Jak zjistit aktivní chlór?

Chlór je chemický prvek halogenové skupiny. Za normálních podmínek se jeví jako jedovatý plyn žlutozelené barvy se štiplavým zápachem. Chlór je díky své reaktivitě a sklonu k oxidaci jiných látek široce používán k bělení tkanin a dezinfekci vody.

Aplikace

Chlór se používá k bělení a dezinfekci, jeho blahodárné vlastnosti se však neomezují pouze na toto. Tento plyn má velký význam v různých průmyslových odvětvích: metalurgický, polymerní, zemědělský. Například v průmyslu polymerů se chlor používá k výrobě plastů (polyvinylchlorid), technologických přísad do pryže, jako je chlorovaný parafín XP-470 A. Tato přísada je široce používána při výrobě pryžových výrobků, retardérů hoření a zpomalovačů hoření .

Volný chlór

Pojem „volný chlór“ má široký výklad. Neexistuje žádný obecně přijímaný výklad pojmů souvisejících s chlórem ve vztahu k vodě. V SanPiN a GOST 18190-72 (metoda jodometrické titrace) je volný zbytkový chlor část, která je přítomna ve vodě ve formě kyseliny chlorné, iontů jejích solí (chlornanů) nebo rozpuštěného molekulárního chloru.

Aktivní chlor, který podle definic SanPiN a GOST není volný, za něj lze v každodenní komunikaci považovat. Aktivní chlor je rovnovážná koncentrace kyseliny chlorné v testovaném vzorku.

Kombinovaný chlór

Vázaný nebo „vázaný zbytkový chlor“ je část chloru, která je ve zkušebním vzorku ve formě organických a anorganických chloraminů – látek obecného složení NH_3-nnCl_n a R-NH_2-nnCl_n. Chloraminy, stejně jako kyselina chlorná, jsou dezinfekční a oxidační činidla – jejich aktivita je o několik řádů nižší – proto je jejich použití velmi omezené a nepovažuje se za vhodné. Část kyseliny chlorné se za podmínek zahrnujících použití vody sama přemění na chloraminy, což odpovídá za její přítomnost ve většině vzorků vody obsahujících chlór.

Přechod chloru z jedné formy do druhé v nádržích a potrubích je složitý fyzikální a chemický proces, který je obtížné popsat. Tato schopnost chloru přecházet z jedné formy do druhé je spojena s jeho vysokou reaktivitou.

Nebezpečí pro člověka a přírodu

Stejně jako ostatní halogeny může chlor poškodit člověka. Tento plyn, jako silné oxidační činidlo, je schopen při kontaktu se vzdušnou vlhkostí vytvářet kyseliny. Tato vlastnost má škodlivý účinek na plicní tkáň živých bytostí a způsobuje těžké chemické popáleniny. Této vlastnosti chlóru využilo Německo na počátku 20. století během XNUMX. světové války, kde byl tento plyn spolu s několika dalšími používán jako chemická bojová látka.

Vzhledem k tomu, že voda je součástí všech živých buněk a je nedílnou součástí biosféry, může vznik kyselin chloru způsobit škody nejen lidem, ale všem živým bytostem.

Další důležitou vlastností chloru je jeho účast na výměně iontů a solí živých organismů. Tento biogenní prvek je přítomen ve všech živých organismech včetně rostlin a jeho přítomnost je nesmírně důležitá pro správnou existenci. Překročení koncentrace chloridových iontů vede k mnohočetným poruchám normálního metabolismu iontů a solí, udržování osmotického tlaku buněk, což vede k jejich smrti a zhoršení celkového stavu organismu.

Existují extremofilní organismy, které mohou existovat v podmínkách s vysokou koncentrací chloru v životním prostředí – halofilové. Halofilní rostliny se nazývají halofyty a halofilní bakterie se nazývají halobakterie.

Odpadní a přírodní vody

Chlor v té či oné formě je přítomen ve všech povrchových vodních útvarech planety. Vyšší obsah chloru mají bezodtokové nádrže, jako jsou moře, oceány, ale i některá jezera (Baskunchak, Issyk-Kul, Kaspické moře). Je to dáno přirozeným koloběhem vody. Jezera, která mají drenáž, neustále obnovují vodu, kterou obsahují, zatímco bezodtokové nádrže přijímají pouze vodu, ve které jsou rozpuštěny různé sloučeniny chlóru. S dalším odpařováním vody a jejím srážením ve formě srážek na povrchu země dochází k procesu vyplavování chloru a jeho přenosu do útvarů odpadních vod, odkud se pak voda říčním systémem dostává do bezodtokových nádrží. Tento proces probíhá nepřetržitě již tisíce let, což vede k postupnému zvyšování koncentrace chloridů ve vodě v bezodtokových nádržích. Lidský zásah může mít katastrofální následky.

Příkladem následků tohoto druhu je vysychání Aralského jezera. Využití vod napájejících toto endorheické jezero, řeky Amudarja a Syrdarja k zavlažování plodin ve střední Asii, začalo ve 1930. letech 68. století. To vedlo k postupnému vysychání Aralského jezera. Před poklesem hladiny bylo toto jezero podle rozlohy čtvrté největší jezero na světě. Jeho území bylo 68 tisíc kilometrů čtverečních. Jeho hloubka dosahovala 2000 metrů. Na počátku 31. století byla vodní plocha Aralského jezera pouze čtvrtinou původní velikosti a maximální hloubka klesla na XNUMX metrů.

Dalšími příklady jsou použití chlóru k dezinfekci vody z vodovodu, použití chlorových bělidel a pracích prostředků pro domácí potřeby atd. Tyto typy lidských činností jsou důvodem zvýšené koncentrace sloučenin chloru v odpadních vodách.

Ukazatele kvality vody podle GOST

Standardy pitné vody

Chlór a jeho sloučeniny jsou při překročení přípustné koncentrace pro lidské zdraví dosti nebezpečné. Chlór je antiseptikum. Předpisy vyžadují jeho přítomnost ve vodovodní vodě, aby se zabránilo jeho sekundární kontaminaci patogenními mikroorganismy při pohybu vodovodním potrubím. Norma SanPiN 2.1.4.1074-01 tedy reguluje obsah zbytkového chlóru ve vodě z vodovodu – 0,3-0,5 mg/l. SanPiN 2.1.4.1116-02 reguluje obsah zbytkového chlóru v pitné vodě balené v nádobách:

• Zbytkový kombinovaný chlor – ne více než 0,1 mg/l
• Zbytkový volný chlór – ne více než 0,05 mg/l

MPC chlóru v odpadních vodách

Nejvyšší přípustnou koncentraci chloru v odpadních vodách upravuje nařízení vlády Ruské federace ze dne 29.07.2013. července 644 N22.05.2020 (ve znění pozdějších předpisů 5. května XNUMX) a tuto koncentraci stanoví na XNUMX mg/l.

Metody stanovení chlóru ve vodě

Organoleptické

Organoleptická metoda v chemii je analýza látky pomocí smyslů výzkumníka. Zkoumá se vůně, vzhled a ve vzácných případech i chuť vzorku. Tato metoda je špatně použitelná pro přesnou analýzu, nicméně může být jasné, že koncentrace některých sloučenin chloru ve vodě je překročena. Příkladem organoleptického stanovení chloru ve vodě je zápach „bělidla“ v bazénech, který je způsoben zvýšenou koncentrací chloraminů. Všimněte si, že tento zápach je vlastní chloraminu, nikoli samotné kyselině chlorné. Chloraminy vznikají reakcí kyseliny s močovinou, která se do bazénů dostává v důsledku lidské činnosti.

Jodometrická

Regulováno podle GOST 18190-72 „PITNÁ VODA. Metody stanovení obsahu zbytkového aktivního chloru“, tato chemická metoda analýzy je typem titrace. Hlavní podstatou metody je oxidace jodidu aktivními formami chloru na jód a následně jeho titrace thiosíranem sodným.

Způsob práce se vzorkem zahrnuje několik fází. Prvním z nich je okyselení vzorku tlumivým roztokem o pH 4,5, což vede ke snížení vlivu ozonu, dusitanů, oxidu železitého a některých dalších sloučenin na jodid draselný a tím i na přesnost analýzy. . Po okyselení se do vzorku přidá 0,5 g jodidu draselného, ​​což vede k tvorbě jódu. Titruje se roztokem thiosíranu sodného, ​​dokud se neobjeví světle žluté zbarvení, poté se přidá malé množství slabého roztoku škrobu a pokračuje se v titraci, dokud modré zbarvení nezmizí.

Výsledky analýzy jsou zpracovány pomocí níže uvedeného vzorce.

Kde υ je množství použitého roztoku thiosíranu draselného, ​​K je korekční faktor normality pro tento roztok, 0,177 je obsah aktivního chloru odpovídající 1 ml 0,005 N. roztok thiosíranu draselného a V je objem odebraný pro analýzu. Výsledné číslo X je obsah celkového zbytkového chloru v mg/l.

Titrace methylovou oranží

Pro stanovení množství volného chloru se používá metoda titrace vzorku roztokem indikátoru kyseliny paradimethylaminoazobenzensulfonové sodné – methyloranž. Podstatou metody je, že methyloranž reaguje s chlórem, ale není schopna reagovat s chloraminy, jejichž oxidační potenciál je příliš slabý. Pracovní postup je podobný jako u konvenční titrace chloru pomocí jodometrické metody.

Zpracování výsledků analýzy je také podobné, je však použit mírně odlišný vzorec s ohledem na chemii methyloranže a další jemnosti procesu. To je vyjádřeno změnou koeficientu 0,177 až 0,217 a také přidáním 0,04 k čitateli zlomku jako empirického korekčního faktoru.

Palin

Palinova metoda je další titrimetrická metoda pro testování vzorků na obsah volného chloru, spojená s použitím monochloraminu a dichloraminu. Jeho zvláštností je chemická aktivita různých forem chloru, vedoucí k přeměně bezbarvé formy diethylparafenylendiaminu na jeho polooxidovanou barevnou formu. Tato polooxidovaná barevná forma se pak redukuje do ztráty barvy roztoky obsahujícími železnaté ionty. Používá se série titrací s Mohrovou solí.

Pracovní postup je následující: tlumivý roztok, diethylparafenylendiamin, asi 100 ml analyzované vody se umístí do baňky a promíchá se. V přítomnosti volného chlóru tento roztok zrůžoví. Po promíchání se vzorek titruje standardním roztokem Mohrovy soli, dokud barva nezmizí, a zaznamená se množství použitého roztoku Mohrovy soli (A). Poté se do baňky zavede malé množství jodidu draselného, ​​čímž se roztok znovu zbarví. Roztok se znovu titruje roztokem Mohrovy soli, dokud barva nezmizí, a zaznamená se spotřebované množství (B). Do stejného roztoku se opět zavede jodid draselný, ale ve větším množství. Znovu promíchejte a nechte dvě minuty působit. Pokud se objeví růžové zbarvení, dojde k závěru, že je přítomen dichloramin, který se pak titruje roztokem Mohrovy soli, dokud barva nezmizí. Množství se znovu zaznamená (C).

Zpracování výsledků touto metodou je poněkud jednodušší, jelikož celkový obsah zbytkového aktivního chloru bude prostým součtem A, B a C. Je logické, že A, B a C budou indikátory množství volného chloru, monochloraminu. a dichloramin ve vzorku, v daném pořadí.

Fotometrické

Specifičnost fotometrické metody analýzy spočívá v použití různých organických činidel, která barví roztok při interakci s chlórem. Optická hustota tohoto roztoku, zbarveného reakčními produkty, se měří při určité vlnové délce, která umožňuje pochopit množství volného chlóru obsaženého ve vzorku.

Fotometrická metoda má značné nevýhody v podobě nízké selektivity. Některé sloučeniny a ionty mohou ovlivnit průběh reakce. Stanovené koncentrace chloru pomocí fotometrie také závisí na konkrétním činidle použitém k testování vzorku.

Vzhledem k uvedeným nevýhodám našla tato metoda extrémně omezené použití při studiu vzorků vody na obsah chlóru.

Automatické analyzátory

Na trhu je široká škála moderních elektronických automatických analyzátorů, jejichž principy činnosti se navzájem liší. Například zařízení jako Fluorate AS-2 využívá schopnost některých fosforů vyzařovat záři v přítomnosti chlóru v alkalickém prostředí. Tato metoda je teoreticky velmi přesná, ale v praxi mají různé sloučeniny obsažené ve vodě významný vliv na přesnost rozboru.

Zařízení, jako je AGH-3, používá k provozu přímou fotometrii vzorků, ale selektivita metody poněkud trpí, protože optická hustota vzorku je ovlivněna jak chlórem, tak dalšími polutanty.

Jodometrická metoda našla uplatnění v analyzátoru VAKKH-2000 a jeho průtokové verzi VAKKH-2000 S. Principem její činnosti je měření změny potenciálu na elektrodách při přidání přesně známého množství jódu do vzorku.

Kolorimetrické metody se v analyzátorech nepoužívají, protože neexistují žádné kalibrační roztoky pro zbytkový celkový chlór. Nejpřesnější elektrochemické metody jsou poněkud odlišné, protože jejich použití vyžaduje periodické ověřování pomocí laboratorních analytických technik, což vede k určitým potížím při použití elektrochemických analyzátorů. Vývoj moderních technologií jde ale poměrně rychle vpřed, takže nejmodernější elektrochemické analyzátory vyžadují stále vzácnější validaci.

Podobná témata vědeckých prací o chemických technologiích, autorem vědecké práce je N.N. Trakhtman

Možné způsoby zvýšení účinnosti používání dezinfekčních prostředků s obsahem chlóru v biocidních technologiích úpravy vody

Text vědecké práce na téma “Směrem k metodě stanovení aktivního chloru ve vodě”

smršťuje, ale během procesu elektrolýzy neodumírají, ale jsou pouze koncentrovány ve filmu.

Abychom vytvořili potřebné baktericidní vlastnosti ve vodě, studovali jsme účinek měděných elektrod. Pozorování provedená bakteriologem V.I. Shtutserem ukázala, že s měděnými elektrodami jsou do filmu odstraněny nejen bakterie, jako u hliníkových a železných elektrod, ale také smrt mikroorganismů.

Dezinfekce vody elektrolýzou pomocí měděných elektrod je docela možná. Tuto metodu však nedoporučujeme, protože sediment získaný při čištění nepodléhá biologickému rozkladu a voda musí být důkladně vyčištěna, aby se z ní odstranil veškerý zákal, který má toxické vlastnosti.

1. Při elektrolýze pomocí železných elektrod se voda čistí stejně dobře jako u hliníkových elektrod, ale pouze pokud je voda filtrována, protože oxid železitý pomalu koaguluje.

2. Při práci s železnými elektrodami ve vodách s nízkým obsahem rozpuštěného kyslíku, například v odpadních vodách, bude nutné zavést dodatečné oxidační činidlo pro přeměnu oxidu železitého na oxid. Oxidace lze dosáhnout použitím provzdušňování nebo zavedením dalších nerozpustných anod – grafitu nebo niklu.

3. Ve vyčištěné vodě podrobené elektrolýze pomocí železných elektrod je počet bakterií značně snížen, ale při čištění pitné vody je stále vhodné podrobit ji dezinfekci (chloraci elektrolýzou).

4. Spotřeba elektrické energie na čištění vody elektrolýzou v laboratorních experimentálních podmínkách je poměrně vysoká, ale při správném návrhu výrobní instalace odpovídající výšky a plochy elektrod se tato hodnota výrazně sníží.

K metodě stanovení aktivního chloru

Z oddělení komunální hygieny Prvního moskevského řádu Leninova lékařského institutu

Při chlorování vody chlorem nebo roztokem bělidla je potřeba stanovit množství aktivního, nebo tzv. zbytkového chloru jako podmíněného ukazatele dostatečnosti počáteční dávky a účinnosti chlorace. V literatuře stále neexistuje shoda ohledně metodologie tohoto stanovení.

Ve „Standardních metodách pro studium pitných a odpadních vod“ (1927) bylo doporučeno stanovit aktivní chlor jodometrickou metodou při okyselení silnou kyselinou octovou. „Standardní metody pro chemické a bakteriologické studium vody“ (1940) doporučuje stejnou metodu, ale s okyselením tlumivým roztokem o pH 4,5.

2 Hygiena a sanitace, č. 7

V díle Prof. S. I. Dracheva a prof. L. O. Matsa „Zjednodušené a zrychlené metody sanitárního laboratorního zkoušení vody“ (1944) doporučuje pro stanovení aktivního chloru kolorimetrickou (jodometrickou) metodu. V této metodě není žádná zmínka o acidifikaci média, ale nejsou vzneseny žádné výhrady ohledně rozporu se standardní metodou. Zdá se, že hodnocení dostatečnosti dávky bude založeno na stejných množstvích zbytkového chloru, jaká byla stanovena standardními metodami, i když změna postupu stanovení by vedla k odlišnému posouzení optimálních množství zbytkového chloru.

Jasnost v metodice stanovení aktivního chloru má velký význam v praxi sanitární laboratorní kontroly zásobování vodou a nemělo by být dovoleno, aby vodovodní systémy a sanitární laboratoře používaly protichůdné pokyny k této otázce.

Při zvažování metodiky stanovení aktivního chloru jsme brali v úvahu následující úvahy. Za aktivní chlor se považuje takové množství chloru, které má baktericidní účinek a má schopnost uvolňovat jód z jodidů. Za různých podmínek prostředí vstoupí do aktivního stavu různá množství chloru. Koncentrace aktivního chloru za všech ostatních stejných podmínek bude záviset především na hodnotě počáteční dávky a koncentraci vodíkových iontů v médiu. Při provádění dezinfekčního procesu bude část chlóru v aktivním stavu vynaložena na oxidaci organických látek, železnatých solí apod. a část bude stanovena po stanovené době kontaktu ve formě tzv. zbytkového aktivní chlor.

Pokud tento zbytkový chlor určíme při stejné koncentraci vodíkových iontů roztoku, ve kterém probíhal proces dezinfekce, získáme čísla charakterizující skutečný průběh tohoto procesu. V případě okyselení roztoku a následného rozkladu bělidla za uvolnění kyseliny chlorné dojde k dodatečnému přechodu chloru z neaktivního stavu do aktivního. V tomto případě bude zjevně stanoveno množství zbytkového chlóru, které převyšuje množství skutečně přítomné ve vodě v aktivním stavu. Rozdíl bude tím větší, čím vyšší bude pH přírodní vody, protože čím nižší bude koncentrace aktivního chloru. být před okamžikem okyselení.

V případě použití plynného chlóru nebo organického chloraminu k dezinfekci by se při stanovení zbytkového aktivního chloru také nemělo provádět okyselení, protože jak ukázala zkušenost, v roztoku s kolísáním pH, které se obvykle vyskytuje v přírodních vodách, je chlor zcela vyloučen. v aktivním stavu.

To lze ilustrovat následujícími údaji získanými při experimentech ke stanovení zbytkového chlóru v pufrované destilované vodě, která při použití plynného chlóru, bělidla a chloraminu T nespotřebovává chlór. Různé hodnoty pH byly vytvořeny pomocí fosfátových pufrů (viz tabulka na straně 11).

Čísla uvedená v tabulce ukazují, že množství aktivního chloru ve vodě při přidání stejné počáteční dávky bělidla závisí na pH vody a snižuje se, když se toto zvyšuje, činí 78,1-86,5 % „počáteční dávky při pH“. => 5,3, 68,0-79,0°/o – při pH =. 6,8 a pouze 63,5-69,0°/o – při pH = 8,0. Tyto tabulky potvrzují nepřítomnost vlivu acidifikace na množství plynného chloru a organického chloraminu stanovená ve vodě. Je třeba také poznamenat, že změna, kterou jsme zavedli

Stanovení aktivního chlóru v destilované bezchlorové vodě s přídavkem bělidla, plynného chlóru a chloraminu T