Приготовление разбавленного ацетатного буферного раствора

Сущность метода

Сущность метода заключается в образовании окрашенного комплексного соединения в результате реакции ионов алюминия с алюминоном с последующим фотометрическим определением в диапазоне длин волн от 525 до 540 нм и расчетом массовой концентрации алюминия в пробе анализируемой воды.

Посуда

Фотометр, спектрофотометр, фотоэлектроколориметр, фотометрический анализатор (далее - прибор), позволяющий измерять оптическую плотность раствора в диапазоне длин волн от 400 до 700 нм при допускаемой абсолютной погрешности измерения коэффициента направленного пропускания не более ±2% в оптических кюветах с толщиной поглощающего свет слоя от 10 до 50 мм.

Межгосударственный стандартный образец состава водных растворов ионов алюминия массовой концентрации 1 г/дм с относительной погрешностью аттестованного значения не более ±2% при доверительной вероятности Р = 0,95.

Весы неавтоматического действия по ГОСТ OIML R 76-1 с пределами допускаемой абсолютной погрешности не более ±0,001 г.

рН-метр любого типа, обеспечивающий измерение рН с допускаемой абсолютной погрешностью ±0,05 единиц рН.

Колбы мерные 2-50-2, 2-100-2, 2-250-2, 2-500-2, 2-1000-2 по ГОСТ 1770.

Пипетки градуированные типов 1-3 исполнений 1(1а) или 2(2а) 2-го класса точности вместимостью 1, 2, 5, 10 см по ГОСТ 29227.

Пипетки с одной отметкой исполнений 2 или 2а 2-го класса точности вместимостью 10, 25 см по ГОСТ 29169.

Цилиндры мерные 2-10-2, 2-25-2, 2-50-2, 2-100-2, 2-250-2, 2-500-2 по ГОСТ 1770.

Дозаторы пипеточные одноканальные с переменным объемом, предназначенные для использования в диапазоне от 0,1 до 10,0 см с метрологическими характеристиками по ГОСТ 28311.

Бидистиллятор стеклянный или установка для получения деионизованной воды.

Стаканы или конические колбы из полимерного материала вместимостью 50, 200 см.

Стаканы кварцевые по ГОСТ 19908 или стеклянные термостойкие любого исполнения вместимостью 50 и 150 см по ГОСТ 25336.

Колбы конические термостойкие вместимостью 250 см по ГОСТ 25336.

Колбы плоскодонные или конические вместимостью 50 см по ГОСТ 25336.

Стаканы стеклянные химические любого исполнения вместимостью 50, 100, 250, 500, 1000 см по ГОСТ 25336.

Фильтры мембранные с порами диаметром 0,45 и 5,0 мкм.

Устройство для фильтрования проб через мембранные фильтры.

Фильтры бумажные обеззоленные "белая лента".

Баня песчаная любого типа или плитка электрическая с закрытой спиралью по ГОСТ 14919.

Холодильник бытовой любого типа, обеспечивающий температуру от 2°С до 8°С.

Секундомер механический или электронный, или часы механические по ГОСТ 10733, или часы электронные по ГОСТ 23350, или часы электронно-механические кварцевые по ГОСТ 26272 любой марки, или таймер.

Подготовка посуды

Всю используемую для отбора, хранения, транспортирования и анализа проб посуду промывают разбавленной 1:1 азотной кислотой, затем большим количеством водопроводной и/или дистиллированной воды и ополаскивают 3-4 раза бидистиллированной водой. Не допускается обрабатывать посуду смесями, содержащими соединения хрома.

Приготовление растворов

Приготовление раствора соляной кислоты объемной долей 0,3%

Мерную колбу вместимостью 1000 см³ заполняют примерно до половины объема дистиллированной водой, осторожно прибавляют 3 см³ концентрированной соляной кислоты и доводят до метки дистиллированной водой.
Срок хранения приготовленного раствора - не более 6 месяцев.

Посуда: мерная колба объемом 1дм³, мерный цилиндр или мерная пробирка, хим. стакан V=50см³ , химическая воронка
Необходимо для проведения анализа 300см³, готовим р-р в мк вместимостью 500см³, для этого в мк наливаю около 200 см³дистиллированной воды, прибавляют 1,5см³конц. соляной кислоты, доводят объем до метки дистиллированной водой.

Приготовление раствора азотной кислоты объемной долей 0,4%

В мерную колбу вместимостью 1000 см³, заполненную бидистиллированной водой примерно наполовину, вносят дозатором или мерным цилиндром 4 см³ азотной кислоты и доводят до метки бидистиллированной водой.
Срок хранения приготовленного раствора - не более 6 месяцев.
Посуда: мерная колба объемом 1дм³, мерный цилиндр или дозатор, хим. стакан V=50см³, химическая воронка

Приготовление исходного раствора алюминия массовой концентрации 10 мг/дм³

В мерную колбу вместимостью 100 см³ вносят пипеткой 1 см³ стандартного образца состава раствора ионов алюминия и доводят до метки раствором азотной кислоты (0,4%).
Срок хранения приготовленного раствора - не более 1 месяца.
Посуда: мерная колба вместимостью 100 см³, пипетка V=1 см³, хим. стаканы V=150; 50; 50см³, химическая воронка

Для анализа необходимо около 10 см³ р-р, готовим 100см³

Приготовление концентрированного ацетатного буферного раствора
В стакане вместимостью 1000 см³ в 400-500 см³ дистиллированной воды растворяют (400±1) г 3-водного уксуснокислого натрия при нагревании на электрической плитке, не допуская кипения. Охлаждают раствор, осторожно приливают 155 см³ ледяной уксусной кислоты, переносят в мерную колбу вместимостью 1000 см³ и доводят объем раствора до метки дистиллированной водой.
Контролируют рН раствора при помощи рН-метра и при необходимости доводят значение рН до (4,9±0,1), прибавляя небольшими порциями раствор гидроокиси натрия (40%) или уксусную кислоту (ледяная).
Срок хранения раствора при температуре от 2°С до 8°С - не более 3 месяцев.
Посуда: химический стакан V=1000; 400; 250 см³ (ТС), Мерный цилиндр, мерная колба вместимостью 1000 см³, водяная баня, химическая воронка

Для анализа необходимо 100см³, готовим в мерной колбе v=200см³. В стакане вместимостью 200 см³ в 80-100 см³ дистиллированной воды растворяют (80±1) г 3-водного уксуснокислого натрия при нагревании на электрической плитке, не допуская кипения. Охлаждают раствор, осторожно приливают 31 см³ ледяной уксусной кислоты, переносят в мерную колбу вместимостью 200 см³ и доводят объем раствора до метки дистиллированной водой.

Подготовка прибора

Подготовку прибора к работе проводят в соответствии с руководством (инструкцией) по эксплуатации прибора. При использовании прибора, снабженного монохроматором, устанавливают рабочую длину волны 580 нм, при использовании фильтровых приборов выбирают светофильтр, имеющий максимум поглощения, максимально близкий к этому значению.

Градуировка прибора

Ø В мерные колбы вместимостью 50 см³ вносят 0,0; 0,1; 0,2; 0,4; 0,5; 0,7; 0,8; 1,0; 1,2 и 1,4 см рабочего градуировочного раствора алюминия (10 мг/дм³) что соответствует 0,0; 1,0; 2,0; 4,0; 5,0; 7,0; 8,0; 10,0; 12,0 и 14,0 мкг алюминия или в расчете на 25 см³ анализируемой пробы 0; 0,04; 0,08; 0,16; 0,20; 0,28; 0,32; 0,40; 0,48; 0,56 мг/дм³ алюминия, добавляют по 20 см³раствора соляной кислоты (0,3% ), перемешивают, приливают по 25 см³реакционной смеси, доводят до метки раствором соляной кислоты (0,3%), перемешивают и через 25-30 мин проводят измерения.
Градуировочный раствор, не содержащий алюминия (с массовой концентрацией алюминия, равной нулю), является холостой пробой для градуировки.

Ø Измеряют оптическую плотность подготовленных градуировочных растворов и холостой пробы для градуировки) три раза в оптической кювете с толщиной поглощающего свет слоя от 30 до 50 мм относительно дистиллированной воды.
Для каждого градуировочного раствора и холостой пробы рассчитывают среднеарифметическое значение из полученных значений оптической плотности.

Ø Устанавливают градуировочную характеристику аналогично в двух диапазонах массовой концентрации алюминия:
- от 0,04 до 0,28 мг/дм включительно;
- от 0,28 до 0,56 мг/дм включительно.
Градуировочную точку с массовой концентрацией алюминия 0,28 мг/дм включают в оба диапазона.
Примечание - При наличии технической возможности допускается проведение градуировки во всем диапазоне массовой концентрации алюминия от 0,04 до 0,56 мг/дм с использованием квадратичной функции для аппроксимации градуировочной характеристики.

Ø При этом:
- если прибор снабжен компьютерной (микропроцессорной) системой сбора и обработки информации, то градуировочную характеристику устанавливают в соответствии с руководством (инструкцией) по эксплуатации прибора;
- если прибор не предусматривает проведения автоматизированной градуировки, то полученные градуировочные характеристики обрабатывают методом линейной регрессии с использованием предназначенного для этих целей программного обеспечения. При отсутствии такой возможности рассчитывают угловой коэффициент градуировочной характеристики b, единицы оптической плотности·дм·мг, по формуле

, (1)

где l - число градуировочных растворов;
C_i - массовая концентрация алюминия в i-м градуировочном растворе, мг/дм;
A_i - среднеарифметическое значение оптической плотности i-го градуировочного раствора за вычетом оптической плотности холостой пробы для градуировки, единицы оптической плотности.

Примечание - Программное обеспечение к некоторым приборам позволяет вычислять градуировочный коэффициент К, равный 1/b.

Проверку приемлемости градуировочной характеристики в каждом диапазоне проводят:

- проверку приемлемости градуировочной характеристики с использованием компьютерной (микропроцессорной) системы сбора и обработки информации проводят в соответствии с руководством (инструкцией) по эксплуатации прибора.
- если прибор не имеет программного обеспечения, предусматривающего проведение автоматизированной градуировки, то для каждого градуировочного раствора рассчитывают значение углового коэффициента градуировочной характеристики b, единицы оптической плотности·дм·мг, по формуле:

, (2)

где: A_i - среднеарифметическое значение оптической плотности i-го градуировочного раствора за вычетом среднеарифметического значения оптической плотности холостой пробы для градуировки, единицы оптической плотности;
C_i - массовая концентрация алюминия в i-м градуировочном растворе, мг/дм.

Градуировочную характеристику признают приемлемой при выполнении в каждой градуировочной точке условия

, (3)

где: b_i - значение устойчивого коэффициента градуировочной характеристики, вычисляемое по формуле (2), единицы оптической плотности·дм/мг;
b - значение углового коэффициента градуировочной характеристики, вычисленное по формуле (1) (см. 5.3.12.2), единицы оптической плотности·дм/мг;
G₀ - норматив контроля приемлемости градуировочной характеристики, %, равный:

Норматив приемлемости градуировочной характеристики G₀ (%) составляет:

20% для массовой концентрации алюминия от 0,04 до 0,15 мг/дм включительно, а в диапазоне свыше 0,15 до 0,56 мг/дм включительно - 10%.

Стабильность градуировочной характеристики контролируют в каждом диапазоне ежемесячно, а также при замене реактивов, после длительного простоя или ремонта прибора. Для контроля используют один или два заново приготовленных градуировочных растворов измерения которых проводят аналогично другим.

Градуировочную характеристику считают стабильной при выполнении условия

, (4)

где X_гр - массовая концентрация алюминия в градуировочном растворе, полученная при контрольном измерении, мг/дм;
C - массовая концентрация алюминия в градуировочном растворе по процедуре приготовления, мг/дм;
G_гр - норматив контроля стабильности градуировочной характеристики, установленный в лаборатории при реализации метода, %, равный:

22% для массовой концентрации алюминия от 0,04 до 0,15 мг/дм включительно, а в диапазоне свыше 0,15 до 0,56 мг/дм³ включительно - 12%.

Подготовка пробы воды

Если массовая концентрация фторидов в пробе не превышает 0,3 мг/дм³, а фосфатов и полифосфатов - 0,2 мг/дм³ соответственно и проба не содержит органических веществ (фульвокислот, аминополикарбоновых кислот и др.), связывающих алюминий в прочные комплексы, то в сухую плоскодонную или коническую колбу вместимостью 50 см³ вносят 25 см³законсервированной (подкисленной) пробы воды (3.2 и 3.3), приливают 25 см³ реакционной смеси и перемешивают.

Аналогично подготавливают холостую пробу, заменяя пробу анализируемой воды раствором соляной кислоты (0,3%)

3.2 Пробу анализируемой воды консервируют, если ее анализ проводят позднее чем через 12 ч после отбора. Для консервации к пробе добавляют (желательно на месте отбора или при поступлении в лабораторию) концентрированную азотную кислоту из расчета 3 см кислоты на 1000 см пробы, если определение проводят по методам А, Г и Д. Если определение проводят по методам Б и В, то добавляют соляную кислоту из расчета 3 см кислоты (метод Б) или 1 см(метод В) на 1000 см пробы. При этом рН законсервированной пробы должен быть менее двух (контроль по универсальной индикаторной бумаге). При необходимости добавляют дополнительное количество азотной (соляной) кислоты, пока значение рН пробы не будет менее двух.
3.3 Пробы, не подвергавшиеся консервации, подкисляют согласно 3.2 и выдерживают до начала анализа не менее чем 2 ч.
Примечание - При анализе проб питьевой воды из систем централизованного водоснабжения время выдержки после подкисления может быть сокращено до 15 мин.

Порядок проведения измерений

Измеряют оптическую плотность подготовленной пробы и подготовленной холостой пробы, как при градуировке прибора через 25-30 мин после добавления реакционной смеси. Разбавление проб воды при высоком содержании алюминия - аналогично 5.4. Массовая концентрация алюминия в разбавленной пробе должна соответствовать диапазону от 0,2 до 0,5 мг/дм.

5.4 Если значение оптической плотности подготовленной пробы выходит за верхний предел диапазона градуировочной характеристики, то пробу воды, законсервированную по 3.2, разбавляют раствором азотной кислоты (0,4%) с использованием мерной колбы и проводят операции с разбавленной пробой.

Оформление результатов измерений

Результаты измерений регистрируют в протоколе испытаний, который оформляют в соответствии с требованиями ГОСТ ИСО/МЭК 17025. При этом протокол испытаний должен содержать ссылку на настоящий стандарт с указанием метода измерений.

Результаты измерений массовой концентрации алюминия Ẋ, мг/дм³, представляют в виде

либо , (9)

где ∆ - границы доверительного интервала абсолютной погрешности измерений массовой концентрации алюминия при доверительной вероятности Р = 0,95, мг/дм, рассчитываемые по формуле

, (10)

где_ᵟ - границы доверительного интервала относительной погрешности измерений массовой концентрации алюминия по таблице 1, %;

U - расширенная неопределенность при коэффициенте охвата = 2, мг/дм, рассчитываемая по формуле

, (11)

где U_отн - относительная расширенная неопределенность при коэффициенте охвата = 2 по таблице 1, %.

Числовое значение результата измерений должно оканчиваться цифрой того же разряда, что и абсолютное значение характеристики погрешности измерений, выраженное в миллиграммах на кубический дециметр. Абсолютное значение характеристики погрешности измерений представляют двумя значащими цифрами, если первая цифра не превышает трех. В остальных случаях оставляют одну значащую цифру.