Способ определения общей органической загрязненности воды

Авторы патента:

G01N21/33 - с использованием ультрафиолетового излучения (G01N 21/39 имеет преимущество)

Владельцы патента RU 2289120:

Открытое акционерное общество "Территориальная генерирующая компания 9" (ОАО "ТГК-9" (RU)

Изобретение относится к органической химии и может найти применение при определении общей органической загрязненности поверхностных, подземных, питьевых и производственных вод, а также для определения суммарного количества летучих органических соединений в этих водах. В способе определения общей органической загрязненности воды отбирают пробу воды, имеющую органическую загрязненность, подвергают ее воздействию ультрафиолетового излучения, измеряют в процессе этого воздействия коэффициент светопоглощения, определяют содержание растворимого железа методом химического анализа и, при содержании железа не выше 0,15 мг/дм³, рассчитывают содержание общего органического углерода по следующей зависимости: C=k/a, где С - содержание общего органического углерода, мг/дм³; k - коэффициент светопоглощения, %; а - экспериментально вычисленный коэффициент пропорциональности, характеризующий взаимосвязь коэффициента светопоглощения и содержания общего органического углерода при объемной концентрации пробы, имеющей коэффициент светопоглощения выше 25% и содержание растворимого железа не выше 0,15 мг/дм³, % дм³/мг. Достигается простота реализации при высокой объективности оценки и точности измерений. 3 табл., 1 ил.

Известно несколько способов определения органической загрязненности воды, при которых отбирают пробу воды, имеющую органическую загрязненность, разрушают органическую структуру путем различных воздействий (ультрафиолетового излучения, окислителей), измеряют изменение состава или свойств водного раствора и сравнивают с содержанием общего органического углерода в воде [Л.1].

Описанный выше способ является довольно сложным по реализации, так как для выполнения измерений необходима пробоподготовка, которая состоит из ряда превращений исследуемой пробы. На результат анализа влияют соединения, которые способны к взаимодействию с оказанным воздействием. Кроме того, поскольку приборы для определения содержания органического углерода дороги и не распространены в России, то взаимосвязанных эмпирических зависимостей опубликовано мало.

Известен также способ определения общей органической загрязненности воды, при котором отбирают пробу воды, имеющую органическую загрязненность, подвергают ее воздействию ультрафиолетового излучения, в процессе воздействия которого измеряют коэффициент светопоглощения k, и загрязненность определяют в зависимости от содержания общего органического углерода С в воде [Л.2].

Однако способ, описанный в [Л.2], являясь относительно простым в реализации, характеризуется как недостаточно объективный в оценке органической загрязненности воды по содержанию общего органического углерода.

Изобретением решается задача создания способа определения общей органической загрязненности воды, характеризующегося простотой реализации при высокой объективности оценки и точности измерений.

Для решения поставленной задачи в способе определения общей органической загрязненности воды отбирают пробу воды, имеющую органическую загрязненность, подвергают ее воздействию ультрафиолетового излучения, измеряют в процессе этого воздействия коэффициент светопоглощения, определяют содержание растворимого железа методом химического анализа и, при содержании железа не выше 0,15 мг/дм³, рассчитывают содержание общего органического углерода по следующей зависимости:

C=k/a,

где

С - содержание общего органического углерода, мг/дм³;

k - коэффициент светопоглощения, %;

а - экспериментально вычисленный коэффициент пропорциональности, характеризующий взаимосвязь коэффициента светопоглощения и содержания общего органического углерода при объемной концентрации пробы, имеющей коэффициент светопоглощения выше 25% и содержание растворимого железа не выше 0,15 мг/дм³, % дм³/мг.

Значения коэффициента пропорциональности а рассчитываются экспериментально и зависят от:

- природы органического вещества, структуры химической связи;

- содержания ионов переходных металлов (железа, меди, цинка).

Например, из данных, представленных в табл.1, следует, что соединения железа (II, III) способны к светопоглощению в УФ-области, поэтому при концентрации соединений железа более 0,15-0,2 мг/дм³ погрешность в определении содержания органических соединений будет возрастать.

Обычно в поверхностных водах содержание соединений железа в различной степени окисления значительно больше содержания остальных переходных металлов и составляет от 0,1 до 0,8 мг/дм³, поэтому целесообразно производить определение значения коэффициента пропорциональности а при объемной концентрации пробы, в которой содержание железа не превышает значения 0,2 мг/дм³. Кроме того, органические соединения в водном растворе образуют с катионами железа комплексные соединения, поэтому разбавление раствора сместит равновесие в сторону диссоциации комплекса и уменьшит погрешность определения содержания органических соединений по предложенному методу.

Значение коэффициента пропорциональности а для определенного водного объекта слабо зависит от временных факторов. Это подтверждается приведенной на чертеже зависимостью, полученной экспериментально в различные месяцы (1-5) года при содержании железа в воде 0,5-0,8 мг/дм³.

Таблица 1 Значения коэффициента поглощения (при λ=254 нм) при различной концентрации соединений железа в водном растворе
Концентрация железа, мг/дм³	Fe²⁺	Fe³⁺
0.2	0.0	0.0	0.0	9.5	9.8	9.6
0.4	0.0	0.0	0.0	14.9	14.1	14.5
0.6	2.1	2.3	2.1	23.7	23.8	24
0.8	6.7	7.0	6.9	34.1	34.3	34.2
1.0	8.0	7.5	7.9	40.2	40.7	40.5

Изобретение поясняется на примере.

Результаты экспериментальных исследований и расчетные значения общего органического углерода приведены в таблице №3. Отбирают пробу воды, имеющую органическую загрязненность, подвергают ее воздействию ультрафиолетового излучения, в процессе воздействия которого измеряют коэффициент светопоглощения и сравнивают его с заданным значением, равным 25%:

- k<25% только в пробе воды «производственная» с содержанием общего органического углерода 0,9 мг/дм³.

Коэффициент а в данном случае может быть рассчитан по крайней точке калибровки (при 100% объемной концентрации общего органического углерода) по формуле: а=k/C.

Однако представленные производственные пробы, при содержании растворимых соединений железа 0,1 мг/дм³, содержат растворимые органические соединения (общий органический углерод) единой природы и структуры, а также взвешенные или коллоидные частицы, поэтому коэффициент а рассчитан на основании калибровочной зависимости, построенной при следующей объемной концентрации пробы (с содержанием общего органического углерода 4,8 мг/дм³): 30, 40, 50 (объемных %) и равен 19,5:

Таблица 2
Объемная концентрация пробы, %	Содержание органического углерода (С) (расчетное значение), мг/дм³	Светопоглощение, в УФ-области (k), %	Расчетное значение «а»: a=k/C
100	4,8*	75,9
50	2,4	46,8	19,5
40	1,92	37,6	19,6
30	1,44	28	19,4
20	0,96	18,8
10	0,48	9,2
Среднее			19,5
* - значение определено экспериментально

- в пробе воды "поверхностная" содержание растворимого железа - 0,5 мг/дм³. Калибровочная зависимость получена при объемной концентрации исходной пробы: 10, 20, 30, 40, 50 (объемных %), но коэффициент а рассчитан при 30% объемной концентрации органического вещества в пробе с содержанием растворимого железа 0,15 мг/дм³ и равен 6,0.

Расчетное содержание общего органического углерода определяется по следующей зависимости: С=k/а, где

С - содержание общего органического углерода, мг/дм³;

k - коэффициент светопоглощения, %;

а - коэффициент пропорциональности, % дм³/мг.

Таблица 3
Характеристика пробы	Объемная концентрация, %	Содержание железа , мг/дм³	Коэффициент светопоглощения, %	Коэффициент пропорциональности, а	Содержание общего органического углерода С, мг/дм³
	расчетное	экспериментальное
Производственная	100	0,1	75,9	19,5	3,9	4,8
	100	0,1	62,2	19.5	3,2	3,5
	100	0,1	48,5	19,5	2,5	2,9
	100	0,1	34,5	19,5	1,8	1,9
	100	0,1	21,1	19,5	1,1	0,9
Поверхностный	100	0,5			28,7*	30,6
	30	0,15	52,15	6,0	8,69

Значение, отмеченное *, получено путем увеличения 8,69 в 3,33 раза (8,69×3,3=28,7), так как объемная концентрация общего органического углерода при измерении коэффициента поглощения уменьшена в 3,3 раза.

Изобретение разработано и опробовано в ОАО "Свердловэнерго".

Предложенный способ определения общей органической загрязненности воды характеризуется простотой реализации при высокой объективности оценки и точности измерений..

Положительные результаты испытаний подтвердили его работоспособность и широкие возможности практического применения в будущем.

Литература:

1. ЕРМ - Т&с Tecbtcal ТАС-502 Р Total Organic Carb..., 1998 European Process Management Limited, http:///www.epmuk/com/water/toc/labmate/labmate/htm/502p/502p. hom. 19.02.99.

2. Патент Великобритании №2256043, G 01 N 21/25, 1992.

Способ определения общей органической загрязненности воды, включающий отбор пробы воды, имеющей органическую загрязненность, воздействие на нее ультрафиолетового излучения, измерение в процессе этого воздействия коэффициента светопоглощения и определение содержания общего органического углерода, отличающийся тем, что определение общей органической загрязненности осуществляют для воды, имеющей химически определяемое содержание растворимого железа не выше 0,15 мг/дм³, по следующей зависимости:

C=k/a,

где С - содержание общего органического углерода, мг/дм³;

k - коэффициент светопоглощения, %;

Изобретение относится к микробиологии и экологии, а именно к области определения микробиологического загрязнения водных сред, и может быть использовано для мониторинга поверхностных и подземных вод, а также бактериологического контроля водных растворов и суспензий в медицине, пищевой и других отраслях промышленности.

Способ определения состояния воды // 2284521

Изобретение относится к исследованию и анализу воды и может быть использовано для определения состояния электрохимически активированной воды в разное время после активации.

Способ экологической оценки хронической токсичности воды // 2283489

Изобретение относится к биотехнологии, а именно к области охраны окружающей среды. .

Композиция стандартных образцов для контроля погрешности измерений содержания нефтепродуктов в водных средах // 2283484

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано в качестве средства метрологического обеспечения методик выполнения измерений при определении содержания нефтепродуктов в водных средах.

Безреагентный способ определения содержания компонентов в растворе и устройство для его осуществления // 2282850

Способ экологической оценки острой токсичности воды // 2279072

Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано в природоохранной деятельности, для контроля качества природных и сточных вод. .

Способ исследования биологической активности воды // 2276785

Изобретение относится к экологии. .

Способ измерения загрязнения реки сточными водами // 2269775

Изобретение относится к инженерной экологии и может быть использовано при мониторинге рек в качестве речной воды, в частности, с учетом загрязнения сточными водами в пределах городов и населенных пунктов.

Способ определения химической активности органических соединений по отношению к соединениям железа в водных растворах // 2267783

Изобретение относится к химии, в частности к контролю качества воды, содержащей органические примеси, и может найти применение при количественной оценке свойств органических соединений в водных растворах.

Способ оценки загрязнения территорий пестицидами // 2267781

Изобретение относится к исследованиям в области охраны окружающей среды и рационального природопользования, а именно к способам оценки загрязнения территорий пестицидами с помощью биотестирования.

Способ количественного определения состава многокомпонентных лекарственных препаратов жаропонижающего, аналгезирующего, противопростудного действия // 2267115

Изобретение относится к высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ), а именно, к способам количественного определения состава многокомпонентных лекарственных препаратов жаропонижающего, аналгезирующего, противопростудного действия и может быть использовано в практике контрольно-аналитических лабораторий фармацевтических предприятий и аптечной сети.

Способ анализа жидкой биологической среды в процессе мониторинга // 2212029

Изобретение относится к области технической физики, а именно к исследованию материалов с помощью анализа оптических сред и может быть использовано для непрерывного контроля состава жидкой биологической среды, например, в процессе гемодиализа, ликворосорбции, перитониального диализа.

Способ количественного определения новокаинамида // 2106617

Изобретение относится к анализу медицинских препаратов оптическими методами, а именно с использованием оптического излучения в УФ-области. .

Количественное определение малеинимидов // 2106616

Спектрофотометрический способ количественного определения о- [(2,6-дихлорфенил)-амино]-фенилацетата натрия в присутствии полимерных водорастворимых компонентов или при совместном присутствии их и веществ, содержащих фенильный остаток, в лекарственных композициях // 2087902

Способ исследования гуморальных сред и устройство для его осуществления // 2046316

Изобретение относится к области спектрофотометрических исследований в медицине. .

Способ количественного определения тимола в лекарственном растительном сырье // 2025717

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам количественного определения тимола в лекарственном растительном сырье, применяемом в медицинской практике, за счет содержания тимола в качестве противоглистного, антимикробного, противовоспалительного, отхаркивающего, дезинфицирующего и антисептического средств.

Способ фотометрического определения кобальта в окислительных ваннах производства уксусного ангидрида и уксусной кислоты // 2017137

Изобретение относится к области аналитической химии, а именно к фотометрическим способам определения трехвалентного кобальта. .

Способ определения степени поражения афлатоксинами партий риса-зерна // 1822496

Газоанализатор // 1814734

Способ количественного определения тиотриазолина и пирацетама в комплексных лекарственных препаратах // 2293320

Изобретение относится к области аналитической химии