Характеристика и свойства хлора

Пензенский государственный университет

Кафедра Экология и безопасность жизнедеятельности

Лабораторная работа № 18

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСТАТОЧНОГО ХЛОРА В ВОДЕ ТИТРОМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

Пенза 2010 г.

Цель работы – овладение спектрофотометрическим и титрометрическим методами определения остаточного активного хлора в водопроводной воде.

Термины и определения

Общий хлор - суммарная концентрация всех форм хлорноватистой кислоты, неорганических и органических хлораминов. Зависит от первоначальной дозы хлорирующего агента в процессе дезинфекции.

Связанный хлор - часть общего хлора, присутствующего в воде в виде органических и неорганических хлораминов.

Активный хлор [HClO ]- равновесная концентрация хлорноватистой кислоты, зависящая от рН и pК^HClO при данной температуре.

Свободный хлор (остаточный хлор) [HClO] + [ClO-] + [Cl₂] - хлор, присутствующий в воде в виде хлорноватистой кислоты, ионов гипохлорита или растворенного молекулярного хлора.

Спектрофотометрия - метод анализа, основанные на измерении поглощения излучения молекулярной средой в видимой и ультрафиолетовой областях.

Оптическая плотность вещества - мера непрозрачности слоя вещества для световых лучей.

Титрование – процесс постепенного прибавления титрованного раствора, находящегося в бюретке, к определенному, точно отмеренному объему исследуемого раствора для определения концентрации вещества в последнем.

Титрованные растворы – растворы точно известной концентрации.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Характеристика и свойства хлора

При нормальных условиях хлор представляет собой газ желто-зеленого цвета с резким раздражающим специфическим запахом. При обычном давлении сжижается при -34' С. Тяжелее воздуха примерно в 2,5 раза.

Хлор реагирует со многими химическими соединениями с образованием хлоридов.

Взаимодействие его с углеводородами сводится к замещению одним атомом хлора атома водорода в молекуле. При взаимодействии с ненасыщенными неорганическими и органическими соединениями (СО, С₂Н₄ и др.) хлор непосредственно присоединяется по месту двойной связи.

При растворении хлора в воде идет гидролиз с образованием хлорноватистой и хлористоводородной кислот.

Cl₂ + H₂O→ HClO + HCl

Хлорноватистая кислота HClO постепенно распадается на хлористоводородную кислоту и свободный кислород.

HClO →HCl + O

На этом свойстве основано дезинфицирующее действие хлора в присутствий воды.

Хлоропоглощаемость воды представляет собой разность между дозой введенного в воду активного хлора и его концентрацией в воде через некоторый промежуток времени (обычно через 30 минут). Хлоропоглощаемость воды характеризует ее загрязненность органическими и некоторыми неорганическими (Fe²⁺, H₂S, SO₃^2-, Na₂S₂O₃ и др.) веществами. Она зависит от концентрации этих загрязнений в воде, дозы хлора, времени взаимодействия, температуры, рН среды и других факторов. Вода, не содержащая веществ, взаимодействующих с хлором, хлоропоглощаемостью не обладает. В природных водоемах хлор присутствовать не должен.

Хлорирование воды - наиболее распространённый способ обеззараживания питьевой воды с применением газообразного хлора или хлорсодержащих соединений, вступающих в реакцию с водой или растворенными в ней солями. В результате взаимодействия хлора с протеинами и аминосоединениями, содержащимися в оболочке бактерий и их внутриклеточном веществе, происходят окислительные процессы, химические изменения внутриклеточного вещества, распад структуры клеток и гибель бактерий и микроорганизмов.

Наиболее важной проблемой хлорирования питьевой воды является высокая активность хлора, он вступает в химические реакции со всеми органическими и неорганическими веществами, находящимися в воде. В воде поверхностных источников находится огромное количество сложных органических веществ природного и антропогенного происхождения, которые образуют хлорсодержащие токсины, мутагенные и канцерогенные вещества и яды, в том числе диоксиды.

Данные вещества оказывают замедленное негативное воздействие на организм человека.

Побочный эффект от вредного воздействия хлора может быть вызван двумя способами: когда хлор проникает в организм через дыхательные пути, и когда хлор проникает через кожу

Также хлор может стать причиной болезни сердца, атеросклероза, анемии, повышенного давления. Помимо этого хлор сушит кожу, разрушает структуру волос, раздражает слизистую оболочку глаз.

С целью уничтожения микробов хлор вводят с избытком из того расчёта, чтобы через определенное время после хлорирования воды содержание остаточного хлора должно быть в пределах, указанных в таблице 1.

Таблица 1. Содержание остаточного хлора в воде после резервуаров чистой воды

по ГОСТ 2874-82

Если качество воды источника подвержено резким и быстрым изменениям, то хлорирование воды обычным методом может не обеспечить ее надежного обеззараживания. Периодическое ухудшение качества исходной воды может оказаться неучтенным лабораторией, вследствие чего снизится качество подаваемой в сеть воды. В таких случаях применяют хлорирование воды дозами хлора, значительно превышающими обычно требуемые для ее дезинфекции, т. е. так называемое перехлорирование. Дозу хлора в этом случае принимают равной 5—10 мг/л и более. Перехлорирование применяют так же, как меру борьбы с цветностью воды, с запахами и привкусами в природной воде. Также при эпидемиологических катастрофах проводится суперхлорирование с последующим дехлорированием воды. При перехлорировании хлор вводят в воду перед очистными сооружениями; при этом количество хлора, остающегося в воде после прохождения ею всех очистных сооружений, бывает еще настолько велико, что вызывает ухудшение ее вкуса. Поэтому при перехлорировании требуется последующее удаление избыточных количеств хлора из воды до подачи ее в сеть. Последний процесс называется дехлорированием и осуществляется введением в хлорированную воду веществ, способных связывать избыточный хлор. В качестве таких веществ можно применять гипосульфит-натрия (серноватисто-кислый натрий Na₂S₂O₃), сернистый газ SO₂, сульфит натрия Na₂SO₃ и др.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ