Použité přístroje
Fotometr PF-11 Visocolor (Macherey-Nagel)
Fotometr PF-11 fy Macherey-Nagel je digitální jednopaprskový fotometr s vlnovou délkou vymezitelnou za pomoci 6 barevných filtrů v rozmezí 380-720 nm. Přístroj má zabudovánu řadu standardních metod podle dodávaných setů chemikálií (Visocolor, ECO Visocolor a další varianty Visocolor, Nanocolor.) pro stanovení jednotlivých ukazatelů kvality nejen pitné ale i jiných typů vod, stanovení obsahu živin v půdách, znečištění potravin apod. umožňuje i měření absorbance při dané vlnové délce jako klasický fotometr včetně turbidimetrických měření.
Pokud jsou vloženy funkční akumulátory (4 ks NiCd velikosti AA, zadní panel přístroje), objeví se po zapojení hlavního vypínače (pravá boční stěna) na displeji po úvodním oznámení o typu firmware nastavený základní měřící postup – Nanocolor nebo Visocolor resp. Visocolor Eco. Metody se v těchto postupech obecně liší koncentračními rozsahy stanovení jednotlivých ukazatelů a předepsanými sadami chemikálií pro stanovení daného ukazatele. Podle potřeby lze tyto základní měřící postupy přepínat pouze v tomto okamžiku za pomoci tlačítka označeného písmenem M .
Tlačítko s kruhovou šipkou po výběru základního měřícího postupu umožňuje výběr standardní metody stanovení jednotlivých ukazatelů včetně přímého měření absorbance či turbidity (opakovaným stiskem tlačítka procházíme všemi zabudovanými metodami v rámci zvoleného základního měřícího postupu).
Po potvrzení výběru metody pro stanovení požadovaného ukazatele tlačítkem označeným Null Zero se na displeji objeví název metody a nastavení pozice filtru. Po jeho nastavení točítkem označeným čísly jednotlivých filtrů provedeme nastavení nulové absorbance proti slepému vzorku (kalibrace fotometru) umístěném v kyvetovém prostoru na horním panelu přístroje (používá se válcová kyveta) opět tlačítkem Null Zero . Poté se kyveta zamění jinou s měřeným vzorkem a po stisku tlačítka M dojde k vyhodnocení zabarvení vzorku a výpočtu koncentrace stanovovaného ukazatele. Zjištěná hodnota je zobrazena i s jednotkou na displeji. Po skončení měření lze pokračovat ve výběru stanovovaného ukazatele stejně jako v předchozím případě.
Základní měřící postupy – Nanocolor či Visocolor - je možno změnit pouze po vypnutí a opětovném zapnutí přístroje.
Obr. Sada visocolor
Obr. Fotometr s kyvetou
Turbidimetr 2100P (Hach)
Přenosný turbidimetr Hach 2100P je určen pro měření turbidity v rozsahu 0,01 až 1000 NTU s automatickou volbou měřícího rozsahu. Z hlediska mobility je přístroj napájen čtyřmi články rozměru AA umístěnými pod víkem na spodní straně přístroje. Přístroj pracuje na nefelometrickém principu (měření rozptýleného světla pod úhlem 90o) za splnění podmínek měření podle normy EPA. Díky současné detekci primárního paprsku přístroj kompenzuje kolísání intenzity světelného zdroje a dosahuje tak vysoké přesnosti měření intenzity rozptýleného světla. S přístrojem je dodáván formazinový standard 4000 NTU a sada sekundárních standardů Gelex.
Primární kalibrace se provádí na formazinový standard, s jehož pomocí se určí přesné hodnoty rozptylu světla přiložených sekundárních standardů Gelex. Kalibrační roztoky se připraví zředěním zásobního roztoku formazinu na koncentrace 20, 100 a 800 NTU ; voda použitá k ředění musí mít změřenu turbiditu, která nesmí přesahovat hodnotu 0,5 NTU. Zřeďovací vodou naplníme měřící kyvetu po rysku a vložíme do kyvetového prostoru přístroje tak, aby značka na kyvetě byla proti značce v kyvetovém prostoru. Přístroj spustíme tlačítkem označeným I/O , tlačítkem Signal Average nastavíme měřící mod průměrování a kalibraci zahájíme stiskem tlačítka CAL . Stiskem tlačítka READ zahájíme měření. Po odměření prvního standardu přístroj automaticky přejde na další standard. Vložíme kyvetu s příslušným standardem (hodnota se zobrazuje na displeji) a tlačítkem Read spustíme měření. Na závěr stiskem tlačítka Cal ukončíme kalibraci.
Vlastní měření zákalu provedeme po naplnění kyvety po rysku měřeným vzorkem a jejím umístění do kyvetového prostoru značka proti značce. Stiskem tlačítka Range zvolíme měření v automatickém modu – na displeji se zobrazí AUTO RNG . Rovněž zvolíme mod průměrování měřené hodnoty tlačítkem Signal Average – na displeji se zobrazí SIG AVG . po stisku klávesy Read se po změření zobrazí zjištěná hodnota zákalu v jednotkách NTU.
Obr. Turbidimetr HACH se sadou standardů. |
|
Stanovení vybraných ukazatelů kvality vod - praktická část
Protože většina dále uvedených stanovení je závislá na správně hodnotě pH vzorku zkoumané vody, je třeba v prvním kroku stanovit její pH. S fotometrem PF-11 je v sadě dodáván i acidobazický indikátor pro hrubé určení hodnoty pH zkoumaných vzorků, přesné měření je ovšem třeba provést za pomoci pH-metru s vhodnou pracovní elektrodou (viz oddíl s elektrochemickými metodami měření). Dále popsané postupy použijeme při analýze se vzorky pitné a povrchové vody. Na závěr vyhodnotíme kvalitu zkoumaných vzorků vod z hlediska platných právních úprav (pitná voda dle vyhlášky MZ 376/2000 Sb., povrchová voda dle ČSN 75 7221).
Určení pH vzorku pitné vody
Princip
pH je určováno na základě porovnání zabarvení vhodné směsi indikátorů s barevnou stupnicí.
Postup
Měřící válcovou kyvetu několikrát propláchneme zkoumanou vodou a poté ji touto vodou naplníme po rysku (10 ml). Do kyvety přidáme 4 kapky indikátoru označeného pH 4-10 a promícháme. Hodnotu pH zjistíme porovnáním barvy vzorku vody v kyvetě s barevnou stupnicí dodávanou se sadou Visocolor. Vyhláška MZ č. 376/2000 stanovuje pro hodnotu pH pitné vody rozsah 6,5-9,5 (mezná hodnota), což je současně optimální hodnota pH vzorků vody pro stanovení jednotlivých ukazatelů.
Stanovení obsahu amonných iontů
Princip stanovení
Při pH okolo hodnoty 12,6 v přítomnosti nitroprussidu sodného a za katalýzy vhodným fenolem reagují ionty NH4+ s chlornanem za vzniku intenzivně modře zbarveného indofenolu. Intenzita zabarvení, úměrná obsahu NH4+ iontů ve vzorku pitné vody se měří fotometrem PF-11 při vlnové délce 720 nm (filtr č.6).
Postup stanovení
Vzorek stanovované pitné vody musí být předem ohřát na 18-30oC. Měřící válcovou kyvetu několikrát propláchneme zkoumanou vodou a poté ji touto vodou naplníme po rysku (10 ml). Do kyvety přidáme 10 kapek reagentu označeného Ammonium – 1 a jednu odměřovací lžičku (větší lžička v sadě) reagentu označeného Ammonium – 2 . Kyvetu uzavřeme a intenzivně promícháme. Necháme v klidu reagovat 10 min. Fotometr PF-11 zapnutý do měřícího módu Visocolor přepneme na měřící metodu označenou V AMMONIUM DEV s měřícím rozsahem 0,1 až 2,0 mg/l NH4+ (pomocí tlačítka s kruhovou šipkou). Měřící kyvetu naplníme po rysku vzorkem zkoumané pitné vody bez přídavku reagentů a po nastavení filtru do polohy 6 , nakalibrujeme nulovou hodnotu přístroje tlačítkem Null Zero . Po uplynutí potřebné reakční doby vložíme kyvetu se stanovovaným vzorkem vody a po stlačení tlačítka M odečteme naměřenou hodnotu obsahu iontů NH4+ ve vzorku. Podle vyhlášky MZ č. 376/2000 by neměla stanovená hodnota překročit 0,5 mg/l NH4+ (mezná hodnota).
Stanovení obsahu iontů železa
Princip stanovení
Při vhodné hodnotě pH reagují ionty Fe2+ s difenylpyridyl triazinem za vzniku intenzivně červeno-fialově zbarveného komplexu. Ionty Fe3+ musí být nejprve redukovány na Fe2+ za pomoci kyseliny thiglykolové. Intenzita zabarvení, úměrná obsahu iontů Fe ve vzorku pitné vody se měří fotometrem PF-11 při vlnové délce 520 nm (filtr č.4).
Postup stanovení
Vzorek stanovované pitné vody musí být předem ohřát na 18-30oC. Měřící válcovou kyvetu několikrát propláchneme zkoumanou vodou a poté ji touto vodou naplníme po rysku (10 ml). Do kyvety přidáme 10 kapek reagentu označeného Iron – 1 . Kyvetu uzavřeme a intenzivně promícháme. Necháme v klidu reagovat 3 min. Fotometr PF-11 zapnutý do měřícího módu Visocolor přepneme na měřící metodu označenou V IRON s měřícím rozsahem 0,1 až 2,0 mg/l Fe (pomocí tlačítka s kruhovou šipkou). Měřící kyvetu naplníme po rysku vzorkem zkoumané pitné vody bez přídavku reagentů a po nastavení filtru do polohy 4 , nakalibrujeme nulovou hodnotu přístroje tlačítkem Null Zero . Po uplynutí potřebné reakční doby vložíme kyvetu se stanovovaným vzorkem vody a po stlačení tlačítka M odečteme naměřenou hodnotu obsahu iontů Fe ve vzorku. Podle vyhlášky MZ č. 376/2000 by neměla stanovená hodnota překročit 0,2 mg/l Fe (mezná hodnota).
Stanovení obsahu dusičnanů
Princip stanovení
V kyselém prostředí lze ionty NO3- zredukovat na ionty NO2- , které rovněž v kyselém prostředí reagují s kyselinou sulfanilovou a 1-naftylaminem za vzniku intenzivně červeného azobarviva. Intenzita zabarvení, úměrná celkovému obsahu NO3- a NO2- iontů ve vzorku pitné vody se měří fotometrem PF-11 při vlnové délce 520 nm (filtr č.4).
Postup stanovení
Měřící válcovou kyvetu několikrát propláchneme zkoumanou vodou a poté ji touto vodou naplníme po rysku (10 ml). Do kyvety přidáme 10 kapek reagentu označeného Nitrate – 1 a promícháme. Poté přidáme jednu malou odměřovací lžičku reagentu označeného Nitrate – 2 , kyvetu uzavřeme a intenzivně promícháváme po dobu 15-30 s. Necháme v klidu reagovat 5 min. Fotometr PF-11 zapnutý do měřícího módu Visocolor přepneme na měřící metodu označenou V NITRATE 50 s měřícím rozsahem 1 až 40 mg/l NO3- (pomocí tlačítka s kruhovou šipkou). Měřící kyvetu naplníme po rysku vzorkem zkoumané pitné vody bez přídavku reagentů a po nastavení filtru do polohy 4 , nakalibrujeme nulovou hodnotu přístroje tlačítkem Null Zero . Po uplynutí potřebné reakční doby vložíme kyvetu se stanovovaným vzorkem vody a po stlačení tlačítka M odečteme naměřenou hodnotu obsahu iontů NO3- ve vzorku. Podle vyhlášky MZ č. 376/2000 by neměla stanovená hodnota překročit 50 mg/l NO3- (mezná hodnota).
Poznámka ke stanovení
Protože se v této metodě stanovují ionty NO3- jako ionty NO2- , nelze tyto ionty od sebe odlišit a proto stanovená hodnota obsahu iontů NO3- je součtem koncentrací obou druhů iontů. Skutečnou koncentraci iontů NO3- ve zkoumaném vzorku pitné vody lze zjistit po stanovení koncentrace iontů NO2- odečtením jejich koncentrace od zde zjištěné sumy koncentrací.
Při koncentraci iontů NO3- ve stanovovaném vzorku vyšší než 20 mg/l, není vzniklé zabarvení stabilní. Proto je třeba v takovém případě provést nové stanovení se vzorkem vhodně naředěným destilovanou vodou.
Stanovení obsahu dusitanů
Princip stanovení
V kyselém prostředí ionty NO2- reagují s kyselinou sulfanilovou a 1-naftylaminem za vzniku intenzivně červeného azobarviva. Intenzita zabarvení, úměrná celkovému obsahu NO2- iontů ve vzorku pitné vody se měří fotometrem PF-11 při vlnové délce 520 nm (filtr č.4).
Postup stanovení
Měřící válcovou kyvetu několikrát propláchneme zkoumanou vodou a poté ji touto vodou naplníme po rysku (10 ml). Do kyvety přidáme 10 kapek reagentu označeného Nitrite – 1 a 10 kapek reagentu označeného Nitrite – 2 . Kyvetu uzavřeme a promícháme její obsah. Necháme v klidu reagovat 10 min. Fotometr PF-11 zapnutý do měřícího módu Visocolor přepneme na měřící metodu označenou V NITRITE s měřícím rozsahem 0,05 až 2,00 mg/l NO2- (pomocí tlačítka s kruhovou šipkou). Měřící kyvetu naplníme po rysku vzorkem zkoumané pitné vody bez přídavku reagentů a po nastavení filtru do polohy 4 , nakalibrujeme nulovou hodnotu přístroje tlačítkem Null Zero . Po uplynutí potřebné reakční doby vložíme kyvetu se stanovovaným vzorkem vody a po stlačení tlačítka M odečteme naměřenou hodnotu obsahu iontů NO2- ve vzorku. Podle vyhlášky MZ č. 376/2000 by neměla stanovená hodnota překročit 0,5 mg/l NO2- (nejvyšší mezná hodnota).
Stanovení společného obsahu vápníku a hořčíku (celková tvrdost)
Princip stanovení
V sadě Visocolor je k dispozici titrační set pro stanovení obsahu vápníku a hořčíku ve vodách (celková tvrdost vody). Principielně se jedná o klasickou komplexometrickou titraci za indikace metalochromními indikátory.
Postup stanovení
Testovací zkumavku (umělohmotná) několikrát propláchneme zkoumanou vodou a poté ji touto vodou naplníme po rysku (5 ml). Přidáme 2 kapky indikátoru označeného H 20 F a zamícháme. Pokud se vzorek zbarví zeleně, je tvrdost vody nulová. Pokud se vzorek zbarví červeně, pokračujeme titrací pomocí injekční stříkačky s modrou a černou stupnicí naplněnou titračním roztokem označeným TL H 20 . Roztok přikapáváme pomalu do zkumavky a neustále promícháváme dokud roztok nezmění barvu z červené na zelenou. Na stupnici použité stříkačky odečteme stanovenou celkovou tvrdost vody ve od (modrá stupnice). Pokud nestačí na titraci obsah jedné stříkačky, pokračujeme po novém naplnění tak dlouho, dokud nedojde k barevné změně. Nezapomeneme poté sečíst veškeré ztitrované množství (každá vyprázdněná stříkačka znamená dalších 20od). Podle vyhlášky MZ č. 376/2000 by se měla stanovená hodnota pohybovat v rozmezí 0,9-5 mmol/l Ca+Mg (doporučená hodnota). Pro přepočet dělíme údaj v „německých“ stupních tvrdosti od koeficientem 5,6 pro získání výsledku stanovení v mmol/l Ca+Mg.
Stanovení karbonátové alkality
Princip stanovení
V sadě Visocolor je rovněž k dispozici titrační set pro stanovení karbonátové alkality ve vodách (obsah rozp. CO2, iontů HCO3-, CO32-, OH-). Principielně se jedná o klasickou acidobazickou titraci za indikace acidobazickými indikátory.
Postup stanovení
Testovací zkumavku (umělohmotná) několikrát propláchneme zkoumanou vodou a poté ji touto vodou naplníme po rysku (5 ml). Přidáme 1 kapku indikátoru označeného indicator p a zamícháme. Pokud se vzorek nezbarví, je hodnota p nulová. Pokud se vzorek zbarví červeně, pokračujeme titrací pomocí injekční stříkačky se zelenou a modrou stupnicí naplněnou titračním roztokem označeným TL C 20 . Roztok přikapáváme pomalu do zkumavky a neustále promícháváme dokud se roztok neodbarví. Na stupnici použité stříkačky odečteme stanovenou hodnotu p vody. Poté přidáme 1 kapku indikátoru označeného indicator m a zamícháme. Pokud se vzorek zbarví červeně, je hodnota m totožná s hodnotou p . Pokud se vzorek zbarví modře, pokračujeme titrací opět pomocí injekční stříkačky se zelenou a modrou stupnicí naplněnou titračním roztokem označeným TL C 20 . Roztok přikapáváme pomalu do zkumavky a neustále promícháváme dokud se roztok nezbarví červeně. Na stupnici použité stříkačky odečteme stanovenou hodnotu m vody. Pokud nestačí na některou z titrací obsah jedné stříkačky, pokračujeme po novém naplnění tak dlouho, dokud nedojde k barevné změně. Nezapomeneme poté sečíst veškeré použité množství titračního roztoku pro stanovení hodnot p a m .
Výsledky stanovení
Normálně je m hodnota identická s karbonátovou alkalitou vzorku vody (mmol/l HCl, resp. 0,5 mmol/l CaO resp. od), což platí, je-li hodnota m alespoň dvakrát vyšší než hodnota p . Jestliže je karbonátová alkalita vyšší než celková tvrdost (to je nesprávný výsledek), pak je karbonátová alkalita totožná s celkovou tvrdostí vzorku vody.
Tabulka 5: Interpretace hodnot p a m z hlediska karbonátové alkality vzorku vody
Výsledek testu |
karbonátová alkalita |
vzorek obsahuje |
m > 2p |
= m |
CO32- , HCO3- |
m = 2p |
= m |
CO32- |
p < m < 2p |
= 2(m – p) |
CO32- , OH- |
m = p |
= 0 |
OH- |
p = 0 |
= m |
CO2 , HCO3- |
Určení turbidity vzorku pitné vody
Po zapnutí turbidimetru 2100P Hach nejprve zkontrolujeme správnost kalibrace proměřením sekundárních gelových standardů Gelex (v papírové krabičce s kyvetami). Při ověřování kalibrace proměřujeme postupně jednotlivé standardy přímo v jejich kyvetách. Po zasunutí kyvety se standardem do kyvetového prostoru přístroje (značka na kyvetě proti značce na přístroji) po stlačení tlačítka Read zjistíme hodnotu turbidity standardu, která by se měla pohybovat v rozmezí ±3 % hodnoty uvedené na kyvetě standardu. Poté naplníme prázdnou měřící kyvetu vzorkem vody a po pečlivém osušení a vyleštění kyvety provedeme měření turbidity vzorku vody stejně jako při ověřování kalibrace gelovými standardy.
Poznámka: Pro uvedená měření je vhodné tlačítkem Range nastavit měření v automatickém modu – na displeji se zobrazí AUTO RNG . Rovněž zvolíme mod průměrování měřené hodnoty tlačítkem Signal Average – na displeji se zobrazí SIG AVG .