Sulfaatti-ionit ovat rikkihapon keskimääräisiä suoloja. Monet näistä yhdisteistä liukenevat hyvin veteen. Normaaleissa olosuhteissa aineet ovat kiinteässä aggregaatiotilassa, niillä on vaalea väri. Monet sulfaatti-ionit ovat sedimenttialkuperää, ne ovat meren ja järven kemiallisia sedimenttejä.
Rakennusominaisuudet
Kiderakenne sallii kompleksisten anionien SO42- sisällön. Kaksiarvoiset metallisulfaatit voidaan erottaa tavallisista yhdisteistä. Esimerkiksi sulfaatti-ionit muodostavat liukenemattomia suoloja yhdistyessään kalsiumin, bariumin ja strontiumkationien kanssa. Nämä sedimentit ovat mineraaleja, joita esiintyy vapaasti luonnossa.
Vedessä oleminen
Lisäksi sulfaatti-ioni muodostuu suolojen hajoamisen aikana, joten näitä ioneja löytyy pintavesistä. Tällaisten yhdisteiden päälähde ovat sulfidien ja rikin kemialliset hapetusprosessit.
Merkittäviä määriä sulfaatti-ioneja pääsee vesistöihin elävien organismien kuoleman sekä maa- ja vesikasvien hapettumisen aikana. Lisäksi niitä löytyy maanalaisista viemäristä.
Bhuomattava määrä sulfaatti-ioneja muodostuu teollisuuden ja maatalouden jätevesissä.
Vähän mineralisoituneelle vedelle on ominaista SO42-ionien läsnäolo. Tällaisista yhdisteistä on myös stabiileja muotoja, joilla on positiivinen vaikutus juomaveden mineralisaatioon. Esimerkiksi magnesiumsulfaatti on liukenematon yhdiste, joka kerääntyy veteen.
Rikkikierron merkitys
Jos analysoimme vedessä olevaa sulfaatti-ionia, on tarpeen huomata sen merkitys rikin ja sen yhdisteiden koko kierrolle luonnossa. Sulfaattia pelkistävien bakteerien vaikutuksesta, ilman pääsyä ilmakehän happeen, se pelkistyy rikkivedyksi ja sulfideiksi. Maavesien hapen läsnäolon vuoksi nämä aineet muuttuvat uudelleen sulfaatteiksi.
Sulfaattia pelkistävien bakteerien vaikutuksesta ja hapen puuttuessa ne pelkistyvät sulfideiksi ja rikkivedyksi. Mutta heti kun happea ilmaantuu luonnonveteen, ne hapettuvat jälleen sulfaatteiksi.
Sadevedessä SO42- ionien pitoisuus saavuttaa 10 mg/kuutiodesimetri. Makeiden vesien os alta tämä luku on noin 50 mg/dm3. Maanalaisissa lähteissä sulfaattien määrällinen pitoisuus on huomattavasti korkeampi.
Pintavesille on ominaista vuodenajan ja rikkihappo-ionien prosenttiosuuden välinen suhde. Lisäksi kvantitatiiviseen indikaattoriin vaikuttavat ihmisen taloudellinen toiminta sekä villieläimissä tapahtuvat pelkistys- ja hapettumisprosessit.
Vaikutus veden laatuun
Sulfaateilla on merkittävä vaikutus juomaveden laatuun. Niiden lisääntynyt pitoisuus vaikuttaa haitallisesti aistinvaraisiin ominaisuuksiin. Vesi saa suolaisen maun, sen sameus lisääntyy. Tällaisten anionien lisääntynyt pitoisuus vaikuttaa haitallisesti ihmiskehossa tapahtuviin fysiologisiin prosesseihin. Ne imeytyvät huonosti vereen suolistosta. Korkeina pitoisuuksina ne antavat laksatiivisen vaikutuksen, häiritsevät ruoansulatusprosesseja.
On mahdollista todeta sulfaattien negatiivinen vaikutus hiuksiin, ärsyttävä vaikutus silmien ja ihon limakalvoihin. Niiden ihmiskeholle aiheuttaman vaaran vuoksi on tärkeää määrittää sulfaatti-ionit ja ryhtyä ajoissa toimenpiteisiin niiden määrän vähentämiseksi juomavedessä. Määräysten mukaan ne eivät saa ylittää 500 mg kuutiosesmetriä kohden.
Anionien määrityksen ominaisuudet vedessä
Laboratoriotutkimukset perustuvat kvalitatiiviseen reaktioon sulfaatti-ionin kanssa Trilon B:llä. Titraus suoritetaan standardin GOST 31940-12 mukaisesti, joka on vahvistettu SO42-:lle. Juoma- ja jäteveden sulfaattianionien pitoisuuden havaitsemiseen liittyvien laboratoriokokeiden suorittamiseksi valmistetaan bariumkloridiliuoksia tietyllä pitoisuudella (0,025 mol per dm3). Lisäksi analyysiin tarvitaan liuoksia: magnesiumsuolat, ammoniakkipuskuri, Trilon B, hopeanitraatti, musta eriokromi T-indikaattori.
Algoritmianalyysivaiheet
Laboratorio käyttää erlenmeyerpulloa, jonka tilavuus on noin 250 ml. 10 ml magnesiumsuolaliuosta lisätään siihen pipetillä. Seuraavaksi analysoituun pulloon lisätään 90 ml tislattua vettä, 5 ml puskuroitua ammoniakkiliuosta, muutama tippa indikaattoria, titraus suoritetaan EDTA:n dinatriumsuolan liuoksella. Prosessi suoritetaan, kunnes väri muuttuu siniseksi punavioletista.
Seuraavaksi määritetään titraamiseen tarvittava EDTA-dinatriumsuolaliuoksen määrä. Luotettavan tuloksen saamiseksi on suositeltavaa toistaa toimenpide 3-4 kertaa. Suorita sulfaattianionipitoisuuden kvantitatiivinen laskelma korjauskertoimella.
Analysoitujen näytteiden valmistelun ominaisuudet titrausta varten
Suoritetaan kahden 100 ml:n tilavuuden näytteen samanaikainen analyysi. On tarpeen ottaa 250 ml:n erlenmeyerpulloja. Laboratoriotyöntekijä syöttää jokaiseen niistä 100 ml analysoitua näytettä. Seuraavaksi niihin lisätään 2-3 tippaa väkevää suolahappoa, 25 ml bariumkloridia ja pullot asetetaan vesihauteeseen. Kuumennus suoritetaan 10 minuuttia, minkä jälkeen analysoidut näytteet on jätettävä 60 minuutiksi.
Sen jälkeen näytteet suodatetaan niin, että suodattimelle ei muodostu bariumsulfaattisakkaa. Suodatin pestään tislatulla vedellä, tarkistetaan, ettei liuoksessa ole kloridi-ioneja. Suorita tätä varten määräajoin laadullinen tarkastusreaktio hopeanitraattiliuoksen kanssa. Jos sameaa ilmaantuu, se osoittaa, että liuoksessa on klorideja.
Aseta sitten suodatin pulloihin, joissa saostus suoritettiin. Kun olet lisännyt 5 ml ammoniakkia, sekoita pullon sisältö lasisauvalla, avaa suodatin ja levitä pohjaa pitkin. Perustuen 5 mg:aan analysoituja ioneja, 6 ml EDTA-dinatriumsuolaa lisätään veteen. Sisältöä kuumennetaan vesihauteessa ja keitetään sitten sähköliesillä, kunnes suodattimen mukana veteen joutunut sakka on liuennut kokonaan.
Lämmityksen kesto ei saa ylittää viittä minuuttia. Analyysin laadun parantamiseksi on tarpeen säännöllisesti sekoittaa pullon sisältöä lasisauvalla.
Kun näyte on jäähtynyt, lisää siihen 50 ml tislattua vettä, 5 ml puskuroitua ammoniakkiliuosta ja muutama tippa alkoholi-indikaattoriliuosta. Seuraavaksi titrataan ylimäärällä sulfaatti- tai magnesiumkloridiliuoksen dinatriumsuolaa EDTA, kunnes muodostuu vakaa violetti sävy.
Johtopäätös
Jäteveteen muodostuu natrium-, kalium- ja sulfaatti-ioneja paitsi erilaisten luonnollisten prosessien, myös ihmisen toiminnan seurauksena. Jotta ravintoon käytetyllä vedellä ei olisi kielteistä vaikutusta eläviin organismeihin, sen sisältämien erilaisten anionien ja kationien määrällistä määrää on seurattava.
Esimerkiksi näytteitä titrattaessa Trilon B:llä on mahdollista suorittaa kvantitatiivisia laskelmia näytteiden sulfaattianionien pitoisuudesta,toteuttaa erityistoimenpiteitä tämän indikaattorin vähentämiseksi (tarvittaessa). Nykyaikaisissa analyyttisissa laboratorioissa juomavesinäytteistä havaitaan myös raskasmetallikationeja, kloorianioneja, fosfaatteja, patogeenisiä mikro-organismeja, joilla on sallittujen pitoisuuksien ylittyessä negatiivinen vaikutus ihmisen fyysiseen ja henkiseen terveyteen.
Tällaisten laboratoriokokeiden tulosten ja lukuisten tutkimusten perusteella analyyttiset kemistit päättelevät, että vesi soveltuu käytettäväksi tai että se tarvitsee lisäpuhdistusta, erityisen kemialliseen vedenpuhdistukseen perustuvan suodatusjärjestelmän käyttöä.
