В статье приводится сравнение результатов определения общей жесткости и рН питьевой воды г. Арзамаса бытовыми фильтрами разных производителей.
Ключевые слова: питьевая вода, карбонатная жесткость, общая жесткость, постоянная жесткость, водородный показатель рН, фильтры.
Abstract. The article compares the results of the determination of total hardness and pH of the drinking water of Arzamas household filters from different manufacturers.
Keywords:drinking water, carbonate hardness, total hardness, permanent hardness, the pH, filters.
В средствах массовой информации проблеме питьевого водоснабжения в настоящее время уделяется очень много внимания. Обсуждаются вопросы, связанные с загрязнением и влиянием питьевой воды на здоровье человека, а также как с помощью фильтров очистки воды получить воду, соответствующую воде высшей категории качества.
В соответствии с ГОСТ питьевой водой называется вода по качеству в естественном состоянии или после подготовки, отвечающая гигиеническим нормативам и предназначенная для удовлетворения питьевых и бытовых потребностей человека либо для производства продукции, потребляемой человеком [1].
Согласно основным требованиям, предъявляемым питьевой воде, она должна быть безопасной в эпидемиологическом отношении, быть безвредной по химическому составу, обладать благоприятными органолептическими свойствами; быть биологически и физиологически полноценной.
Одним из показателей физиологической полноценности питьевой воды является жесткость воды – это совокупность свойств, обусловленная содержанием в воде солей кальция и магния. В зависимости от их количества вода делится на: очень мягкую (0 ˗ 1,5 мг-экв/л); мягкую (1,5 ˗ 3 мг-экв/л); средней жесткости (3 ˗ 6 мг-экв/л); жесткую (6 ˗ 9 мг-экв/л); очень жесткую (больше 9 мг-экв/л). Вода с жесткостью 7 мг-экв/л имеет неблагоприятные гигиенические свойства. Употребление жесткой воды приводит к образованию камней в почках, желчном пузыре, она вызывает ранние отложения солей в соединительной ткани, позвоночнике и суставах, вызывая остеохондрозы и артрозы. Избыточный кальций, откладывается в стенках кровеносных сосудов, делая их хрупкими, что увеличивает риск инфарктов и инсультов.
Для эффективной работы организма человека необходимо также иметь водородный показатель рН крови в пределах 7,35 ˗ 7,45. Высокий показатель рН крови дает ей возможность переносить больше кислорода, что в свою очередь позволяет каждой клетке тела выполнять свои функции наиболее эффективно и помогает ей удалять отходы ее жизнедеятельности. Но достичь это можно не химическими методами, а употреблением воды должного качества: использовать воду, которая является умеренно щелочной с рН 7,6 ˗ 8,4.
Для увеличения качества питьевой воды в домашних условиях многие жители г. Арзамаса используют бытовые фильтры-водоочистители отечественного и импортного производства, которые отличаются между собой производительностью, ресурсом, видом фильтующего материала и способом использования [2].
Целью данной работы является сравнение результатов определения общей жесткости и рН питьевой воды г. Арзамаса бытовыми фильтрами очистки воды разных производителей.
Для анализа пробы питьевой воды отбирались в г. Арзамасе на ул. Мира с использованием фильтра «Барьер» (ТМ БАРЬЕР); на ул. Карла Маркса – «Бритта» (ООО «БРИТТА»); на ул. Зеленая – «Аквел-Русь» Чехия, ул. Комсомольский бульвар – «Аквафор» (ООО «АКВАФОР»; на ул. Ленина – «Родничок» (ООО «Вкусная вода»).
На первом этапе определяли жесткость питьевой воды по способу Варта-Пфейфера [3]. Для этого, пипеткой на 100 мл отбирали в две чистые плоскодонные конические колбы (на 250 мл) по 100 мл водопроводной воды, предварительно ополаскивая 2-3 раза исходной водой колбу. В каждую из колб добавили по 3 капли раствора индикатора – метилового оранжевого (щелочной раствор имеет желтую окраску, а кислый – красную). Затем в бюретку на 50 мл наливали 0,1 н раствор соляной кислоты и по каплям, при непрерывном вращательном движении, титровали рабочим раствором (0,1н соляной кислоты) до появления неисчезающей желто-красной окраски. Кислота нейтрализует лишь гидрокарбонаты кальция и магния.
Ca(HCO3)2 + 2HCl = CaCl2 + 2H2O + 2CO2
Mg(HCO3)2 + 2HCl = MgCl2 + 2H2O + 2CO2
Количество израсходованной на титрование кислоты эквивалентно количеству солей, определяющих карбонатную жесткость титруемой воды. Карбонатную (временную) жесткость можно вычислить по формуле:
Сэ HCl • VHCl
Жв. = -------------------- •1000, где
VH2O
Сэ HCl – нормальность рабочего раствора, моль экв/л
VHCl – объем рабочего раствора HCl, пошедшего на титрование, мл
VH2O – объем исследуемой воды, мл
Для определения общей жесткости к 100 мл исследуемой воды добавили 2-3 капли раствора индикатора – метилового оранжевого. Далее для удаления карбонатов прибавили 20 мл рабочего раствора гидроксида натрия, 20 мл раствора Na2CO3 и кипятили содержимое на плитке с асбестовой сеткой 3-5 минут. При этом осаждаются все соли кальция и магния, обуславливающие как карбонатную, так и некарбонатную жесткости:
CaCl2 + Na2CO3 = CaCO3 + 2NaCl
MgCl2 + Na2CO3 = MgCO3 + 2NaCl
CaSO4 + Na2CO3 = CaCO3 + Na2SO4
MgSO4 + Na2CO3 = MgCO3 + Na2SO4
После охлаждения раствор количественно переносили в мерную колбу на 250 мл и разбавляли дистиллированной водой до метки. Затем хорошо перемешивали и фильтровали через сухой складчатый фильтр. Полученный фильтрат собирали в мерную колбу на 100 мл и добавляем 1-2 капли метилоранжа. После чего титровали рабочим раствором соляной кислоты до бледно-розовой окраски. При этом избыток едкой щелочи и карбоната натрия нейтрализуется.
В основе расчетов общей жесткости воды лежит формула для обратного титрования:
(СэV – СэV1)
Жобщ. = -------------------- • 1000, где
VH2O
СэV – нормальность и объем раствора, добавленного в избытке к анализируемому веществу, моль экв/л
Сэ1V1 – нормальность и объем раствора соляной кислоты, пошедшего на титрование остатка щелочи и соды, не прореагировавших с солями, обуславливающими жесткость воды, моль экв/л
VH2O – объем исследуемой воды, мл
При анализе воды определяли постоянную жесткость как разницу между общей жесткостью воды и карбонатной:
Жпост. = Жобщ. – Жв.
Результаты определения рН и общей жесткости питьевой воды г. Арзамаса представлены в таблице 1.
Таблица 1
Результаты определения рН и общей жесткости питьевой воды г. Арзамаса
|
Питьева вода |
рН |
Жесткость воды |
||
|
Жвр. |
Жп. |
Жоб. |
||
|
Ул. Комсомольский бульвар |
7,10 |
5,80 |
4,30 |
10,10 |
|
Ул. Мира |
6,85 |
5,45 |
4,15 |
10,60 |
|
Ул. Ленина |
7,10 |
5,80 |
4,40 |
10,20 |
|
Ул. Карла Маркса |
6,90 |
6,20 |
4,00 |
10,20 |
|
Ул. Зеленая |
6,95 |
5,50 |
3,00 |
8,50 |
На втором этапе по указанной выше методике определяли жесткость питьевой воды, пропущенной через бытовые фильтры-водоочистители: «Барьер», «Родничок», «Бритта», «Аквафор» и «Аквел-Русь». Результаты определения рН и общей жесткости питьевой воды г. Арзамаса после фильтрации представлены в табл. 2.
Таблица 2
Результаты определения рН и общей жесткости питьевой воды г. Арзамаса
после фильтрации
|
Фильтр |
рН |
Жесткость воды |
||
|
Жвр. |
Жп. |
Жоб. |
||
|
«Аквафор» |
7,20 |
4,95 |
4,00 |
9,05 |
|
«Барьер» |
7,20 |
5,40 |
4,40 |
10,40 |
|
«Родничок» |
7,20 |
5,80 |
4,30 |
10,10 |
|
«Бритта» |
7,10 |
6,00 |
4,10 |
10,10 |
|
«Аквел-Русь» |
9,0 |
2,2 |
3,8 |
6,0 |
Как видно из табличных данных, питьевая вода в г. Арзамасе относится к категории жесткая и очень жесткая: общая жесткость колеблется от 8,5 до 10,6 мг-экв/л. Водородный показатель рН является умеренно щелочным и отвечает санитарным нормам качества питьевой воды. Использование всех указанных бытовых фильтров-водоочистителей позволяет снизить общую жесткость водопроводной воды. Однако наиболее эффективным действием по уменьшению общей жесткости воды достигается при использовании фильтра «Аквель-Русь», принцип действия которого основан не на механической очистке воды, а на применении мембраны обратного осмоса, которая способна очистить воду от практически любых существующих в природе примесей. Фильтр смягчает воду на 2,5 мг-экв/л и сдвигает рН в щелочную сторону на 2,05 единицы. Таким образом, с помощью этого фильтра вода соответствует высшей категории качества.
Литература:
1. ГОСТ 30813-2002. Вода и водоподготовка. Термины и определения [Электронный ресурс]. URL: http://www.gosthelp.ru/text/GOST308132002Vodaivodopod.html (дата обращения: 12.11.2014).
2. Алексеев Л.С. Контроль качества воды. – М.: ИНФРА-М, 2004. – 155 с.
3. Белянин В.С. Жизнь, молекула воды и золотая пропорция // Наука и жизнь. – 2004. – № 10 – C. 2-9.
4. Шпейзер Г.М., Минеева Л.А. Руководство по химическому анализу вод: методическое пособие. – Иркутск: Иркутский гос. ун-т, 2006. – 37 с.
