· rodzaje osadów
- krystaliczne: drobnokrystaliczne, grubokrystaliczne
- koloidalne: serowate, galaretowate, hydrofilowe i hydrofobowe
OSADY KRYSTALICZNE: - jest to osad złożony z cząstek o uporządkowanej budowie sieciowej, tworzący podczas rozpuszczania na ogół roztwory rzeczywiste
OSAD KOLOIDALNE – to osady, które po rozpuszczeniu dają roztwory koloidalne.
Uwzględniając stosunek cząstek koloidalnych do fazy rozpraszającej wyróżnia się dwie grupy koloidów:- liofilowe (hydrofile, gdy cieczą jest woda) – odznaczają się zdolnością do tworzenia na swojej powierzchni wielowarstwowej otoczki złożonej z cząsteczek wody – otoczka hydralizacyjna, chętnie łączą się z wodą. Trudno ulegają sączeniu. Przykładami mogą być roztwory białka, skrobi, żelatyny, gumy arabskiej, kwasu krzemowego i innych.- liofibowe (hydrofobowe) – roztwory zoli, które pozbawione są otoczki hydratacyjnej, ponieważ oddziaływanie pomiędzy fazą dyspresywną, a ośrodkiem rozpraszający są bardzo słabe lub wcale nie występuje. Łatwiej ulegają sączeniu. Przykładami mogą być: zole wodorotlenków tlenków metali.
· Różnice we właściwościach osadów krystalicznych i koloidalnych.
· osady koloidalne cechy
- konsystencja serowata lub galaretowata
- duży stopień dysocjacji
- absorbują jony: wspólne z osadem lub tworzą związek trudno rozpuszczalny z jonem osadu
- wolniej opadają na dno
- trudno ulegają sączeniu, przemywaniu
- ulegają dużemu zanieczyszczeniu
· Charakterystyka osadów koloidalnych.
· Właściwości osadów.
- barwa, gęstość, zapach
- zawartość sub. stałych w osadach – sucha masa
- wielkość cząstek
- woda w osadzie
- właściwości reologiczne
- ładunek elektryczny
- opór właściwy.
SUCHA MASA – zawartość sub. stałych w osadzie. Jest sumą liczby zw. organicznych i nieorganicznych; wynosi ok.80%.
WIELKOSC CZĄSTEK – jest to istotny parametr w procesie odwadniania; obecność cząstek koloidalnych utrudnia proces odwadniania
RODZAJE WODY W OSADZIE
- postaci wolnej, czyli nie związanej z cząsteczkami osadu, wtedy usuwana jest na drodze sedymentacji
- woda związana (porowa) uwięziona w porach między cząsteczkami osadu. Jest to woda koloidalna, którą usuwa się po zniszczeniu struktury osadu np. w wirówce
- tzw. woda adhezyjna – przyłączona do powierzchni cząstek osadu.
- woda związana chemicznie – może być usuwana metodami termicznymi (zamrażanie, odparowanie lub suszenie).
WŁAŚCIWOŚCI REOLOGICZNE:
- zależą od lepkości osadu
- lepkość zależy od wartości suchej masy
- przepływ osadu w rurociągu maleje proporcjonalnie do stężenia suchej masy w osadzie.
ŁADUNEK OSADU:
- proces odwodnienia jest utrudniony, gdy ładunek elektryczny jest wysoki
- neutralizacje ładunku przeprowadza się przez zastosowanie polimeru o ładunku kationowym, lub zastosowanie nieorganicznego koagulantu.
INDEKS OSADU:
- określa zdolność osadu do sedymentacji i zagęszczania
- jest to objętość 1g suchej masy osadu po 30min. opadania:
- jeśli IO<100cm3/g suchej masy – osad dobrze sedymentujący
- jeśli IO>100cm3/g suchej masy – zagęszczenie granulacyjne jest utrudnione.
OPÓR WŁAŚCIWY:
- opisuje podatność osadu na odwodnienie
- zmniejszenie oporu właściwego uzyskuje się przez:
· wprowadzenie koagulantów mineralnych (polielektrolitów)
· ogrzewanie
· przemywanie osadów (najczęściej oczyszczonymi ściekami)
· Warunki wytrącania osadów krystalicznych i koloidalnych.
WARUNKI WYTRĄCANIE OSADÓW KOLOIDALNYCH:
- zobojętnienie ładunku koloidów hydrofobowych lub usunięcie otoczki rozpuszczalnika koloidów hydrofilowych
- wytrącenie przeprowadza się w podwyższonej temperaturze z roztworów stężonych w obecności elektrolitów.
WYTRĄCANIE OSADU HYDROFOBOWEGO:
- zobojętnienie ładunku koloidu – proces zobojętnienia polega na dodaniu soli o przeciwnym znaku
- koagulacja – proces łączenia się koloidu, jest nieodwracalna.
OSADY HYDROFILOWE – proces łączenia się cząstek zachodzi wtedy, kiedy zostanie usunięta otoczka, która jest usuwana przez rozpuszczalnik polarny, np. aceton, lub w procesie dehydratacji. Zjawisko dehydratacji koloidu (cząstek) wiąże się ze zjawiskiem uwadniania jonów wprowadzonych z dodatkiem soli. W wyniku dehydratacji następuje łączenie się cząstek w większe. Połączenie to prowadzi do karbonizacji a dalej do wytracenia roztworu koloidalnego. Proces koagulacji koloidu hydrofilowego jest odwracalny. Koloidy hydrofilowe są znacznie trwalsze niż koloidy hydrofobowe.
· Techniki sprzężone w oznaczeniach WWA w wodzie. (Omówić jedną z nich).
- kapilarna chromatografia gazowa z detekcją mas [GC-MS]
- wysokosprawna chromatografia cieczowa z detekcją fluorescencyjną [HPLC-FLD]
- HPLC spektrofotometryczna [HPLC/UV-Vis/DAD]
- HPLC ze spektrofotometrem masowym [HPLC-MS-MS]
Połączenie chromatografii gazowej ze spektrometrem masowym odbywa się w dwuch separatorach:
1. separator Watsona - Biermanna - wykorzystuje się zjawisko większej szybkości efuzji małych cząsteczek gazu nośnego przez porowatą przegrodę, np. ze szkła spiekanego. Cząsteczki helu o małym ciężarze atomowym przechodzą przez porowatą przegrodę szybciej niż cząsteczki związków organicznych, zwłaszcza o dużym ciężarze cząsteczkowym. Cząsteczki, które przeszły przez przegrodę zostają usunięte przez pompę, natomiast większość związków organicznych z niewielką ilością helu dochodzi do źródła jonów.
2. separator Ryhage - gaz nośny wraz z materiałem organicznym wprowadza się przez
cienką dyszę do komory, w której panuje zmniejszone ciśnienie. Cząsteczki helu rozprzestrzeniają się szybciej, opuszczając strumień gazu wylatujący z dyszy. Strumień ten jest następnie kierowany w stronę małego otworu. Przed osiągnięciem go większa część gazu nośnego i niewielka ilość substancji organicznej oddzielają się i zostają usunięte przez pompę rotacyjną, a pozostały wzbogacony materiał organiczny jest odprowadzany do spektrometru masowego.
· Jakich informacji dostarczy znajomość iloczynu rozpuszczalności?
Korzyści wynikające ze znania iloczynu rozpuszczalność:
- można porównać rozpuszczalność poszczególnych związków
- związek o małym iloczynie rozpuszczalności są trudniej rozpuszczalne w wodzie, dlatego ze łatwiej jest przekroczyć ich iloczyn rozpuszczalności
- związki, których iloczyn rozpuszczalności jest większy łatwiej się rozpuszczają bo jest przekroczony iloczyn rozpuszczalności.
Znając wartość iloczynu rozpuszczalności można określić rozpuszczalność – ilość moli jaka rozpuście się w 1 dm3 wody. Rozpuszczalność może być wyrażona w jednostkach masy w 1 dm3 wody.
Znając iloczyn rozpuszczalności można oznaczyć, ile potrzebujemy wody aby rozpuścić osad.
· Wyjaśnić pojęcie utlenialności wody oraz podać metody jej określania
Utlenialność to wielkość wyrażająca ilość tlenu potrzebną do utlenienia substancji organicznych zawartych w wodzie. Jest to umowny wskaźnik określający zużycie nadmanganianu potasu (KMnO4) przez łatwo utleniające się substancje chemiczne, np. siarkowodór, siarczyny, azotyny. Utlenialność wody wynosi od 4 mg O2/dm3 dla wód czystych do kilkuset mg O2/dm3 dla wód zanieczyszczonych.
Sposoby oznaczania utlenialności:
- oznaczenie zredukowanego tlenu
- oznaczenie zawartości substancji redukujących tlen (reduktorów):
*organiczne (aldehydy, niektóre kwasy)
*nieorganiczne (jony metali zredukowanych)
· podział wód ze względu na utlenialność
- głębinowe: 2mg O2/dm3
- do picia: 3 mgO2/ dm3
- leśne i bagienne 400mgO2/dm3
· Wyjaśnić pojęcie utlenialności wody. (klasyfikacja wody pod względem utlenialności).
PODZIAŁ:
- do picia: 3 mg O2/ dm3
- leśne i bagienne 400mg O2/dm3
· jakimi metodami oznacza się miedź
WAGOWO, ELEKTROLITYCZNIE, KOLORYMETRYCZNIE, JODOMETRYCZNIE-
metodą pośrednią. Do lekko kwaśnego roztworu o pH 4-5 dodaje się nadmiar KI. Miedź redukuje się do miedzi (I), utleniając jony jodkowe do jodu, który miareczkuje się mianowanym roztworem Na2S2O3 2 Cu2+ + 4 I- → 2 CuI + I2
Potencjał normalny układu I2/2I- jest wyższy niż potencjał układu Cu2+/Cu+, ale wskutek
wytrącenia się trudnorozpuszczalnego osadu Cul, potencjał układu Cu2+/Cu+ ulega znacznemu podwyższeniu do ok.0,76 V i dlatego zachodzi reakcja ilościowego utleniania jodków. Reakcja ta jest odwracalna i dlatego potrzebny jest duży nadmiar jodku potasu (ok. 40-60-krotny). Miareczkowanie należy prowadzić dość szybko, aby zapobiec utlenieniu jodków tlenem powietrza (jony Cu2+ katalizują tę reakcję). W roztworze nie powinno być
chlorków tworzących kompleksy z jonami miedzi.
· jak oznaczamy jony w wodzie w jednym zadaniu Fe
- manganometrycznie:2KMnO4 + 10 FeSO4 + 8H2SO4 -> 2MnSO4 + 5 Fe2(SO4)3 +8 H2O
-kalorymetrycznie, metodą rodankową
· jakimi metodami oznacza się twardość ogólną wody.
- metoda wagowa – polega na oddzielnym wagowym oznaczeniu zawartości Ca i Mg. Po zsumowaniu tych wartości otrzymuje się twardość ogólną wody.
- metoda palmitynianowa – czynnikiem miareczkującym jest alkoholowy roztwór palmitynianiu potasu. Oznaczenie polega na strąceniu trudno rozpuszczalnego osadu palmitynianu wapnia i magnezu. Po ilościowym związaniu jonów wapnia i magnezu nadmiar
palmitynianu potasu ulega hydrolizie, zmieniając odczyn wody na zasadowy, co w obecności fenoloftaleiny powoduje zabarwienie na różowo.
- metoda mydlana – polega na określeniu ilości mianowanego alkoholowego roztworu mydła potasowego, wskaźnikiem jest utrzymująca się piana
- metoda Wartha – Pfeifera.
-metoda wersenianowa - oznacza się łącznie zawartość jonów Ca2+ i Mg2+ przez miareczkowanie próbki wody roztworem(EDTA)w obecnosci czerni eriochromowej T jako wskaźnika. Jony Ca i Mg w roztworze wodnym o ph ok10 tworzą z czernią zw. kompleksowy barwy czerwonej. Jest on mniej trwały niż kompleks z wersenianem diodowym. Podczas miareczkowania, po związaniu wszystkich jonów Ca i Mg w roztworze jego barwa zmienia się z czerwonej na niebieską. Zmiana ta jest wyraźna przy dostatecznej ilości jonów Mg.
· Czynniki wpływające na pojemność kolumn.
- wielkość ziaren (przy drobnym ziarnie przebicie występuje później niż przy grubym)
- stosunek wysokość do średnicy (gdy stosunek jest mniejszy od 10 wówczas pojemność kolumny rośnie ze wzrostem wysokości)
- szybkość przepływu (ze wzrostem szybkości przepływu maleje pojemność przebicia)
· WWA
▪ wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne. Suma WWA nie może przekraczać 10-4 mg/l. W wodzie występują w wyniku desorpcji z osadów wodociągowych. Mogą występować w wodach naturalnych, do których dostają się ze ściekami z koksowni i gazowni, procesów spalania.
Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne, występujące w środowisku człowieka, pochodzą głównie ze źródeł antropogennych. WWA powstają jako produkty uboczne w wielu procesach chemicznych. Zasadniczo każdy proces, związany z silnym ogrzewaniem lub niecałkowitym spalaniem związków organicznych, może być źródłem emisji WWA, również pozaprzemysłowym /spalarnie odpadów, pożary lasów, spaliny pojazdów mechanicznych/. Odrębnym źródłem WWA jest palenie tytoniu, przy czym zarówno bierne jak i czynne palenie jest istotnym czynnikiem ryzyka nowotworowego.
Występowanie WWA we wszystkich elementach środowiska człowieka: w powietrzu, w
wodzie, w glebie oraz żywności powoduje, że narażenie na ich działanie ma charakter powszechny. Dostają się do organizmu ludzkiego różnymi drogami: podczas spożywania
pokarmów, drogą inhalacyjną oraz przez skórę.
· co to jest twardość wody
Twardość wody - jest to cecha wody, będąca funkcją stężenia soli, wapnia, magnezu i innych metali, które są zdolne do tworzenia soli na wyższym niż pierwszy stopniu utlenienia.
Twardość węglanowa (Tw) zwana też przemijającą spowodowana jest obecnością kwaśnych węglanów wapnia i magnezu. Twardość tę można usunąć przez zagotowanie wody.
Twardość niewęglanowa (Ts) spowodowana jest zawartością w wodzie chlorków, azotanów, siarczanów, krzemianów i innych rozpuszczalnych soli wapnia i magnezu.Twardość ogólna (To) jest sumą twardości węglanowej i niewęglanowej
- stężenie jonów głównie wapnia i magnezu
· Podział metod chromatograficznych.
Chromatografia to technika analityczna lub preparatywna służąca do rozdzielania lub badania składu mieszanin związków chemicznych. PODZIAŁ:
chromatografia cienkowarstwowa - w której fazę rozdzielczą stanowi cienka warstwa żelu naniesiona na sztywną płytkę. Na tak spreparowaną płytkę nanosi się próbkę roztworu, po czym na skutek działania sił kapilarnych, grawitacji lub pola elektrycznego następuje przepływ i rozdział mieszaniny; chromatografia bibułowa - w której fazę rozdzielczą stanowi pasek lub arkusz bibuły filtracyjnej lub specjalnego typu bibuły chromatograficznej;
chromatografia kolumnowa - w której faza rozdzielcza jest umieszczona w specjalnej kolumnie, przez którą przepuszcza się następnie roztwór badanej mieszaniny. Przepływ roztworu przez kolumnę można wymuszać grawitacyjnie lub stosując różnicę ciśnień na wlocie i wylocie kolumny;
chromatografia gazowa(GS)-rozdział gazów lub cieczy zachodzi w kolumnach zawierających absorbent, przez który przepływa neutralny gaz np. azot, powodując rozdział mieszaniny analizowanych związków.
Chromatografia cieczowa- rozdział odbywa się podobnie jak w chromatografii kolumnowej, z tym ze posuwanie się fazy cieklej jest wymuszone wysokim ciśnieniem.
Inne odmiany technik chromatograficznych to: jonowymienna, enzymatyczna, osadowa.
· Wykorzystanie chromatografii cienkowarstwowej w analizie procesowej.
- wykrywanie witaminy C w owocach cytrusowych
- analiza karotenoidów
- analiza związków fenolowych
- do rozdziału niemal wszystkich grup związków ważnych biologicznie.
· Zasada oznaczeń za pomocą chromatografii cienkowarstwowej.
Rolę nośnika ogrywa tu płytka szklana lub plastikowa powleczona jednostronnie cienką warstewką sorbentu. Na pkt-y. startowe nanosi się ok..5-500 ug analizowanej substancji. Wywołanie chromatografu odbywa się sposobami chemicznymi lub fizykochemicznymi. Jeśli analizowane zw. są bezbarwne, ale swiecą w zakresie UV to można zaobserwować w odpowiednich miejscach fluoryzujące plamki, które zaznacza się ołówkiem aby utrwalić i udokumentować przeprowadzoną analizę.
· Scharakteryzować zasadę oznaczeń spektrofluorymetrii, podać opis budowy i charakterystykę poszczególnych elementów.
1.źródło promieniowania- łukowe lampy ksenonowe, lasery atomowe, jonowe i barwnikowe
2.wybór długości fali promieniowania wzbudzającego ( monochromator1)
3.próbka
4.wybór długości fali promieniowania emitowanego (monochromator2 pod katem 90 do próbki)
5.detektor- są nimi powielacze lub detektory wielokanałowe
6.rejestrator komputer
Monochromatorami mogą być filtry lub siatki dyfrakcyjne. Zadaniem monochromatora jest wybór wiązki światła o danej długości fali.
Próbka powinna być w formie roztworu i jest wprowadzana do kuwet kwarcowych.
Dobór optymalnych warunków oznaczenia:
-dobór przyrządu i jego kalibracja
-przygotowanie próbek do pomiaru
-wybór analityczny długości fali
Zakres oznaczeń zawartości Be (II) i Sn (II) w próbie wody metoda spektrofluorometryczna:
1.zatężenie próby do określonej objętości
2.przygotowanie roztworów wzorcowych Be2+ i Sn2+
3.wykonanie pomiaru intensywności fluorescencji próbek zawierających rożne ilości berylu lub cyny oraz próbek badanej wody
4.wyznaczenia zawartości Be2+ lub Sn2+ w oparciu o krzywe wzorcowe.
Trwałość kompleksu z cyna jest największa przy pH=3 a kompleksu z berylem przy pH=12.Poprzez odpowiednie pH jesteśmy w stanie oznaczyć oba związki bez wcześniejszego rozdziału.
· Rodzaje detektorów spektrofotometrycznych.
...
monc1a