Аналитический контроль содержания меди в сточных водах

Меры предосторожностиЧтобы избежать неблагоприятных последствий воздействия меди, следует знать некоторые правила.Правильно пользуйтесь медной посудой: не готовьте продукты, содержащие кислоты и уксус, при варке молока или жира сливайте продукт сразу после приготовления, не дожидаясь его остывания.При работе с медным купоросом на садовых участках используйте средства защиты: маску и перчатки.Не храните токсичные вещества в неопознанных емкостях во избежание их случайного использования, особенно детьми.Соблюдайте правила безопасности при работе с медными поверхностями: надевайте защитные очки, перчатки и респиратор. Не работайте в помещениях, где хранятся продукты питания. После работы тщательно удалите стружку и пыль пылесосом и проведите влажную уборку.При использовании соединений меди не трогайте лицо руками и не трите их об одежду.В жизни каждый может столкнуться с необходимостью использования меди и ее соединений. Кому-то будет очень полезно знать правила обращения с такими предметами и веществами, симптомы отравления медью и способы оказания экстренной помощи.ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ОТБОРА И ХРАНЕНИЯ ПРОБ, ПОДГОТОВКА ПРОБ К АНАЛИЗУ, МЕТОД АНАЛИЗА2.1 Методика отбора и хранения пробОтбор проб и хранение осуществляют в соответствии с ГОСТ Р 51592-2000 «Общие требования к отбору проб» [6].Пробы воды из водохранилища отбирались два раза в месяц в течение девяти месяцев в пластиковые бутылки.При подготовке проб воды для количественного анализа ионного содержания микроэлементов взвешенные компоненты отделяют фильтрованием через беззольные бумажные фильтры «Голубая лента».Абсорбционная спектрометрия используется для определения содержания элементов в приготовленном образце, что позволяет одновременно измерять несколько элементов в одном образце. Этот метод подходит для определения следовых количеств сурьмы, марганца, свинца, железа, висмута, алюминия, молибдена, олова, кадмия, меди, цинка, серебра, кобальта и никеля.2.2 Метод исследования (атомно-эмиссионный спектральный анализ)Целью настоящего анализа эмиссионной спектроскопии является качественное обнаружение, полуколичественное или точное количественное определение элементов в аналитической пробе. По физическому состоянию, электропроводности, неорганическим или органическим свойствам все вещества можно разделить на следующие категории:а) Твердые проводники, такие как металлы высокой чистоты, промышленные металлы и различные сплавы на основе железа, стали и других металлов (металлургическая продукция).б) Твердые диэлектрические материалы, такие как почвы, горные породы, руды, минералы (геологические образцы), неорганическое химическое сырье, полуфабрикаты и готовая продукция (химическая, стекольная, керамическая, полупроводниковая промышленность и др. продукция).в) Твердые диэлектрические вещества преимущественно органической природы, например вещества растительного и животного происхождения (биомасса, продукты пищевой промышленности), продукты органической химии, бумажной промышленности, фармацевтической промышленности и т.п.г) Неорганические жидкие вещества (например, продукты химической промышленности) и органические жидкие вещества (например, биологические вещества и продукты нефтяной промышленности).д) Газы (воздух, природный газ, промышленные газы и т.п.).е) Специальные вещества, которые не могут быть включены в группы 1-5.В общем, любое вещество можно проанализировать на содержание металлов и проверить для конкретных целей (например, соответствует ли вещество требованиям контроля качества, технологии производства и промышленной гигиены, его пригодности для медицинского использования, археологии, криминалистики, исследования космоса и т. д.) [5].Методы спектрального анализа, как правило, просты, быстры, легко механизируются и автоматизируются, т. е. подходят для рутинного анализа качества. При использовании специальных методов пределы обнаружения отдельных элементов (включая некоторые неметаллы) очень низкие, что делает эти методы пригодными для определения следовых примесей. За исключением случаев, когда доступно лишь небольшое количество образца, эти методы практически неразрушающие, поскольку для анализа требуются лишь небольшие количества материала образца.Вообще говоря, точность спектрального анализа может удовлетворить практические требования по определению большинства примесей и компонентов, за исключением определения основных компонентов высококонцентрированных сплавов. Хотя первоначальные инвестиции довольно высоки, стоимость спектроскопического анализа относительно невелика. Однако последнее быстро окупилось благодаря высокой производительности метода и низкой требовательности к материалам и операторам.Спектральный анализ (за исключением некоторых особых случаев) не пригоден для определения типа связей между элементами, т. е. типов соединений, присутствующих в образце. Как и все инструментальные методы анализа, количественный спектроскопический анализ основан на сравнительном исследовании анализируемой пробы и стандартного образца известного состава.Спектральный анализ можно считать наиболее широко используемым инструментальным методом исследования. Однако этот метод не может полностью удовлетворить различные аналитические требования, возникающие на практике. Поэтому спектроскопический анализ – это лишь один лабораторный метод среди множества других методов исследования, служащих различным целям. Благодаря разумной координации различные методы могут прекрасно дополнять друг друга и совместно способствовать их общему развитию.Чтобы выбрать из методов спектрального анализа наиболее подходящий для конкретной задачи и получить правильные результаты с помощью выбранного метода, необходимы соответствующие теоретические и практические знания, а также очень тщательная и аккуратная работа. При систематическом рассмотрении основ практического спектроскопического анализа помимо общей базовой теории следует учитывать и особенности метода.Особую осторожность необходимо соблюдать при отборе проб проводящих и непроводящих материалов органического и неорганического происхождения, будь они твердыми, жидкими или газообразными. Из-за высокой чувствительности спектральных излучений выводы о химическом составе больших партий материалов часто приходится основывать на анализе небольших образцов. Загрязнение аналитических проб может серьезно исказить результаты анализа. Для возбуждения спектра разные методы требуют веществ в разных физических состояниях или в разных сложных формах. Аналитические характеристики оказывают решающее влияние на выбор наиболее подходящего источника излучения.Даже при самых тщательных методах отбора проб и использовании наиболее подходящих источников излучения соотношение интенсивностей линий аналитической пары сильно зависит от внешних физико-химических параметров (условий эксперимента), задаваемых аналитическим методом, и от внешних физических и химические параметры (условия эксперимента), изменяющиеся в процессе возбуждения. Понимание теоретической значимости и практических выводов, сделанных на ее основе, важно для полной реализации аналитической силы метода.Запишите спектр возбужденного излучения образца с помощью спектрографа, спектрометра или спектроскопа. Поэтому методы оценки спектров в спектральном анализе можно разделить на три группы.При качественном спектральном анализе выводы о свойствах элементов в образце можно сделать на основе длины волны спектральных линий. В количественном анализе затемнение линии часто используется как мера ее интенсивности и, следовательно, желаемого количественного состава образца. Методы спектрального анализа основаны на использовании субъективных или объективных методов измерения. Первая группа методов охватывает полуколичественный, а вторая группа методов – количественный анализ. Чрезвычайно важно понимать принципы работы спектроскопических методов спектроскопического анализа.В спектроскопии обычно используются фотоумножители и электронное измерительное оборудование для измерения интенсивности линий, и это метод объективного количественного анализа. Этот метод измерения интенсивности более точен и быстр, чем спектроскопия, но требует дорогостоящего и сложного в обслуживании оборудования.Приборы спектрального анализа видимого спектра относительно недороги и позволяют осуществлять быстрый анализ. Однако эти методы основаны только на субъективных методах измерения прочности лески. Поэтому полученные результаты всегда полуколичественные.Для получения более высокой чувствительности, воспроизводимости и точности измерений необходимы методы математической статистики для обработки результатов измерений.При проведении спектроскопических анализов большую помощь оказывают таблицы, содержащие соответствующие физические и спектральные константы элементов и их важнейших соединений, а также вспомогательные расчеты и инструкции по эксплуатации, необходимые для качественных и количественных определений.Атомно-эмиссионный спектроскопический анализ (АЭСА) — метод элементного анализа, основанный на исследовании спектров излучения свободных атомов и ионов газовой фазы в диапазоне длин волн 150-800 нм.Образец исследуемого вещества вводится в источник излучения, где он испаряется, диссоциируя молекулы и возбуждая образующиеся атомы (ионы). Последний излучает характерное излучение, которое поступает в регистрирующее устройство спектроскопического прибора.При качественном АЭСА элементный состав анализируемого вещества определяют путем сравнения спектра образца со спектрами известных элементов, приведенными в соответствующих атласах и таблицах спектральных линий. При количественном анализе количество (концентрация) искомого элемента в пробе зависит от величины аналитического сигнала (плотности чернения или оптической плотности аналитической линии на фотопленке; светового потока фотоэлектрического приемника). Влияние содержания в образце. Эта зависимость сложным образом определяется многими трудноконтролируемыми факторами (общим составом образцов, их структурой, дисперсией, параметрами источника спектрального возбуждения, нестабильностью записывающей аппаратуры, свойствами фотопленки и др.). Поэтому, как правило, для его установления калибровку проводят по набору проб, максимально приближенных по общему составу и структуре к анализируемому веществу и содержащих известные количества измеряемого элемента. Такими образцами могут быть специально приготовленные металлические сплавы, смеси веществ, растворы, в том числе стандартные образцы, выпускаемые промышленным способом. Чтобы исключить влияние неизбежных различий свойств анализируемой пробы и стандартного образца на результаты анализа, применяют различные методики, например, спектральные линии определяемого элемента сравнивают с так называемыми эталонными элементами; химические и физические свойства которых близки к свойствам определяемого элемента. Вы можете использовать одни и те же калибровочные зависимости при анализе одних и тех же типов материалов и периодически корректировать эти зависимости с помощью проверочных образцов.Чувствительность и точность в основном зависят от физических характеристик источника спектрального возбуждения - температуры, концентрации электронов, времени пребывания атомов в области спектрального возбуждения, стабильности режима источника и т. д. Несколько приемов оптимизируют его свойства — использование инертной атмосферы, применение магнитного поля, введение специальных веществ, стабилизирующих температуру разряда, степень ионизации атомов, оптимальные уровни диффузионных процессов и т. д.2.3 Методы статической обработки результатов исследованийВ качестве основного статистического параметра совокупности данных используется среднее арифметическое ряда вариант:, (1)где среднее значение ряда вариант;х1, х2....хn частные значения вариант;n число вариант.Показатели вариации экспериментальных данных оцениваются по следующим критериям.Стандартного отклонение:, (2)где среднее значение ряда вариант;хi частные значения вариант;n число вариант.Точность прямого измерения (доверительный интервал):, (3)где точность прямого измерения;t критерий Стьюдента;S стандартное отклонение;n число вариант.Коэффициент вариации:, (4)где V коэффициент вариации;S стандартное отклонение; среднее значение ряда вариант.Анализ сопряженности вариабельности двух рядов данных X и Y основывается на вычислении парного коэффициента корреляции., (5)где r коэффициент парной корреляции;n – число вариант;хi частные значения вариант ряда X; среднее значение ряда вариант ряда X;yi частные значения вариант ряда Y; среднее значение ряда вариант ряда Y;Sx и Sy стандартные отклонения рядов X и Y [8].2.4 Результаты исследованийСогласно Сан Пин 2.1.4.1074-01установлены содержания ПДК меди в 1 мг/л.В ходе исследования сточных вод организации АО «Куйбышевский Нефтеперерабатывающий завод»были получены следующие результаты (табл. 3). Таблица 3 – Результаты исследованиядатаС, мг/л05.09.20230,83±0,1205.10.20230,94±0,2620.11.20230,83±0,1705.12.20230,77±0,0921.01.20240,81±0,0805.02.20240,79±0,0420.03.20240,85±0,1205.04.20240,89±0,0522.05.20240,75±0,05Отбор проб проводился в течении девяти месяцев, два раза в месяц, с соблюдением правил отбора проб для анализа. В таблице 3 представлены результаты анализ проб. В течении всего периода наблюдения нами не было выявлено превышения уровня ПДК, что говорит от качественных очистных мероприятиях принятых на предприятии АО «КуйбышевскийНефтеперерабатывающий завод».Таким образом, полученные результаты указывают на благоприятную экологическую обстановку на данном предприятии.ЗАКЛЮЧЕНИЕПо результатам работы можно сделать следующие выводы:а) отмечается необходимость постоянного мониторинга сточных вод промышленных предприятий; б) примеси (медь) в сточных водах ОАО «Куйбышевский НПЗ» были проанализированы методом атомно-эмиссионного анализа;в) количественное содержание загрязняющего вещества (меди) не превышало ПДК за период исследований.г) основным источником загрязнения воды тяжелыми металлами является человеческий фактор.СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫАналитическая химия: физико-химические методы анализа, оптические методы анализа : Учебно-методическое пособие / А. Н. Кусков, А. А. Артюхов, А. П. Адылина [и др.]. – Москва : федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский политехнический университет", 2019. – 84 с.Грязева, В. И. Экологические основы природопользования : Учебное пособие для студентов СПО специальностей: 35.02.16 Эксплуатация и ремонт сельскохозяйственной техники и оборудования; 36.02.02 Зоотехния; 36.02.01 Ветеринария; 35.02.06 Технология производства и переработки сельскохозяйственной продукции; 35.02.05 Агрономия; 38.02.01 Экономика и бухгалтерский учет (по отраслям) / В. И. Грязева. – Пенза : Пензенский государственный аграрный университет, 2022. – 264 с.Курочкин, В. Е. Основы природопользования и природообустройства : Учебник / В. Е. Курочкин, Л. М. Кузнецов, А. Ю. Шмыков. – 2-е изд., пер. и доп. – Москва : Издательство Юрайт, 2024. – 334 с.Комплексный подход к обезвреживанию сточных вод, содержащих ионы меди и лиганда ЭДТА / В. А. Колесников, А. В. Нистратов, О. Ю. Колесникова, Г. И. Канделаки // Известия высших учебных заведений. Серия: Химия и химическая технология. – 2019. – Т. 62, № 2. – С. 108-114.Мубараков, Н. А. Чистка вод от ионов меди щелочными сточными водами производства целлюлозы / Н. А. Мубараков, С. В. Степанова // Современные технологии в области защиты окружающей среды и техносферной безопасности : материалы Всероссийской научной конференции с международным участием молодых ученых и специалистов, Казань, 21–22 марта 2023 года. – Казань: Казанский национальный исследовательский технологический университет, 2023. – С. 209-211.Назаренко, Л. В. Экология и рациональное природопользование : Учебник и практикум / Л. В. Назаренко, Т. Ф. Гурова. – 3-е изд., испр. и доп. – Москва : Издательство Юрайт, 2018. – 188 с.Нестер, А. А. Влияние меди из сточных вод машиностроительного предприятия / А. А. Нестер // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. – 2018. – № 4. – С. 295-301.Николаева, Л. А. Очистка сточных вод гальванических цехов от ионов меди модифицированным карбонатным шламом / Л. А. Николаева, М. Н. Котляр // Водное хозяйство России: проблемы, технологии, управление. – 2019. – № 5. – С. 124-132.Пимнева, Л. А. Извлечение ионов меди, марганца и железа из природных и сточных вод / Л. А. Пимнева, И. А. Пинигина, А. А. Решетова // Успехи современного естествознания. – 2021. – № 2. – С. 107-113.Подольская, З. В. Динамика концентрации ионов меди в промышленных сточных водах / З. В. Подольская // Цели и пути устойчивого экономического развития : Сборник научных статей по материалам IX Международной научно-практической конференции, Уфа, 21 октября 2022 года. – Уфа: Общество с ограниченной ответственностью "Научно-издательский центр "Вестник науки", 2022. – С. 30-33.Современные проблемы экологии и природопользования : Учебно-методическое пособие. – Санкт-Петербург : Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, 2024. – 59 с.Урецкий, Е. А. Ресурсосберегающая технология очистки сточных вод от комплексных соединений меди / Е. А. Урецкий, В. В. Мороз // Вестник Брестского государственного технического университета. Водохозяйственное строительство, теплоэнергетика и геоэкология. – 2019. – № 2(115). – С. 109-112.