Материал: 2263
В трех скважинах обнаружена линза флювиогляциального песка крупного с гравием нижнечетвертичного периода.
Палеозойская эра представлена трещиноватыми известняками раннекаменноугольной эпохи и аргиллитами позднедевонской эпохи.
Породы протерозойской эры представлены трещиноватыми крупнокристаллическими гранитами.
На разрезе видно, что долина реки в четвертичный период разрушила породы палеозойской эры, одновременно откладывая аллювиальные отложения.
Лабораторная работа №1
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ СУЛЬФАТОВ, КАРБОНАТОВ
ИХЛОРИДОВ, СВОБОДНОЙ УГЛЕКИСЛОТЫ В ВОДЕ
ИОЦЕНКА ИХ АГРЕССИВНОСТИ ПО ОТНОШЕНИЮ
КСТРОИТЕЛЬНЫМ МАТЕРИАЛАМ
1.Определение свободной углекислоты
Объемное определение свободной углекислоты проводят методом нейтрализации. К исследуемой воде прибавляют NaOH, при этом CO2 переходит в гидрокарбонат:
CO2+NaOHNaHCO3
Точка эквивалентности соответствует такому рН, при котором в воде находятся гидрокарбонаты. Индикатор – фенолфталеин (розовая окраска появляется при рН>8,3). Вследствие того, что окраска титруемого раствора изменяется постепенно, конец реакции определяют сравнивая полученную окраску с интенсивностью раствора-«свидетеля». Чтобы не было потерь титруют в колбе, закрытой резиновой пробкой с отверстием, через которое и ведут титрование.
Реактивы: 1) 0,02 н. NaOH. 2) Фенолфталеин (0,1 %).
Ход работы. В коническую колбу на 250 мл осторожно отмеряют пипеткой с сифоном 100 мл исследуемой воды. Вносят 2 – 3 капли фенолфталеина, закрывают пробкой и перемешивают. Через отверстие в пробке опускают в колбу кончик бюретки с рабочим 0,02 н. раствором NaOH и титруют пробу до появления розового перемешивания, неисчезающего 3 мин (сравнивают с окраской «свидетеля»).
Расчет.
хСО2 |
|
V1 н E 1000 |
, |
|
|||
|
|
V2 |
|
где хСО2 – содержание свободной двуокиси углерода, мл-1; V1 – объем рабочего раствора NaOH, пошедший на титрование пробы, мл; н –
нормальность рабочего раствора NaOH; E =22 – эквивалент CO2 в данной реакции; V2 – объем исследуемой воды, мл.
2. Определение карбонатов и гидрокарбонатов
При одновременном присутствии в воде ионов НСО3 и
СО32 определение ведут в одной пробе, нейтрализуя раствором соляной кислоты щелочность, созданную этими ионами. Определение основано на изменении содержания различных форм углекислоты в зависимости от рН. В присутствии кислоты ионыНСО3 и СО32 переходят в свободную углекислоту. Карбонаты с соляной кислотой взаимодействуют в две стадии. На первой стадии карбонаты переходят в гидрокарбонаты:
Na2CO3+HClNaHCO3+NaCl
СО32 +Н НСО3
Образовавшиеся гидрокарбонаты на второй стадии переходят в свободную углекислоту
NaHCO3+HClH2O+CO2+NaCl НСО3 +Н H2O+CO2
Таким образом, можно считать, что объем кислоты, расходованный на перевод СО32 в НСО3 , соответствует объему содержащихся в воде карбонатов. Индикатор – фенолфталеин. Проба, оттитрованная рабочим раствором в присутствии фенолфталеина, содержит гидрокарбонаты, ранее находившиеся в воде, и гидрокарбонаты, образовавшиеся из карбонатов. Гидрокарбонаты переходят в свободную углекислоту последующим титрованием пробы кислотой в присутствии метилового оранжевого.
При расчете содержания СО32 ионов объем соляной кислоты, израсходованной на титрование пробы воды с фенолфталеином, соответственно удваивается. А при расчете количества гидрокарбонатов из объема кислоты, израсходованного на титрование воды в присутствии метилоранжа, вычитается объем, пошедший на титрование с фенолфталеином.
Карбонат-ионы содержатся в щелочных водах. Обычно питьевая вода не содержит карбонатов. На это указывает отсутствие розовой окраски от прибавления к пробе фенолфталеина. В этом случае в воде определяют только гидрокарбонаты титрованием кислотой в присутствии метилоранжа.
Реактивы: 1) Щелочная вода. 2) 0,1 н. HCl. 3) Фенолфталеин (0,1 %). 4) Метилоранж (0,02 %).
Ход работы. В коническую колбу на 250 мл пипеткой отмеряют 100 мл исследуемой щелочной воды. Вносят 2 – 3 капли фенолфталеина. Титруют
0,1 н. соляной кислотой до исчезновения розовой окраски. Записывают объем соляной кислоты, пошедшей на титрование.
К оттитрованной пробе прибавляют 2 – 3 капли метилоранжа и титруют 0,1 н. HCl до появления оранжевой окраски. Записывают объем соляной кислоты, пошедшей на титрование.
Повторить определение с водопроводной водой.
Расчет:
1.1. Содержание карбонатов:
хСО32 2V1 нVE 1000,
3
где х 2 – содержание в исследуемой воде СО32 ионов, мг·л-1; V1 – объем
СО3
0,1 н. HCl, израсходованной на титрование пробы воды в присутствии фенолфталеина, мл; н – нормальность раствора HCl; Е=30 – эквивалент
СО32 ; V3 – объем пробы, мл.
1.2. Содержание гидрокарбонатов:
хНСО3 (V2 V1)Vн E 1000,
3
где V2 – объем 0,1 н. HCl, израсходованной на титрование пробы воды в присутствии метилоранжа, мл; Е = 61,018 – эквивалент НСО3 .
При наличии в исследуемой воде только гидрокарбонатов расчет ведут по формуле
хНСО3 V2 н VE 1000.
3
3.Определение агрессивной углекислоты в воде
Вприродных водах устанавливается подвижное химическое равновесие между различными формами углекислоты:
H2O+CO2H2CO3Н +НСО3 2Н +СО32
Нарушение равновесия ведет к замене одних форм другими. Наиболее
распространена |
система природных вод: CO2+НСО |
. Согласно |
|
3 |
|
карбонатному равновесию, определенному содержанию в воде НСО3 - ионов соответствует вполне определенное количество свободной углекислоты – так называемая равновесная углекислота. Соотношение между этими формами, описываемое уравнением
2 НСО3 H2O+CO2+ СО32 ,
характеризует агрессивность природных вод. Если в воде содержание свободной углекислоты больше, чем соответствующее состоянию
равновесия, то согласно принципу Шателье часть свободной углекислоты будет взаимодействовать с карбонатом кальция, переводя его в гидрокарбонат с большей растворимостью:
CO2+ H2O+СaCO3Ca(HCO3)2
Этот избыток свободной углекислоты над равновесием, взаимодействующий с карбонатом кальция, называется агрессивной углекислотой. Природные воды, содержащие избыток свободной углекислоты, считаются агрессивными по отношению к бетону.
4. Определение агрессивной CO2 по методу Гейера.
Сравнивают содержание гидрокарбонатов в воде (щелочность) до и после контакта исследуемой воды с мрамором.
Количество гидрокарбонатов, появляющееся в пробе воды после контакта ее с карбонатом кальция, эквивалентно содержанию агрессивной
CO2.
Реактивы: 1) 0,1 н. HCl. 2) Тонкоизмельченный мрамор, промытый горячей дистиллированной водой и высушенный при 150 0С или химически чистый свежеприготовленный CaCO3. 3) Метилоранж (0,02 %).
Ход работы. В отобранной пробе воды (100 мл) определяют содержание гидрокарбонатов по описанной методике. Затем в колбу емкостью 250-300 мл помещают 2-3 г карбоната кальция (отвешивают на технических весах с точностью до 0,01 г). Колбу заполняют исследуемой водой, закрывают резиновой пробкой так, чтобы над поверхностью жидкости не остался пузырек воздуха. Пробу оставляют на 6–7 дней, энергично перемешивая несколько раз в день или встряхивая 6–8 ч в механической мешалке. Затем фильтруют раствор через сухой бумажный фильтр в сухой химический стакан или колбу, отмеряют пипеткой 100 мл воды и определяют содержание гидрокарбонатов титрованием 0,1 н. раствором соляной кислоты в присутствии метилоранжа.
Расчет.
хСО2агр |
|
(V2 V1) н E 1000 |
, |
|
|||
|
|
V3 |
|
где хСО2агр – содержание агрессивной CO2, мг·л-1; V1 – объем рабочего
раствора НСl на контрольное определение гидрокарбонатов (до контакта воды с карбонатом кальция), мл; V2 – объем рабочего раствора HCl на титрование пробы воды после контакта с карбонатом кальция, мл; н – нормальность рабочего раствора HCl; Е =22 – эквивалент агрессивной CO2; V3 – объем воды на титрование, мл.
5. Вычисление агрессивной CO2 по данным анализа
Cодержание агрессивной СО2 можно вычислить с помощью табл. 5. В расчет берут содержание свободной СО2 и полусвязанной углекислоты. Количество полусвязанной углекислоты находят делением числа миллиграммов НСО3 на два. В графе s таблицы помещена сумма свободной и полусвязанной кислоты, в графе g – сумма полусвязанной и агрессивной углекислоты. Количество агрессивной углекислоты находят, вычитая содержание полусвязанной кислоты из числа в графе g.
6. Определение содержания сульфатов
Cульфаты содержатся почти во всех природных водах, нередко преобладая среди анионов. Концентрация колеблется от нескольких
десятков до тысячи миллиграммов на литр. Ионы SO42 поступают в природные воды при растворении гипсовых пород, мирабилита в результате окисления сероводорода, свободной серы и сульфидов. При большом содержании SO42 - ионов (более 250 мг·л-1) возникает сульфатная коррозия бетона, проявляющаяся в образовании соединений большего объема, чем составные части бетона (CaCO4·2H2O, сульфоалюмината кальция).
Содержание SO42 - ионов определяют весовым, йодометрическим (ГОСТ 4389-48) и трилонометрическим методами.
ГОСТ 4389-72. Вода питьевая Методы определения содержания SO42 .
Объем пробы воды для определения SO42 должен быть не менее 500 мл. Пробы не консервируют.
Весовой метод (арбитражный).
Сущность метода: определение содержания SO42 основано на осаждении в кислой среде ионов SO42 хлористым барием в виде сернокислого бария.
Точность определения ±2 мг/л SO42 .
Таблица 5
Вычисление агрессивной СО2