یونهای سولفات نمکهای متوسط اسید سولفوریک هستند. بسیاری از این ترکیبات در آب بسیار محلول هستند. در شرایط عادی، مواد در حالت جامد از تجمع هستند، رنگ روشن دارند. بسیاری از یونهای سولفات منشأ رسوبی دارند، آنها رسوبات شیمیایی دریایی و دریاچه‌ای هستند.
ویژگی های ساختمان
ساختار کریستالی به محتوای آنیونهای پیچیده SO42- اجازه می دهد. سولفات های فلزی دو ظرفیتی را می توان به عنوان ترکیبات رایج متمایز کرد. به عنوان مثال، یون های سولفات، با کاتیون های کلسیم، باریم، استرانسیم ترکیب می شوند، نمک های نامحلول را تشکیل می دهند. این رسوبات کانی هایی هستند که آزادانه در طبیعت وجود دارند.
بودن در آب
علاوه بر این، یون سولفات در هنگام تفکیک نمک ها تشکیل می شود، بنابراین این یون ها در آب های سطحی یافت می شوند. منبع اصلی چنین ترکیباتی فرآیندهای اکسیداسیون شیمیایی سولفیدها و گوگرد است.
در مقادیر قابل توجهی، یون های سولفات در طول مرگ موجودات زنده، اکسیداسیون موجودات گیاهی زمینی و آبزی وارد بدن آب می شوند. علاوه بر این، آنها در زهکش های زیرزمینی یافت می شوند.
Bمقدار قابل توجهی یون سولفات در پساب های صنعتی و کشاورزی تشکیل می شود.
آب کم معدنی با حضور یون های SO42 مشخص می شود. همچنین اشکال پایداری از چنین ترکیباتی وجود دارد که تأثیر مثبتی بر معدنی شدن آب آشامیدنی دارند. به عنوان مثال، سولفات منیزیم یک ترکیب نامحلول است که در آب تجمع می یابد.
اهمیت در چرخه گوگرد
اگر یون سولفات را در آب تجزیه و تحلیل کنیم، لازم است به اهمیت آن برای چرخه کامل گوگرد و ترکیبات آن در طبیعت توجه کنیم. به دلیل عملکرد باکتری های کاهنده سولفات، بدون دسترسی به اکسیژن اتمسفر، به سولفید هیدروژن و سولفید احیا می شود. به دلیل وجود اکسیژن در آب های خاک، این مواد دوباره به سولفات تبدیل می شوند.
تحت عمل باکتری های کاهنده سولفات و در غیاب اکسیژن به سولفید و سولفید هیدروژن تبدیل می شوند. اما به محض اینکه اکسیژن در آب طبیعی ظاهر شد، آنها دوباره به سولفات اکسید می شوند.
در آب باران، غلظت یون SO42- به 10 میلی گرم در دسی متر مکعب می رسد. برای آب های شیرین، این رقم حدود 50 میلی گرم در دسی متر است3. در منابع زیرزمینی، محتوای کمی سولفات ها به طور قابل توجهی بالاتر است.
آب های سطحی با رابطه بین فصل و درصد یون های اسید سولفوریک مشخص می شوند. علاوه بر این، شاخص کمی تحت تأثیر فعالیت اقتصادی انسان، فرآیندهای کاهش و اکسیداسیونی است که در حیات وحش رخ می دهد.
تاثیر بر کیفیت آب
سولفات ها تأثیر بسزایی بر کیفیت آب آشامیدنی دارند. افزایش غلظت آنها بر خصوصیات ارگانولپتیک تأثیر منفی می گذارد. آب طعم شوری پیدا می کند، کدورت آن افزایش می یابد. محتوای افزایش یافته چنین آنیون ها بر فرآیندهای فیزیولوژیکی که در بدن انسان اتفاق می افتد تأثیر منفی می گذارد. آنها به خوبی از روده به خون جذب نمی شوند. در غلظت های بالا، آنها اثر ملین می دهند، فرآیندهای گوارشی را مختل می کنند.
می‌توان اثر منفی سولفات‌ها را روی مو، اثر تحریک‌کننده روی غشای مخاطی چشم و پوست ایجاد کرد. با توجه به خطری که آنها برای بدن انسان دارند، تعیین یون های سولفات و اقدامات به موقع برای کاهش میزان آنها در آب آشامیدنی مهم است. طبق مقررات، آنها نباید بیش از 500 میلی گرم در دسی متر مکعب باشند.
ویژگی های تعیین آنیون در آب
مطالعات آزمایشگاهی بر اساس واکنش کیفی به یون سولفات با Trilon B است. تیتراسیون مطابق با GOST 31940-12، ایجاد شده برای SO42- انجام می شود. برای انجام آزمایش‌های آزمایشگاهی مربوط به تشخیص محتوای آنیونهای سولفات در آب آشامیدنی و فاضلاب، محلول‌های کلرید باریم با غلظت معین (۰.۰۲۵ مول در هر dm3) تهیه می‌شوند. علاوه بر این، محلول‌هایی برای آنالیز مورد نیاز است: نمکهای منیزیم، بافر آمونیاک، Trilon B، نیترات نقره، نشانگر اریوکروم T سیاه.
الگوریتممراحل تجزیه و تحلیل
آزمایشگاه از فلاسک مخروطی شکل استفاده می کند که ظرفیت آن حدود ۲۵۰ میلی لیتر است. 10 میلی لیتر محلول نمک منیزیم با استفاده از پیپت به آن اضافه می شود. سپس 90 میلی لیتر آب مقطر، 5 میلی لیتر محلول آمونیاک بافر، چند قطره نشانگر به فلاسک آنالیز شده اضافه می شود، تیتراسیون با محلول نمک دی سدیم EDTA انجام می شود. این فرآیند تا زمانی انجام می شود که رنگ از قرمز-بنفش به آبی تغییر کند.
بعد، مقدار محلول نمک دی سدیم EDTA مورد نیاز برای تیتراسیون تعیین می شود. برای به دست آوردن یک نتیجه قابل اعتماد، توصیه می شود این روش را 3-4 بار تکرار کنید. با استفاده از ضریب تصحیح، یک محاسبه کمی از محتوای آنیون های سولفات انجام دهید.
ویژگی های آماده سازی نمونه های آنالیز شده برای تیتراسیون
تجزیه و تحلیل همزمان دو نمونه با حجم 100 میلی لیتر انجام شد. لازم است فلاسک های مخروطی طراحی شده برای 250 میلی لیتر مصرف شود. دستیار آزمایشگاه 100 میلی لیتر از نمونه آنالیز شده را به هر یک از آنها وارد می کند. سپس 2-3 قطره اسید کلریدریک غلیظ، 25 میلی لیتر کلرید باریم به آنها اضافه می شود و فلاسک ها در حمام آب قرار می گیرند. حرارت دهی به مدت 10 دقیقه انجام می شود، سپس لازم است نمونه های آنالیز شده به مدت 60 دقیقه باقی بمانند.
سپس نمونه ها فیلتر می شوند تا هیچ گونه رسوب سولفات باریم روی فیلتر وجود نداشته باشد. فیلتر با آب مقطر شسته می شود، عدم وجود یون کلرید در محلول بررسی می شود. برای انجام این کار، به طور دوره ای یک آزمایش کیفی انجام دهیدواکنش با محلول نیترات نقره اگر ابری ظاهر شود، این نشان دهنده وجود کلرید در محلول است.
سپس فیلتر را در فلاسک هایی قرار دهید که در آن بارندگی انجام شده است. پس از اضافه کردن 5 میلی لیتر آمونیاک، محتویات فلاسک را با یک میله شیشه ای هم بزنید، فیلتر را باز کنید، آن را در ته آن پخش کنید. بر اساس 5 میلی گرم یون آنالیز شده، 6 میلی لیتر نمک دی سدیم EDTA به آب اضافه می شود. محتویات در یک حمام آب گرم می شوند، سپس روی اجاق برقی می جوشانند تا رسوبی که همراه با فیلتر وارد آب شده است کاملاً حل شود.
مدت گرم کردن نباید بیش از پنج دقیقه باشد. برای بهبود کیفیت آنالیز، لازم است که محتویات فلاسک را با یک میله شیشه ای به صورت دوره ای هم بزنید.
پس از سرد شدن نمونه، 50 میلی لیتر آب مقطر، 5 میلی لیتر محلول آمونیاک بافر و چند قطره محلول نشانگر الکل به آن اضافه کنید. سپس، تیتراسیون با مقدار اضافی نمک دی سدیم EDTA محلول سولفات یا کلرید منیزیم انجام می شود تا زمانی که رنگ بنفش پایدار ظاهر شود.
نتیجه گیری
یون های سدیم، پتاسیم، سولفات در فاضلاب نه تنها به دلیل فرآیندهای طبیعی مختلف، بلکه در نتیجه فعالیت های انسانی نیز تشکیل می شوند. برای اینکه آبی که برای غذا استفاده می شود تأثیر منفی بر موجودات زنده نداشته باشد، باید بر میزان کمی آنیون ها و کاتیون های موجود در آن نظارت شود.
به عنوان مثال، هنگام تیتراسیون نمونه ها با Trilon B، می توان محاسبات کمی محتوای آنیون های سولفات در نمونه ها را انجام داد.اقدامات خاصی برای کاهش این شاخص (در صورت لزوم) انجام دهید. در آزمایشگاه‌های تحلیلی مدرن، کاتیون‌های فلزات سنگین، آنیونهای کلر، فسفات‌ها، میکروارگانیسم‌های بیماری‌زا نیز در نمونه‌های آب آشامیدنی شناسایی می‌شوند که در صورت تجاوز از غلظت‌های مجاز، بر سلامت جسمی و روحی فرد تأثیر منفی می‌گذارند.
بر اساس نتایج چنین آزمایش‌های آزمایشگاهی و مطالعات متعدد، شیمی‌دانان تحلیلی به این نتیجه می‌رسند که آب برای مصرف مناسب است یا نیاز به تصفیه اضافی، استفاده از سیستم فیلتراسیون ویژه مبتنی بر تصفیه شیمیایی آب دارد.
