Меню

Минеральный состав воды или что должно быть на этикетке

Минеральный состав воды или что должно быть на этикетке

Минеральный состав воды

Автор: Марина Чигорина
Для любителей выпить вкусной водички (инструкция по применению)

На что полагаются среднестатистические покупатели, выбирая бутилированную воду? Самые здравомыслящие — на рекомендации знакомых и собственный опыт. Любители новизны и экспериментов — на рекламу. Ну, а кто-то, кому вечно некогда – может схватить первую попавшуюся бутылку с яркой этикеткой. И только очень, очень немногие удосужатся прочесть, что же на этой этикетке написано. И правильно сделают!

Как правильно читать этикетки

Кто-то скажет: что за вопрос? Конечно, у нас страна всеобщей победившей грамотности. Тогда прочитайте, что написано мелким шрифтом на стандартной, обычной этикетке бутилированной воды (или что должно быть там написано): анионы мг/л, катионы мг/л, общая минерализация мг/л, жёсткость мг/л…

Хотите знать о воде всё? Это невозможно!
Самые важные факты мы собрали в статье — «Структура воды. »

Что должно быть на этикетке?

Информация то может быть и исчерпывающая, но малопонятная. Без специальных знаний ориентироваться в анионах-катионах сложно. По ГОСТу на этикетке так же должны быть прописаны общие сведения:

  • когда была изготовлена (разлита) вода;
  • назначение и способ применения;
  • срок годности (и не удивляйтесь, у питьевой воды тоже есть срок годности);
  • ТУ и информация о сертификации;
  • вид (артезианская, ключевая, озёрная, ледниковая и т.д.);
  • тип (газированная или не газированная);
  • категория (столовая, минеральная и т.п.);
  • группа (указывает химический состав);
  • ну, и, естественно, название и товарный знак (если он есть).

Зачем нужны катионы и анионы ?

Абсолютно чистой, без примесей (а вернее, без растворенных в ней солей, кислот, щелочей и газов) воды в природе не существует. Абсолютно чистую Н2О можно получить только в специальных лабораторных или заводских условиях. Но химически чистая вода (дистиллят) – мёртвая вода; для нормальной жизнедеятельности она не годится, ее постоянное употребление может привести к серьезным заболеваниям.
Например, отсутствие катионов кальция и магния в питьевой воде приводит к нарушениям опорно-двигательного аппарата и заболеваниям сердечнососудистой системы. Большое значение играют и другие катионы (положительно заряженные частицы):
Катионы натрия отвечают за обмен веществ. Нехватка натрия приводит к головным болям, общей слабости.

  • Калий – регулирует количество жидкости в организме, от его содержания зависит кровяное давление, состояние мышечных тканей (в том числе сердечных мышц) и нервной системы. Дефицит калия приводит к мышечным спазмам (судорогам), повышенной раздражительности.
  • Магний – без этого катиона в организме не усваиваются углеводы, он стабилизирует работу сердца.
  • Железо – если его не хватает, то может начаться анемия, воспалительные процессы в почках, гастриты.
  • Кальций — не позволяет накапливаться холестерину в крови, этот элемент необходим для формирования скелета. Так же кальций имеет противоаллергические и противовоспалительные свойства. Недостаток кальция — одна из главных причин возникновения остеопороза.
  • Селен – выводит тяжёлые металлы, регулирует работу иммунных систем.

Источник

Состав жесткой воды катионы и анионы таблица

Минеральный состав воды отражает результат взаимодействия воды как физической фазы и среды жизни с другими фазами (средами): твердой, т.е. береговыми и подстилающими, а также почвообразующими минералами и породами; газообразной (с воздушной средой) и содержащейся в ней влагой и минеральными компонентами. Кроме того, минеральный состав воды обусловлен целым рядом протекающих в разных средах физико-химических и физических процессов – растворения и кристаллизации, пептизации и коагуляции, седиментации, испарения и конденсации и др. Большое влияние на минеральный состав воды поверхностных водоемов оказывают протекающие в атмосфере и в других средах химические реакции с участием соединений азота, углерода, кислорода, серы и др.

Ряд показателей качества воды так или иначе связан с определением концентрации растворенных в воде различных минеральных веществ. Содержащиеся в воде минеральные соли вносят разный вклад в общее солесодержание, которое может быть рассчитано суммированием концентраций каждой из солей. Пресной считается вода, имеющая общее солесодержание, или минерализацию, не более 1 г/л. Среди пресных вод, в зависимости от величины солесодержания (в мг/л), выделяют воды ультрапресные (менее 100), маломинерализованные (100–200), среднеминерализованные (200–500) и повышенной минерализации (500–1000) [21]. При величине солесодержания от 1 до 25 г/л воду считают солоноватой. Можно выделить две группы минеральных солей, обычно встречающихся в природных водах (табл. 8).

Основные компоненты минерального состава воды

Компонент минерального состава воды Предельно допустимая концентрация (ПДК)*
ГРУППА 1
1. Катионы:
Кальций (Ca 2+ ) 200 мг/л
Натрий (Na + ) 200 мг/л
Магний (Mg 2+ ) 100 мг/л
2. Анионы:
Гидрокарбонат (HCO3 ) 1000 мг/л
Сульфат (SO4 2– ) 500 мг/л
Хлорид (Cl – ) 350 мг/л
Карбонат (CO3 2– ) 100 мг/л
ГРУППА 2
1. Катионы:
Аммоний (NH4 + ) 2,5 мг/л
Тяжелые металлы (сумма) 0,001 ммоль/л
Железо общее (сумма Fe 2+ и Fe 3+ ) 0,3 мг/л
2. Анионы:
Нитрат (NO3 ) 45 мг/л
Ортофосфат (PO4 3– ) 3,5 мг/л
Нитрит (NO2 ) 0,1 мг/л
Читайте также:  Армия турецкая численность вооружение фото

Как видно из табл. 8, основной вклад в минеральный состав вносят соли 1-й группы (они образуют так называемые «главные ионы»), которые определяют в первую очередь. К ним относятся хлориды, карбонаты, гидрокарбонаты, сульфаты. Соответствующими катионами для названных анионов являются калий, натрий, кальций, магний. Соли 2-й группы также необходимо учитывать при оценке качества воды, т.к. на каждую из них установлено значение ПДК, хотя они вносят незначительный вклад в солесодержание природных вод.

Соотношение концентрации в воде главных ионов (в ммоль/л) определяет типы химического состава воды. В зависимости от преобладающего вида анионов (>25% эквивалента при условии, что суммы ммоль анионов и катионов принимаются равными 50% соответственно каждая) различают воды гидрокарбонатного класса (концентрация НСО3 > 25% экв. анионов), сульфатного (SO4 2– >25% экв.), хлоридного (Cl – >25% экв.). Иногда выделяют также воды смешанных, или промежуточных, типов. Соответственно, среди катионов выделяются группы кальциевых, магниевых, натриевых или калиевых вод.

Минерализация воды имеет важнейшее значение при характеристике химического состава вод. Анализы воды на содержание минеральных компонентов проводят в различные периоды: для поверхностных вод – в зимнюю межень, весеннее половодье (пик), летне-осеннюю межень, летне-осенний паводок; для вод заболоченных участков – в зимнюю межень и весеннее половодье, для почвенных вод – в зимнюю межень, весеннее половодье и летне-осеннюю межень.

Концентрации растворенных в воде минеральных солей определяют, как правило, химическими методами – титриметрическим, колориметрическим. Концентрации некоторых компонентов (например, катионов натрия, калия) в воде можно оценить расчетными методами, имея данные о значениях концентраций других катионов и анионов.

* ПДК приведены для воды поверхностных источников хозяйственно-питьевого назначения.

Источник



Подземных вод

Основной формой выражения результатов химического анализа воды является весовая ионная форма, которая является исходной для получения других форм выражения химических анализов воды. В этой форме в виде соответствующих таблиц результаты анализов проб воды поступают в производственные организации (см. табл. 3.4).

Результаты химического анализа подземных вод

Катионы, мг/л Анионы, мг/л Растворенные газы, мг/л
+
42,9 13,2 47,6 195,2 74,1 15,9 13,2

Для полного выявления свойств воды и точного представления о соотношении ионов результаты анализов переводят из весовой в эквивалентную форму – в миллиграмм-эквиваленты ионов в 1 л.

Для перевода мг/л в мг/экв в 1 л воды необходимо количество каждого иона разделить на его эквивалентный вес (частное от деления ионного веса на валентность).

Например, по данным анализа, содержание составляет 42,9 мг/л. Атомный вес – 40,08, валентность – 2, то эквивалентный вес этого иона буде равен 40,08 : 2 = 20,04. Значит, в эквивалентной форме выражение анализа содержание кальция будет составлять 42,9 мг/л : 20,04 = 2,14 мг-экв/л.

Вместо деления на эквивалентный вес часто производят умножение количества миллиграммов иона в 1л на величину, обратную эквивалентному весу. Эта величина называется пересчетным коэффициентом. Так, пересчетный коэффициент для будет составлять 1:20,04 = 0,0499. Пересчетные коэффициенты наиболее часто встречающихся ионов приведены в таблице 3.5.

Пересчетные коэффициенты основных катионов и анионов

Пересчетный коэффициент Катионы Анионы
0,0499 0,0822 0,0438 0,0256 0,0164 0,0208 0,0282 0,0333

Для выражения результатов химического анализа в процент-эквивалентной форме сумму катионов и сумму анионов в миллиграмм-эквивалентной форме принимают за 100 % каждую. Далее с помощью пропорции определяют процентное содержание каждого катиона и аниона.

Так как вода является природным химическим раствором, находящимся в подвижном равновесии, то ионы противоположного знака взаимодействуют друг с другом, как уже говорилось, в эквивалентных количествах.

Поэтому сумма катионов в эквивалентной форме должна равняться сумме анионов. Если суммы не равны, то либо пересчет сделан неправильно, либо анализ проведен не точно. Допустимое расхождение сумм анионов и катионов не должно превышать 5 %.

Результаты пересчетов результатов химического анализа воды приведены в таблице 3.6.

Результаты обработки химического анализа подземных вод

Форма выражения анализа Анионы Сумма Катионы Сумма Жесткость Минерализация Водородный показатель pH Растворенные газы Название воды
Na + + K + мг-экв/л град
мг/л 195,2 74,1 15,9 42,9 13,2 47,6 7,2 13,2 Сульфатно-гидрокарбонатная Натриевокалиевая кальциевая
мг-экв/л 3,20 1,54 0,45 5,19 2,14 1,09 1,22 5,31 3,23 9,03
% мг-экв/л 61,7 29,7 8,6 40,3 20,4 39,3

Для систематизации химических анализов подземных вод используются многочисленные классификации, графические методы изображения состава подземных вод и формулы. Однако в настоящее время отсутствует единая классификация химического состава подземных вод. В связи с этим, предлагается большое количество классификаций вод по их ионному и компонентному составу, химическим свойствам и др.

Рассмотрим наиболее распространенные классификации подземных вод по их химическому составу и свойствам.

Минерализация воды – это сумма всех найденных при химическом анализе воды минеральных веществ. О величине минерализации судят по сухому остатку, который получается после выпаривания определенного объема воды и выпаривания его при температуре 110 °С. Минерализация выражается в мг/л и г/л.

Читайте также:  Политика Александра I таблица

По величине минерализации природные воды подразделяются на 6 групп (см. табл. 3.7).

Классификация природных вод по величине минерализации

Группа природных вод Минерализация, г/л
Сверхпресные менее 0,2
Пресные 0,2−1,0
Слабосолоноватые 1–3
Сильносолоноватые 3−10
Соленые 10−35
Рассолы более 35

По величине минерализации вода, химический анализ которой представлен в табл. 3.6, относятся к пресным.

Водородный показатель (pH) показывает концентрацию водородных ионов принято выражать показателем pH, представляющим собой отрицательный десятичный логарифм концентрации иона Н + : pH = −lg [Н + ]. Практически показатель pH равен показателю степени концентрации ионов водорода взятому с обратным знаком. По величине водородного показателя природные воды подразделяются на 7 групп (см. табл. 3.8).

Классификация природных вод по величине водородного показателя

Группа природных вод Водородный показатель (pH)
Сильнокислые менее 1,9
Кислые 1,9−4,0
Слабокислые 4,1−6,9
Нейтральные
Слабощелочные 7,1−8,2
Щелочные 8,3−10,3
Сильнощелочные более 10,3

По величине водородного показателя вода относится к слабощелочным.

Жесткость воды обуславливается содержанием в воде ионов и . Для вод, используемых в хозяйственных и технических целях, жесткость имеет большое значение. Величина жесткости выражается в мг-экв/л, либо в немецких градусах (1 мг-экв/л равен 2,8 немецких градусов).

Различают общую, временную (устранимую) и постоянную (неустранимую) жесткость воды.

Общая жесткость определяется суммарным содержанием в воде ионов и . Временная жесткость обусловлена наличием в воде гидрокарбонатных и карбонатных солей кальция и магния. Для ее определения сравнивают между собой содержание в воде и сумму и . В том случае, если содержание гидрокарбонатного иона больше суммы ионов кальция и магния, то величина устранимой жесткости будет равна сумме этих ионов и наоборот. Постоянная жесткость равна разности между величинами общей и временной жесткости.

По величине общей жесткости природные воды подразделяются на 5 групп (табл. 3.9).

Классификация природных вод по величине общей жесткости

Группа природных вод Общая жесткость, мг-экв/л
Очень мягкие менее 1,5
Мягкие 1,5−3,0
Умеренно жесткие 3,1−6,0
Жесткие 6,1−9,0
Очень жесткие более 9,0

Общая жесткость воды, результаты химического анализа которой представлены в табл. 6.1, будет равна 3,23 мг-экв/л или 9,03 °С, временная жесткость также будет равна 3,23 мг-экв/л (т.к. 2+ , более 1000 мг/л. Бетон при этом вспучивается и разрушается.

Общекислотная агрессивность выражается в виде разрушения металлических частей сооружений и установок подземными водами с водородным показателем (рН) менее 7.

Рассматриваемая подземная вода проявляет углекислую агрессивность, так как содержание СО2 превышает значение 3 мг/л.

Источник

Состав жесткой воды катионы и анионы таблица

Библиографическая ссылка на статью:
Сагдеев М.А., Чигринева Н.А., Сальникова В.И. Определение содержания катионов и анионов в питьевой воде методом капиллярного электрофореза // Современные научные исследования и инновации. 2017. № 3 [Электронный ресурс]. URL: https://web.snauka.ru/issues/2017/03/79588 (дата обращения: 13.07.2021).

Питьевая вода – это вода, предназначенная для ежедневного и безопасного пользования человеком и другими живыми организмами. Она должна иметь строго регламентированный стандарт по составу и свойствам, а также характеризоваться пониженным содержанием солей и сухого остатка. Вода из пресных источников чаще всего непригодна для питья, и для того чтобы она соответствовала санитарным нормам и правилам, её очищают и подготавливают.

Цель данной работы – оценка содержания различных ионов в питьевой воде различных районов Оренбургской области.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

– провести анализ литературы, научных и технических достижений в мировой практике по исследованию содержания катионного и анионного состава воды;

– определить содержание катионов и анионов в питьевой воде Оренбургской области методом капиллярного электрофореза;

– сравнить полученные результаты по содержанию катионов и анионов в воде с предельно–допустимыми концентрациями.

В качестве пунктов пробоотбора были выбраны следующие: г. Новотроицк, г. Орск, Илекский и Новосергиевский районы. Пробы воды отбирались согласно ГОСТу31862-2012 «Вода питьевая. Отбор проб» [1]. В каждом населенном пункте отбирали по 5 проб. В исследуемых образцах определяли содержание анионов (Cl — , NO2 — , SO4 2- , NO3 — , F — , PO4 3- ) и катионов (NH3 + , K + , Na + , Mg 2+ , Ba 2+ , Ca 2+ ) методом капиллярного электрофореза [2, 3].

Метод капиллярного электрофореза реализуется за счёт разделения заряженных компонентов сложной смеси в кварцевом капилляре под действием приложенного электрического поля [4].

Небольшое количество анализируемого раствора вводят в капилляр, предварительно заполненный нужным буферным раствором-электролитом.

Далее к концам капилляра подают высокое напряжение (до 30кВ) и компоненты смеси с разной скоростью в зависимости от заряда и массы начинают двигаться к зоне детектирования. Информация о прохождении зоны детектирования оцифровывалась и передавалась на компьютер, в виде пиков на электрофореграмме.

Полученная последовательность пиков называется электрофореграммой; качественной характеристикой вещества является время миграции, а количественной – высота или площадь пика, пропорциональная концентрации вещества. Обработка полученных электрофореграмм была проведена в программе “Мультихром”.

Читайте также:  Органические вещества состав и функции таблица

Первым этапом в работе была подготовка буферных растворов. Рабочий буферный раствор для определения неорганических анионов состоит из смеси 2,2-дигидроксиэтиламин (основание) и хромовой кислоты с добавкой катионного ПАВ бромида (или гидроксида) цетилтриметиламмония ЦТАБ или ЦТАОН. Анионы мигрируют в зону детектирования в следующем порядке: хлорид, нитрит, сульфат, нитрат, фторид, фосфат.

В результате проведенных исследований было установлено, что содержание ионов хлора наименьшее в воде г. Орска и составляет 69,66 мг/мл, а наибольшее в воде г. Новотроицка – 157,72 мг/мл (таблица 1). Полученные значения не превышают ПДК (350 мг/мл).

Таблица 1 – Содержание анионов в питьевой воде

Содержание нитритов минимально в г. Новотроицке (0,00071 мг/мл). Содержание сульфитов, нитратов, фторидов и фосфатов также не превышает ПДК.

Известно [4], что для регистрации пиков катионов, применяют косвенное детектирование, т.е. в состав ведущего электролита вводят поглощающий катион бензимидазола (БИА) в концентрации 0,01 М, которая обеспечивает необходимую оптическую плотность исходного раствора. При разделении катионы пробы эквивалентно замещают в растворе катион бензимидазолия, что в итоге приводит к снижению оптической плотности в зоне каждого катионного компонента.

При электрофорезе в зону детектирования первыми мигрируют катионы калия и аммония. Их электрофоретическая подвижность одинакова, и на электрофореграмме без специальных мер, они выходят одним пиком. Для того чтобы идентификация катионов калия и аммония была возможна, в состав буферного раствора вводят добавку вещества под названием 18-краун-6.18-краун-6 – это макроцикл с гидрофильной внутренней полостью, размер которой практически идентичен размеру ионного радиуса иона калия. В результате взаимодействия краун эфира с катионом калия образуется комплекс, система “гость» – «хозяин”, где “гостем” является катион калия, а “хозяином” – молекула краун-эфира. В результате образования комплекса, подвижность ионов калия снижается, а подвижность других катионов остается без изменений. После миграции катионов калия и аммония с хорошим разрешением мигрируют пики натрия, магния, бария и кальция.

В таблице 2 представлены результаты исследований катионного состава воды. Видно, что содержание катиона аммония наибольшее в питьевой воде г. Орска, а наименьшее в Новосергиевском районе. Все исследуемые образцы характеризуются низкими значениями концентраций катионов калия и натрия. Минимальное значение содержания катиона бария обнаружено в воде Новосергиевского района 0,033 мг/л, при ПДК = 0,7 мг/л.

Таблица 2 – Содержание катионов в питьевой воде

Общая жесткость (ммоль/л)

Общая жесткость воды отражает суммарное содержание ионов кальция и магния. Жесткая вода мало пригодна для хозяйственно-бытовых нужд. Все исследуемые образцы характеризуются мягкой водой со средним значением показателя жесткости 2,3 ммоль/л, что соответствует установленным гигиеническим нормам (СанПиН 2.1.4.1074–01) [5]. Использование слишком мягкой воды может приводить к коррозии труб, так как, в этом случае отсутствует кислотно–щелочная буферность, которую обеспечивает гидрокарбонатная жёсткость. Потребление жёсткой или мягкой воды обычно не является опасным для здоровья, хотя есть данные о том, что высокая жёсткость способствует образованию мочевых камней, а низкая – незначительно увеличивает риск сердечно–сосудистых заболеваний [6, 7].

Заключение

Результаты исследований свидетельствуют, что показатели качества питьевых вод в целом находятся в пределах нормы. Обнаружены низкие значения концентраций катионов калия и натрия во всех отобранных пробах. Мягкой водой со средним значением показателя жесткости 2,3 ммоль/л характеризуются питьевые воды изученных населенных пунктов.

Библиографический список

  1. ГОСТ 31862-2012. Вода питьевая. Отбор проб.- Введ. 2014-01-01.-Москва: Стандаринформ, 2013. -7с.
  2. ГОСТ 31867-2012. Вода питьевая. Определение содержания анионов методом хроматографии и капиллярного электрофореза. – Введ.2005-01-01. –Москва: ИПК Издательство стандартов, 2004.-10с.
  3. ГОСТ 31869-2012.Вода. Методы определения содержания катионов (аммония, бария, калия, кальция, лития, магния, натрия, стронция) с использованием капиллярного электрофореза. – Введ. 2014-01-01. – Москва: Стандаринформ, 2013. -17с.
  4. Комарова Н. В. Практическое руководство по использованию систем капиллярного электрофореза «КАПЕЛЬ»/ Н.В.Комарова, Я.С.Каменцев, — СПб.: ООО «Веда», 2006. — 212 с.
  5. Санитарные нормы и правила СанПиН 2.1.4.1074 – 01. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем водоснабжения. – М: Минздрав РФ, 2001. – 89 с.
  6. Голдовская-Перистая Л. Ф. Гигиеническая оценка качества питьевой воды централизованной системы водоснабжения Белгородской области по некоторым химическим показателям /Л.Ф. Голдовская-Перистая., В.А. Перистый, А.А. Шапошников // Научные ведомости БелГУ. Серия: Естественные науки. 2008. №3 (43)
  7. Косинцев В. И. Применение щелочных растворов и волокнистых фильтров для умягчения воды/В.И.Косинцев, В.М. Беляев, М.В.Куликова М, Н.В. Прокудин, Н.В. Маланова, Н.А. Шадская// Современные наукоемкие технологии. 2010. №7 С.79-80.

Количество просмотров публикации: Please wait

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться:
Регистрация

&copy 2021. Электронный научно-практический журнал «Современные научные исследования и инновации».

Источник