7.8.15. Определение содержания циркония

Источником загрязнения сточных вод цирконием являются отработанные дубящие жидкости после циркониевого дубления.

Сущность фотоколориметрического метода определения содержания циркония заключается в образовании окрашенного комплексного соединения циркония с арсеназо III и измерении оптической плотности окрашенного раствора.

Определению микро-количеств циркония в среде 2 н. соляной кислоты не мешает присутствие титана, железа (до 10 мг в пробе), хлора (до 5

мг в пробе), сульфатов (до 100 мг в пробе). Влияние большего количества железа можно исключить, добавляя по 3 мл ортофосфорной кислоты в испытуемую и холостую пробы, от влияния хрома и сульфат-ионов можно освободиться, осаждая цирконий в виде гидроксида раствором аммиака.

Приготовление стандартного раствора: 0,3533 г хлороксида циркония ZrОCl₂·8H₂О растворяют в 2 н. растворе соляной кислоты и доводят объем раствора до 1 л той же кислотой. 1 мл стандартного раствора содержит 0,1 мг циркония.

Приготовление рабочего раствора: 10 мл стандартного раствора переносят в мерную колбу вместимостью 200 мл и доводят объем раствора до метки 2 н. раствором соляной кислоты. 1 мл рабочего раствора содержит 0,005 мг циркония. Рабочий раствор готовят в день построения калибровочного графика.

Приготовление раствора арсеназо III: 0,1 г арсеназо III растворяют в небольшом количестве (50 - 75 мл) горячей дистиллированной воды, добавляют 30 мл разбавленной (1:5) соляной кислоты и фильтруют приготовленный раствор через фильтр "белая лента" в мерную колбу вместимостью 1 л. Фильтр промывают горячей дистиллированной водой, собирая промывные воды в ту же колбу. Раствор охлаждают и доводят до метки дистиллированной водой. Раствор арсеназо III хранят в темной склянке.

Приготовление 1%-ного раствора желатина: для предотвращения загнивания раствор желатина готовят с использованием карболовой воды (0,1 г фенола на 100 мл воды). 1 г желатина заливают 99 мл карболовой воды и оставляют для набухания на 18 - 24 ч. Набухший желатин нагревают на водяной бане при температуре 37 - 40°С до растворения. Раствор разливают в пробирки и плотно закупоривают. Раствор хранят в холодильнике. Перед применением порцию раствора желатина разогревают на водяной бане при температуре около 40°С.

Построение калибровочного графика: в ряд мерных колб вместимостью 50 мл вносят от 1 до 5 мл рабочего раствора, разбавляют небольшим количеством 2 н. раствора соляной кислоты, приливают по 3 мл раствора желатина, 10 мл раствора арсеназо III и доводят объем содержимого в колбах до метки 2 н. раствором соляной кислоты.

Приготовление холостой пробы: в мерную колбу вместимостью 50 мл вносят 3 мл раствора желатина, 10 мл раствора арсеназо III и доводят объем до метки 2 н. раствором соляной кислоты.

Оптическую плотность растворов, содержащих от 0,005 до 0,025 мг циркония, определяют на фотоколориметре с красным светофильтром (λ = 630 нм) в кюветах с толщиной поглощающего слоя 20 мм. По полученным данным строят калибровочный график зависимости оптической плотности от содержания циркония. Проверку калибровочного графика следует проводить каждый раз после приготовления новых порций растворов арсеназо III и желатина, но не реже одною раза в 3 мес.

Соединения циркония при рН>4 в значительной степени гидролизуются и выпадают в осадок. Сточная вода кожевенных заводов обычно имеет рН 8 - 10, поэтому основная часть циркония находится в осадке и лишь незначительная в растворенном состоянии в жидкой фазе. В связи с этим при необходимости определения общего содержания циркония в стоках кожевенных заводов следует проводить отдельно анализ профильтрованной сточной воды и осадка.

Определение содержания циркония в жидкой фазе. 50 - 100 мл профильтрованной сточной воды помещают в термостойкий стакан, упаривают до объема 10 - 12 мл, добавляют 3 г перхлората калия, 8 мл азотной и 12 мл серной концентрированных кислот и кипятят до разложения органических веществ и до приобретения раствором оранжево-желтой окраски от присутствия ионов хрома (VI). Раствор охлаждают, добавляют небольшое количество воды, а затем разбавленный (1:1) раствор аммиака до перехода цвета раствора в желто-зеленый При нагревании этого раствора в присутствии циркония выпадает творожистый осадок гидроксида циркония (и гидроксида титана, если он присутствовал в растворе; гидроксид титана не мешает определению циркония). Осадок отделяют от раствора фильтрованием через плотный фильтр. Стакан ополаскивают горячей водой с добавлением раствора аммиака (2 - 3 капли на 100 мл воды), сливая воду на фильтр. Осадок промывают горячей водой также с добавлением раствора аммиака.

Развернув фильтр и поместив его вертикально в воронке, осадок с фильтра смывают в тот же стакан, в котором проводили осаждение, 2 н. раствором соляной кислоты (около 100 мл).

Содержимое стакана нагревают до полного растворения осадка. Затем раствор охлаждают, переносят в мерную колбу вместимостью 250 мл, доводят объем раствора до метки 2 н. раствором соляной кислоты.

Для колориметрирования аликвотную часть раствора переносят в мерную колбу вместимостью 50 мл, добавляют 3 мл раствора желатина, 10 мл раствора арсеназо III и доводят объем до метки 2 н. раствором соляной кислоты. Определяют оптическую плотность раствора по сравнению с холостой пробой, содержащей все реактивы, кроме анализируемого раствора. По калибровочному графику определяют содержание циркония в анализируемой пробе.

Определение содержания циркония в осадке. 50 - 100 мл хорошо перемешанной сточной воды фильтруют через фильтр "белая лента". Осадок промывают дистиллированной водой, фильтр подсушивают при температуре 100 - 105°С и помещают в коническую термостойкую колбу. В колбу добавляют 6 г перхлората калия, 8 мл азотной и 12 мл серной концентрированных кислот, кипятят до разложения фильтра и органических веществ, до окисления хрома (раствор приобретает оранжево-желтую окраску). Затем осаждают цирконий в виде гидроксида и продолжают определение, как описано выше.

Содержание циркония в жидкости и в осадке, мг/л,

где с - содержание циркония, найденное по калибровочному графику, мг; V₁ - объем раствора гидроксида циркония, мл (250 мл); V - объем сточной воды, взятый для анализа, мл; V₂ - объем аликвотной части раствора, взятый для колориметрирования, мл.

Общее содержание циркония определяют суммированием содержания циркония в жидкой и в твердой фазах сточной воды.