Михаил Ильин - Аквариумное рыбоводство
В аквариумной практике принято употреблять следующие обозначения: 0–4 русских градуса — очень мягкая вода, 4–8° — мягкая, 8–12° — вода средней жесткости, 12–18° — жесткая, 18–30° — очень жесткая, сверх 30 русских градусов — исключительно жесткая вода.
Определение общей жесткости с помощью трилона Б. Этот метод отличается простотой и требует значительно меньше времени, чем обычные объемные или весовые методы определения содержания кальция и магния. С помощью трилона Б определяется сумма кальция и магния, а затем (если есть необходимость) производится определение содержания одного кальция или магния.
Трилон Б представляет собой натриевую соль этилен-диаминотетрауксусной кислоты в виде мелкого порошка белого цвета. Это соединение образует с ионами кальция и магния прочные комплексы. Если в воду, содержащую растворенные кальций и магний, добавить индикатор, дающий окраску с этими ионами, а затем титровать из бюретки трилоном Б, то произойдет изменение окраски раствора (рис. 65). По количеству пошедшего на титрование трилона Б можно рассчитать содержание кальция и магния.
Метод применим для определения жесткости воды, содержащей не более 0,5 мг-экв/л кальция и магния. Московская водопроводная вода имеет в различных районах города жесткость, колеблющуюся в пределах от 2,25 до 4,5 мг-экв/л, так что в данном случае пробу воды более 100 мл брать не рекомендуется.
В качестве индикатора при титровании употребляется эриохром черный Т. Необходимо учитывать, что индикатор меняет свою окраску не только от изменения концентрации ионов кальция и магния, но и от рН раствора, поэтому в титруемый раствор добавляют буферную смесь (NH40H+NH4Cl), поддерживающую рН около 10.
Ход анализа
1. В коническую колбочку емкостью 200–250 мл отмеряют 50 мл анализируемой воды.
2. К воде приливают 5 мл буферной смеси и 10–15 капель индикатора (эриохром черный Т) до появления интенсивного вишнево-красного цвета.
3. При непрерывном помешивании пробу титруют раствором трилона Б. Вначале, по мере прибавления трилона Б, вишнево-красный цвет переходит в лиловый. После этого титрование следует проводить медленнее. Окончание титрования устанавливается по появлению синего цвета с зеленоватым оттенком.
Содержание кальция и магния (общая жесткость) вычисляется по формуле
X=Vx0,05x1000/V1 мг-экв/л
где V — количество миллилитров трилона Б, пошедшего на титрование; 0,05 — нормальность трилона; 1000 — пересчет на 1 л воды; V1 — объем исследуемой воды.
Для перевода в градусы жесткости следует полученную цифру умножить на 2,8.
Рис. 65. Бюретка и микробюретка для титрования
Реактивы
1. Раствор трилона Б. 0,05 н. раствор трилона Б получают в результате растворения 9,3 г трилона Б в дистиллированной воде с последующим доведением объема до 1 л в мерной колбе.
2. Буферный раствор 20 г химически чистой NH4Cl растворяют в дистиллированной воде, добавляют 100 мл 20 %-ного раствора NH4OH и доводят дистиллированной водой до 1 л.
3. Раствор индикатора 0,5 г эриохрома черного Т растворяют в 10 мл буферного раствора и доводят до 100 мл этиловым спиртом (96 %-ным).
Пользуясь указанной выше формулой, В. П. Дацкевич составил таблицу, дающую возможность без сложных расчетов получать результаты титрования в градусах жесткости. В табл. 4 нужно найти цифру, равную количеству миллилитров трилона Б, пошедших на титрование. В левой (вертикальной) графе находятся градусы жесткости, в верхней (горизонтальной) — десятые части градуса
Таблица составлена для анализа, проводимого в 100 мл воды 0,1 н. раствора трилона Б, либо 0,5 н. раствора трилона Б, но при 50 мл воды.
Таблица 4. Определения жесткости воды по расходу трилона Б
Для содержания и особенно разведения многих рыб водопроводная вода ряда городов Советского Союза недостаточно мягка и ее приходится в значительной степени смягчать. Основным методом смягчения воды является смешивание ее в определенных пропорциях с дистиллированной или дождевой водой. К сожалению, дождевой водой, как и водой из талого снега, в крупных промышленных центрах из-за загрязненности воздуха пользоваться нельзя. Только после 2–4-часового непрерывного выпадения атмосферных осадков воду можно использовать, да и то после фильтрования и длительного отстаивания. Известно несколько способов смягчения воды.
Первый способ основан на удалении устранимой жесткости. В результате кипячения в течение часа в большинстве случаев жесткость воды снижается вдвое. Для кипячения лучше употреблять эмалированную или стеклянную посуду. После охлаждения на воздухе или в холодной воде осторожно сливают 2/3 содержимого сосуда, остатки с выпавшим осадком выплескивают. Образовавшаяся со временем накипь удаляется со стенок сосуда слабым раствором соляной кислоты.
Второй способ более сложен, он требует определенного оборудования. Проще всего приобрести в магазине лабораторного оборудования готовый дистиллятор любого типа, но лучше газовый или электрический. Такие дистилляторы дают до 4 л/час. В случае отсутствия фабричного дистиллятор легко изготовить самим, используя 3–5-литровую колбу и водяной холодильник, который можно заменить двумя стеклянными трубками разного диаметра, но желательно большой длины (70–100 см). Такие дистилляторы дают воды до 1,5 л/час. Вода, полученная этим способом, имеет жесткость до 1–2°. Дистиллированную воду можно приобрести и в аптеке.
Третий способ наиболее эффективен и экономичен. Он осуществляется химическим обессоливанием с помощью ионитов. Соли, кислоты и щелочи в воде находятся в виде ионов: катионов и анионов. Например, поваренная соль NaCI в виде катиона натрия Na+ и аниона хлора Cl- (плюс — знак катиона, минус — знак аниона).
Некоторые вещества, встречающиеся в природе, но в основном синтезированные искусственно, обладают способностью удерживать на своей поверхности различные ионы и при известных условиях обменивать их с большой скоростью на другие ионы, содержащиеся в растворе. Такие вещества называют ионитами или ионообменниками, чаще ионообменными смолами (обычно неправильно). Иониты, способные к обмену катионов, именуются катионитами; иониты, способные к обмену анионов, — анионитами.
В нашей стране выпускается большое количество различных ионитов. В аквариумной практике из катионитов проверены КУ-1 и КУ-2, из анионитов — эспатит АН-1 и ЭДЭ-10. Пропуская водопроводную воду последовательно через катионит и анионит, можно получить практически обессоленную воду, не уступающую дважды дистиллированной воде.
Рис. 66. Ионообменные колонки
Процесс обессоливания при помощи ионитов проходит следующим образом. Установка состоит из двух стеклянных цилиндров длиной 50–60 см и диаметром 40–50 мм, укрепленных на штативе (рис. 66). Каждый цилиндр снабжен на концах резиновыми пробками со вставленными в них стеклянными трубками Первый цилиндр (с катионитом) соединяется с одного конца резиновым шлангом с водопроводным краном, а с другого — с цилиндром, содержащим анионит, из цилиндра с анионитом течет обессоленная вода. Чтобы вместе с водой не попадали частицы ионита, на дно цилиндров кладутся либо стеклянная вата, либо стеклянные палочки, а затем стеклянная вата. И катионит, и анионит перед употреблением необходимо залить водой в открытом сосуде и дать постоять в течение нескольких часов, так как иониты разбухают и могут разорвать цилиндры. После набухания катионит и анионит обрабатываются по-разному. Катионит обычно сразу же засыпают в цилиндр и через него пропускают 1,5–2 л раствора 5 %-ной соляной кислоты в дистиллированной воде (в зависимости от количества катионита, помещенного в цилиндр, и его обменной емкости). Промыв катионит 2–3 л дистиллированной воды, его можно использовать.
Анионит требует более длительной обработки. Набухший анионит засыпают в цилиндр и через него пропускают 5 %-ный раствор питьевой соды на дистиллированной воде из расчета 6 л на 1 кг сухого вещества, затем его промывают 8–10 л дистиллированной или обессоленной воды.
Катионит при прохождении через него водопроводной воды обменивает все катионы (Са+, Mg+, Na+ и др.) на катион водорода Н+; анионит — все анионы (SO4-, Cl-, СО3- и др.) на ион гидроксила ОН-. Ион Н+ из катионита соединяется с ионом ОН- из анионита и дает Н2О. Таким образом, последовательно пропуская водопроводную воду через катионит и анионит, мы получаем полностью обессоленную воду.
В аквариумной практике часто вместо полного обессоливания воды с помощью ионитов производят смягчение ее Na-катионированием или Н-катионированием: и в том и в другом случаях употребляется только катионит.
При Na-катионировании катионит регенерируют не соляной кислотой, а поваренной солью. Соответственно все катионы замещаются Na+ ионом. Следует отметить, что рабочая емкость при Na-катионировании несколько выше. Н-катионирование и проводится так же, как и при полном химическом обессоливании.
