого раствора закройте склянку пробкой и встряхните для перемешивания.

4.


Раствор оставьте на 20 минут для полного развития окраски.

5.


Проведите колориметрирование пробы.

При визуально-колориметрическом определении склянку поставьте на белое поле контрольной шкалы. Освещая склянку рассеянным белым светом достаточной интенсивности, наблюдайте окраску раствора сверху вниз. Определите ближайшее по окраске поле контрольной шкалы и соответствующее ему значение концентрации ионов меди (Cu²⁺ ) в мг/л.

Примечание. При определении высоких концентраций ионов меди (более 10 мг/л) учтите степень разбавления пробы водой (если проводилось). Для этого полученное по шкале значение концентрации умножьте на кратность разбавления. Например, при разбавлении пробы в 2 раза полученное по шкале значение концентрации умножьте на 2.

Пример. При анализе пробы воды определили, что интенсивность окраски образца выше верхнего значения контрольной шкалы (более 10 мг/л).
Образец пробы разбавили в 3 раза в любой подходящей ёмкости. Отобрали в склянку 10 мл разбавленной в 3 раза пробы. Обработали разбавленную пробу воды в соответствии с ходом выполнения определения. Через 20 мин сравнили окраску со шкалой.
Определили, что окраска разбавленной пробы близка к концентрации ионов меди 5 мг/л на контрольной шкале. Результат умножили на коэффициент разбавления пробы (3).  Следовательно, в анализируемой пробе содержится около 15 мг/л ионов меди.

6.


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 470 нм относительно холостой пробы. Далее, с использованием заблаговременно построенной градуировочной характеристики, рассчитайте массовую концентрацию иона меди в мг/л.

Примечание. Внесенная в Федеральный реестр методов измерений   «Методика измерений массовой концентрации меди в пробах питьевой, природной вод фотоколориметрическим методом на основе тест-комплекта «Медь» (МИ-19-191-13) поставляется по отдельному заказу.

При использовании фотоколориметра с запрограммированными значениями параметров градуировочной характеристики, значения массовой концентрации ионов меди (2) автоматически выводятся на его дисплей. При работе на фотоколориметре следует руководствоваться инструкцией, прилагаемой к прибору.

Контроль точности анализа

Контроль точности анализа осуществляется путём тестирования контрольных растворов, имеющих известное содержание иона меди (2) (равное значениям, приведённым для образцов на контрольной шкале).
Контрольные растворы могут быть приготовлены различными методами (используя в качестве стандарта раствор меди сернокислой или стандартный образец) в лабораторных, полевых и производственных условиях.

Тест-комплект «Медь» максимально прост и удобен в использовании, позволяет при минимальных затратах осуществлять экспресс-определения концентраций содержания меди в 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, освоившими приведенные методики, имеющими 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 ЗАО «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 «Медь», 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 «Медь»

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.