Определение содержания растворимых и нерастворимых примесей в воде методом дифференциальной сканирующей калориметрии

ВВЕДЕНИЕ 3
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 5
1.1. Очистка воды 5
1.2. Классификация примесей воды 5
1.3. Современные методики химического анализа воды 9
1.3.1. Кондуктометрия 9
1.3.2. Внедрение нанотехнологий в очистку питьевой воды 11
1.3.3. Дифференциальная сканирующая калориметрия 15
1.3 Виды анализа воды 17
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 19
2.1. Реактивы и оборудование, используемое в исследовании 19
2.1.1 Реактивы 19
2.1.2. Оборудование 19
2.4. Калориметрические исследования 20
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЯ 21
3.1. Выбор программы теплового режима 21
3.2. Раствор соли NaCl 21
3.3. Нерастворимые примеси 26
ВЫВОДЫ 31
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 32

Весь текст будет доступен после покупки

Качество вод имеет огромное значение для здоровья людей, промышленности и коммуникаций. Источники воды могут быть загрязнены тяжелыми металлами, сложными органическими соединениями, радиоактивными изотопами и микроэлементами. То, как эти загрязнители перемещаются в водных системах, зависит от степени их растворимости в воде и способности соединяться с микрочастицами. Так, некоторые загрязнители могут передвигаться на огромные расстояния от своего источника, а другие быстро связываются. В этом случае нужно определять отдельно растворимые и нерастворимые примеси в воде.
Среди таковых существуют следующие их виды:
Механические примеси. Они представляют собой большие частицы инородных тел. Их легко обнаружить невооруженным глазом, присмотревшись внимательно к воде. К таким частицам относятся песок, глина, ржавчина, ил и другие. При очистке воды от механических примесей применяются фильтры с механической очисткой и отстойники.
Химические примеси. К таким примесям относятся растворенные в воде неорганического происхождения вещества, такие как фосфаты (PO_4^(3-)) и сульфаты (SO_4^(2-)), нитраты (NO_3^-) и хлориды (Cl^-), соли алюминия, натрия, железа, кальция, магния и другие. Но самые опасные из данных примесей это свинец (Pb), хром (Cr), ртуть (Hg), стронций (Sr) и цинк (Zn).
При очистке жидкости от химических примесей используют методы:
химическими реагентами;
электродиализ;
мембранный способ;
гидролиз.
Так же применяют фильтрацию при помощи сорбционных фильтров.
Биологические примеси. В числе всего перечня таковые включения считаются наиболее опасными, так как ими являются микроорганизмы и вирусы. В числе бактериального состава, который можно обнаружить в природном или поставляемом службами коммуникации водном ресурсе, могут содержаться:
бактерии тифа;
кишечной палочки;
клостридии;
дизентерийные возбудители.
Очищение воды от биологических примесей называют обеззараживанием. Выполняется эта процедура при помощи хлора или хлорсодержащих веществ, либо же воздействием озона или ультрафиолетового излучения.
В настоящее время существует много исследований, направленных на определение примесей в воде [1 – 5]. Как правило для анализа вод используется множество как химических, так и физико-химических методов анализа. В зависимости от загрязнения воды изменяются её физические свойства: теплоемкость, температура замерзания, теплота плавления, электропроводность и так далее. Таким образом, представляется возможным разработать методику, основанную на измерении физических свойств образца воды.
Одним из таких методов является калориметрия, в том числе использование дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК).
Целью данной работы было определение растворимых и нерастворимых примесей в воде и изучение возможностей NETZSCH DSC 204F1 Phoenix (Германия) 240-12-0182-L.
Для осуществления поставленной цели решались следующие задачи:
1) Анализ литературных источников по проблеме определения примесей в воде;
2) Подбор оптимальной программы измерения прибором, построение калибровочных зависимостей для растворимых и нерастворимых загрязнений воды;
3) Сравнение влияния воздействия температуры.

Весь текст будет доступен после покупки

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Очистка воды
Очистка воды в настоящее время представляет собой одно из важнейших направлений прикладной науки. Сбросы сточных вод сложного состава, содержащих пигменты, вызывают серьезную обеспокоенность у природоохранных регулирующих органов [1]. Неиспользованные в производстве вещества сбрасываются со сточными водами, которые характеризуются высокими показателями цветности, биохимического потребления кислорода (БПК), химического потребления кислорода (ХПК), рН, температуры, мутности и содержания токсичных химических веществ. Ряд промышленных сточных вод содержат различные типы красителей, которые из-за высокой молекулярной массы и сложной структуры имеют очень низкую биоразлагаемость [2, 3]. Кроме того, прямой сброс таких вод в канализационные сети приводит к нарушению процессов биологической очистки. Такие сточные воды могут иметь широкий диапазон значений рН, высокие концентрации солей, таких как Na2SO4 и NaCl, а также карбонаты [4]. Таким образом, эти стоки с высокими концентрациями неорганических солей, кислот и оснований в биологических реакторах вызывают увеличение затрат на очистку [5]. Существует ряд методов, которые используются для удаления красителей. К ним относятся: биологическая обработка, коагуляция/флокуляция, химическое окисление и фотокаталитические процессы, озонообработка, мембранные процессы и адсорбция [6].

Весь текст будет доступен после покупки

[1] Deaconu M., Senin R., Stoica R., Athanasiu A., Crudu M., Oproiu L., Ruse M., Filipescu C. Adsorption decolorization technique of tex- tile/leather–dye containing effluents. International Journal of Waste Resources, 2016, vol. 6, no. 2, pp. 1–7.
[2] Queiroz M.T.A., Queiroz C.A., Alvim L.B., Sabara M.G., Leao M.M.D., De Amorim C.C. Restructuring in the flow of tex- tile wastewater treatment and its relationship with water quality in Doce River, MG, Brazil. Gestao&Producao, 2019, vol. 26, no. 1, pp. 1–14.
[3] Pala A., Tokat E. Color removal from cotton textile industry wastewater in an activated sludge system with various additives. Water research, 2002, vol. 36, no. 11, pp. 2920–2925.
[4] Karcher S., Kornmuller A., Jekel M. Anion exchange resins for removal of reactive dyes from textile wastewaters. Water Research, 2002, vol. 36, no. 19, pp. 4717–4724.
[5] Yaseen D.A., Scholz M. Textile dye wastewater characteristics and constituents of synthetic effluents: a critical review. Interna- tional Journal of Environmental Science and Technology, 2019, vol. 16, no. 2, pp. 1193–1226.
[6] Ahmad A., Mohd-Setapar S.H., Chuong C.S., Khatoon A., Wani W.A., Kumar R., Rafatullah M. Recent advances in new generation dye removal technologies: novel search for approaches to reprocess wastewater. RSC Advances, 2015, vol. 5, no. 39, pp. 30801–30818.
[7] Jiang J. Q. The role of coagulation in water treatment //Current Opinion in Chemical Engineering. 2015. V. 8. P. 36-44.
[8] Zaza S. et al. Recent advances in the separation and determination of impurities in pharmaceutical products //Instrumentation Science & Technology. 2015. V. 43. №. 2. P. 182-196.
[9] Jamaly S., Giwa A., Hasan S. W. Recent im- provements in oily wastewater treatment: progress, chal- lenges, and future opportunities //Journal of Environmental Sciences. 2015. V. 37. P. 15-30.
[10] Чудакова О.Г., Бескровный Д.В. Анализ и оценка сточных вод пивоваренного производства // Вестник Казанского технологического университета. 2015. Т. 18. № 16. С. 293–295.
[11] Сепченко Г.Б., Пикула Н.П., Дубова Н.М., Щукина Т.И. и др. Элетрохимический контроль качества вод (обзор) // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2009. Т. 314. № 3. С. 59–70.

Весь текст будет доступен после покупки