Лабораторная работа №2 определение рн в природных и сточных водах

Водородным показателем (рН) называется величина, равная отрицательному десятичному логарифму концентрации ионов водорода:

РН=-lg(C_H+)

Если C_H+=10^-7 моль/л, то рН=7 – среда нейтральная;

если C_H+> 10^-7 моль/л, то рН< 7 – среда кислая;

если C_H+< 10^-7 моль/л, то рН> 7 – среда щелочная.

Возможный диапазон изменения рН=0¸ 14. В большинстве природных вод рН=6, 5¸ 8, 5. При сбросе сточных вод в канализацию или в водоемы, рН также должна быть в этих пределах. В противном случае может иметь место повышенная коррозия труб, а также гибель или уменьшение биомассы на очистных сооружениях.

Для определения значения pH растворов широко используют несколько методик. Водородный показатель можно приблизительно оценивать с помощью индикаторов, точно измерять pH-метром или определять аналитически путём, проведением кислотно-основного титрования.

1. Для грубой оценки концентрации водородных ионов широко используются кислотно-основные индикаторы — органические вещества-красители, цвет которых зависит от pH среды. К наиболее известным индикаторам принадлежат лакмус, фенолфталеин, метиловый оранжевый (метилоранж) и другие. Индикаторы способны существовать в двух по-разному окрашенных формах — либо в кислотной, либо в основной. Изменение цвета каждого индикатора происходит в своём интервале кислотности, обычно составляющем 1–2 единицы.

2. Для расширения рабочего интервала измерения pH используют так называемый универсальный индикатор, представляющий собой смесь из нескольких индикаторов. Универсальный индикатор последовательно меняет цвет с красного через жёлтый, зелёный, синий до фиолетового при переходе из кислой области в щелочную. Определения pH индикаторным методом затруднено для мутных или окрашенных растворов.

3. Использование специального прибора — pH-метра — позволяет измерять pH в более широком диапазоне и более точно (до 0, 01 единицы pH), чем с помощью индикаторов. Ионометрический метод определения pH основывается на измерении милливольтметром-ионометром ЭДС гальванической цепи, включающей специальный стеклянный электрод, потенциал которого зависит от концентрации ионов H⁺ в окружающем растворе. Способ отличается удобством и высокой точностью, особенно после калибровки индикаторного электрода в избранном диапазоне рН, позволяет измерять pH непрозрачных и цветных растворов и потому широко используется.

Устройство и работа pH- метра pH-410

Принцип работы приборов основан на измерении разности потенциалов в электродной системе при контроле температуры раствора датчиком температуры.

Прибор состоит из преобразователя и электродной системы. Электродная система может включать измерительный и сравнительный электроды или комбинированный электрод. Электронная плата внутри корпуса выполняет функции измерения поступающего сигнала, его усиления, преобразования, математической обработки, вывода выходного сигнала на дисплей.

Электрод сравнения - хлорсеребряный электрод с электрическим сопротивлением не более 20 кОм.

Измерительный электрод - стеклянный электрод с допускаемой величиной электрического сопротивления от 10 до 1000 МOм используют при измерениях pH.

Комбинированные электроды используются для контроля объектов окружающей среды, продукции и параметров технологических процессов в промышленности. Комбинированные электроды могут быть оснащены дополнительными устройствами для измерения рН в вязких и плотных средах.

Калибровку прибора выполняют с каждым измерительным электродом по растворам стандарт-титров. В памяти прибора сохраняются данные только последней калибровки.

Редоксметрический (платиновый) измерительный электрод используют при измерениях окислительно-восстановительного потенциала Eh.

В качестве датчика температуры (термокомпенсатора) используется термосопротивление.

Общий вид pH- метра

Режим калибровки прибора с электродной системой

Калибровку прибора выполняют по двум калибровочным растворам [РТ1] и РТК2], значения рН которых находится вблизи нижней [РТ1] и верхней [РТ2] границ диапазона.

Калибровку следует производить по возможности чаще, а при смене измерительного электрода обязательно.

Электроды, подготовленные в соответствии с паспортом, погружают в первый калибровочный раствор [РТ1]. Включают прибор нажатием кнопки «On/Off». На дисплее индицируется результат измерения ЭДС раствора в mV.

Режим калибровки включают нажатием и удерживанием около 5 секунд кнопки «CAL». На дисплее появляется значение рН первого калибровочного раствора [РТ1].

Нажатием кнопок «влево», «вправо» выбирают одно из стандартных значений рН первого калибровочного раствора [РТ1], заложенных в память прибора (например, 4.01 рН).

Если значение рН первого калибровочного раствора [РТ1] не соответствует ни одному из стандартных значений введенных в память прибора (например, требуется ввести 4.5 рН), то удерживанием кнопок «влево», «вправо» его можно установить.

Нажимают кнопку «ENTER» для подтверждения значения рН первого калибровочного раствора [РТ1]. Прибор автоматически переходит в режим измерения ЭДС первого калибровочного раствора [РТ1].

Необходимо дождаться установления показаний, после чего нажимают клавишу «ENTER» для ввода значения ЭДС первого калибровочного раствора [РТ1] в память преобразователя.

После того, как в память прибора было введено э.д.с. первого калибровочного раствора [РТ1] электродную систему промывают дистиллированной водой, остатки воды удаляют фильтровальной бумагой. Электроды, подготовленные в соответствии с паспортом, погружают во второй калибровочный раствор [РТ2]. Повторяют описанные выше операции.

После ввода значения ЭДС второго калибровочного раствора [РТ2] в память преобразователя на дисплее индицируется значение крутизны водородной характеристики применяемого электрода.

Прибор переходит в режим измерения рН раствора в который погружена электродная система.

Выполнение измерений рН

Датчик температуры и электроды погружают в измеряемую среду. Нажатием кнопки «On/Off» включают прибор. На дисплее прибора отображается результат измерения ЭДС раствора в мВ.

Нажатием кнопки «mV/pH» выбирают режим измерений рН. Проводят измерение. Показания прибора - результат измерения в рН отображается на дисплее. Результаты регистрируют после установления стабильного значения.

Перевод прибора в режим измерения окислительно-восстановительного потенциала осуществляют нажатием кнопки «mV/pH», не входя в режим калибровки.

После (или в процессе) получения результатов измерений, при необходимости, можно перейти в режим измерения температуры раствора, нажав кнопку «T^oC». На дисплее появляется результат измерения температуры раствора в ⁰С.

Нажатием клавиши «On/Off» выключают прибор.

По окончании работы электроды промывают дистиллированной водой.

Измеренные начения pH