ГОСТ Р 52407-2005
Группа Н09
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ВОДА ПИТЬЕВАЯ
Методы определения жесткости
Drinking water. Methods of hardness determination
___________________________________________________________
ОКС 13.060.20
ОКП 01 3100
Дата введения 2007-01-01
Предисловие
Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ "О техническом регулировании", а правила применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р 1.0-2004* "Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения"
Сведения о стандарте
1 РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 343 "Качество воды" (ГУП "Центр исследования и контроля воды", ФГУП "ВСЕГИНГЕО", ФГУП "ВНИИстандарт", ООО "Протектор")
2 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 20 декабря 2005 г. N 317-ст
3 В настоящем стандарте учтены основные нормативные положения следующих международных стандартов ИСО:
ИСО 6059-1984* "Качество воды. Определение суммарного содержания кальция и магния. Титриметрический метод с применением ЭДТА" (ISO 6059-1984 "Water quality - Determination of the sum of calcium and magnesium - EDTA titrimetric method" (раздел 4 настоящего стандарта);
ИСО 7980-1986 "Качество воды. Определение кальция и магния. Атомно-абсорбционный спектрометрический метод" (ISO 7980-1986 "Water quality - Determination of calcium and magnesium - Atomic absorption spectrometric method") (пункт 5.1 настоящего стандарта);
ИСО 11885-1996 "Качество воды. Определение 33 элементов методом атомной эмиссии с индуктивно связанной плазмой" (ISO 11885-1996 "Water quality - Determination of 33 elements by inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy") (пункт 5.2 настоящего стандарта)
4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
5 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Июль 2007 г.
Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте национального органа Российской Федерации по стандартизации в сети Интернет
Введение
Жесткость воды является одним из основных показателей, характеризующим применение воды в различных отраслях.
Жесткостью воды называется совокупность свойств, обусловленных содержанием в ней щелочноземельных элементов, преимущественно ионов кальция и магния.
В зависимости от рН и щелочности воды жесткость выше 10 °Ж может вызывать образование шлаков в распределительной системе водоснабжения и накипи при нагревании. Вода жесткостью менее 5 °Ж может оказывать коррозионное воздействие на водопроводные трубы. Жесткость воды может влиять и на применяемость для потребления человеком с точки зрения ее вкусовых свойств.
При комплексонометрическом (титриметрическом) определении жесткости ионы алюминия, кадмия, свинца, железа, кобальта, меди, марганца, олова и цинка влияют на установление эквивалентной точки и мешают определению. Ионы ортофосфата и карбоната могут осаждать кальций в условиях титрования. Определению могут также мешать некоторые органические вещества. Если мешающее влияние невозможно устранить, определение жесткости рекомендуется проводить методами атомной спектрометрии.
Настоящий стандарт предусматривает использование различных методов определения жесткости воды с учетом приведения количественной характеристики жесткости воды (единицы жесткости) в соответствие с ГОСТ Р 52029.
1 Область применения
Настоящий стандарт распространяется на питьевые и природные воды, в том числе воды источников питьевого водоснабжения, и устанавливает следующие методы определения жесткости воды:
- комплексонометрический метод (метод А);
- методы атомной спектрометрии (методы Б и В).
Метод Б по 5.1 применяют для определения массовой концентрации ионов кальция и магния.
Метод В по 5.2 является арбитражным по отношению к другим методам определения жесткости.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ 8.315-97 Государственная система обеспечения единства измерений. Стандартные образцы состава и свойств веществ и материалов. Основные положения
ГОСТ 1770-74 Посуда мерная лабораторная стеклянная. Цилиндры, мензурки, колбы, пробирки. Общие технические условия
ГОСТ 2053-77 Натрий сернистый 9-водный. Технические условия
ГОСТ 3118-77 Кислота соляная. Технические условия
ГОСТ 3760-79 Аммиак водный. Технические условия
ГОСТ 3773-72 Аммоний хлористый. Технические условия
ГОСТ 4233-77 Натрий хлористый. Технические условия
ГОСТ 4328-77 Реактивы. Натрия гидроокись. Технические условия
ГОСТ 4461-77 Кислота азотная. Технические условия
ГОСТ 5456-79 Гидроксиламина гидрохлорид. Технические условия
ГОСТ 5457-75 Ацетилен растворенный и газообразный технический. Технические условия
ГОСТ 6709-72 Вода дистиллированная. Технические условия
ГОСТ 10652-73 Соль динатриевая этилендиамин-N,N,N’,N’-тетрауксусной кислоты 2-водная (трилон Б). Технические условия
ГОСТ 17433-80 Промышленная чистота. Сжатый воздух. Классы загрязненности
ГОСТ 23950-88 Вода питьевая. Метод определения массовой концентрации стронция
ГОСТ 24104-2001* Весы лабораторные. Общие технические требования
ГОСТ 25336-82 Посуда и оборудование лабораторные стеклянные. Типы, основные параметры и размеры
ГОСТ 29169-91 (ИСО 648-77) Посуда лабораторная стеклянная. Пипетки с одной отметкой
ГОСТ 29227-91 (ИСО 835-1-81) Посуда лабораторная стеклянная. Пипетки градуированные. Часть 1. Общие требования
ГОСТ 29251-91 (ИСО 385-1-84) Посуда лабораторная стеклянная. Бюретки. Часть 1. Общие требования
ГОСТ Р ИСО 5725-6-2002 Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 6. Использование значений точности на практике
ГОСТ Р ИСО/МЭК 17025-2006* Общие требования к компетентности испытательных и калибровочных лабораторий
ГОСТ Р 51309-99 Вода питьевая. Определение содержания элементов методами атомной спектрометрии
ГОСТ Р 51592-2000 Вода. Общие требования к отбору проб
ГОСТ Р 51593-2000 Вода питьевая. Отбор проб
ГОСТ Р 51652-2000 Спирт этиловый ректификованный из пищевого сырья. Технические условия
ГОСТ Р 52029-2003 Вода. Единица жесткости
Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте национального органа Российской Федерации по стандартизации в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный документ заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться замененным (измененным) документом. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.
3 Отбор проб
Общие требования к отбору проб - по ГОСТ Р 51592 и ГОСТ Р 51593.
Срок хранения пробы воды - не более 24 ч.
Для увеличения срока хранения пробы и для предотвращения осаждения из воды карбонатов кальция (что характерно для подземных или бутилированных вод) пробу подкисляют кислотой до рН<2. При определении жесткости по методу А подкисление проводят соляной кислотой, по методу Б - соляной или азотной кислотой, при использовании метода В - азотной кислотой. Контроль рН проводят по универсальной индикаторной бумаге или с использованием рН-метра. Срок хранения подкисленной пробы воды - не более одного месяца.
4 Комплексонометрический метод (метод А)
4.1 Метод основан на образовании комплексных соединений трилона Б с ионами щелочноземельных элементов. Определение проводят титрованием пробы раствором трилона Б при рН=10 в присутствии индикатора. Наименьшая определяемая жесткость воды - 0,1 °Ж.
Если исследуемая проба была подкислена для консервации или проба имеет кислую среду, то в аликвоту пробы добавляют раствор гидроксида натрия (см. 4.3.8) до рН=6-7. Если проба воды имеет сильнощелочную среду, то в аликвоту пробы добавляют раствор соляной кислоты (см. 4.3.7) до рН=6-7. Контроль рН проводят по универсальной индикаторной бумаге или с использованием рН-метра. Для удаления из воды карбонат и бикарбонат ионов (что характерно для подземных или бутилированных вод) после добавления к аликвоте пробы раствора соляной кислоты до рН=6-7 проводят ее кипячение или продувание воздухом или любым инертным газом в течение не менее пяти минут для удаления углекислого газа. Критерием наличия в воде значительного количества карбонатов может служить щелочная реакция воды.
Примечание - Фильтрование пробы может привести к занижению результатов определения жесткости воды, особенно воды с щелочной реакцией.
Если мешающие влияния устранить невозможно, то определение жесткости проводят методами атомной спектрометрии.
4.2 Средства измерения, вспомогательное оборудование, реактивы, материалы
Весы лабораторные с ценой деления не более 0,01 г и наибольшим пределом взвешивания 210 г по ГОСТ 24104.
рН-метр любого типа.
Колбы мерные 2-го класса точности по ГОСТ 1770.
Пипетки градуированные 2-го класса точности по ГОСТ 29227 или пипетки с одной отметкой 2-го класса точности по ГОСТ 29169.
Мерные цилиндры (мензурки) по ГОСТ 1770.
Колбы плоскодонные или конические по ГОСТ 25336.
Капельница 2-50 ХС по ГОСТ 25336.
Воронки лабораторные по ГОСТ 25336.
Стаканы химические термостойкие по ГОСТ 25336.
Устройство для фильтрования проб с использованием мембранных фильтров.
Фильтры мембранные с порами диаметром 0,45 мкм или бумажные обеззоленные фильтры "синяя лента".
Шкаф сушильный лабораторный, поддерживающий температуру (80±5) °С.
Бумага универсальная индикаторная для контроля рН.
Вода дистиллированная по ГОСТ 6709 и (или) бидистиллированная (вода дистиллированная, перегнанная повторно в стеклянных емкостях).
ГСО состава трилона Б массовой долей 2-водной динатриевой соли этилендиамин-N,N,N’,N’-тетрауксусной кислоты не менее 99,5% или стандарт-титр (фиксанал) трилона Б или трилон Б (этилендиамин-N,N,N’,N’-тетрауксусной кислоты динатриевая соль 2-водная) по ГОСТ 10652, ч.д.а. или х.ч.
Индикатор эриохром черный Т (хромогеновый черный ЕТ) или хромовый темно-синий кислотный (кислотный хромовый синий Т).
Аммония хлорид по ГОСТ 3773, ч.д.а.
Аммиак водный по ГОСТ 3760 (25%-ный), х.ч.
Кислота соляная по ГОСТ 3118, х.ч., или азотная по ГОСТ 4461, х.ч.
Натрия гидроксид по ГОСТ 4328, х.ч.
Натрия хлорид по ГОСТ 4233, х.ч.
Натрия сульфид по ГОСТ 2053, ч.д.а.
Гидроксиламина гидрохлорид по ГОСТ 5456, ч.д.а. или х.ч.
Спирт этиловый ректификованный по ГОСТ Р 51652.
Примечание - Допускается применение других реактивов с техническими и метрологическими характеристиками не хуже указанных.
4.3 Приготовление растворов и индикаторов
Раствор готовят из ГСО состава водного раствора ионов магния или стандарт-титра (фиксанала) сульфата (сернокислого) магния в соответствии с инструкцией по его применению, при необходимости разбавляя до требуемой концентрации.
4.3.3 Буферный раствор рН=(10±0,1)
4.3.4 Индикаторы
4.3.4.1 Раствор индикатора
Допускается вместо индикатора эриохром черный Т использовать индикатор хромовый темно-синий кислотный, раствор которого готовят аналогичным способом. Срок хранения этого раствора - не более трех месяцев.
4.3.4.2 Сухая смесь индикатора
Сухую смесь индикатора готовят в следующей последовательности: 0,25 г эриохрома черного Т смешивают с 50 г хлорида натрия в фарфоровой ступке и тщательно растирают. Смесь пригодна для использования в течение одного года при хранении в темной стеклянной емкости.
4.3.5 Раствор гидроксиламина гидрохлорида
4.3.6 Раствор сульфида натрия
Приготовление раствора кислоты из стандарт-титра (фиксанала) проводят в соответствии с инструкцией по его приготовлению.
4.4 Установление коэффициента поправки к концентрации раствора трилона Б
Раствор трилона Б в начале титрования добавляют довольно быстро при постоянном перемешивании. Затем, когда цвет раствора начинает меняться, раствор трилона Б добавляют медленно. Эквивалентной точки достигают при изменении окрашивания, когда цвет раствора перестает меняться при добавлении капель раствора трилона Б.
Титрование проводят на фоне титрованной контрольной пробы. В качестве контрольной пробы можно использовать немного перетитрованную анализируемую пробу. За результат принимают среднеарифметическое значение результатов не менее двух определений.
Примечание - При приготовлении растворов по 4.3, 4.4 допускается вместо бидистиллированной воды использовать дистиллированную воду, если определяемое значение жесткости более 1 °Ж.
4.5 Порядок проведения определений
4.5.1 Выполняют два определения, для чего пробу анализируемой воды делят на две части.
Примечания
1 Нечеткое изменение окраски индикатора в эквивалентной точке или изменение окраски на серый цвет указывает на присутствие мешающих веществ. Устранение мешающих влияний - по 4.1. Если мешающие влияния устранить невозможно, определение жесткости проводят методами атомной спектрометрии (см. раздел 5).
4.6 Обработка результатов определения
4.6.2 За результат измерения принимают среднеарифметическое значение результатов двух определений. Приемлемость результатов определений оценивают исходя из условия
Если расхождение между двумя результатами превышает установленное значение, то определение жесткости воды повторяют. Проверку приемлемости в этом случае проводят по ГОСТ Р ИСО 5725-6 (раздел 5).
4.7 Метрологические характеристики
Таблица 1
|
|
|
|
Диапазон измерений жесткости  , ° Ж | Границы интервала, в котором погрешность находится с доверительной вероятностью  , ° Ж | Предел повторяемости , ° Ж | Предел воспроизводимости  , ° Ж |
От 0,1 до 0,4 включ. | 0,05 | 0,05 | 0,07 |
Св. 0,4 | 0,15 · | 0,1 · | 0,21 · |
4.8 Контроль качества результатов измерений
4.8.1 Стабильность результатов измерений в лаборатории контролируют по ГОСТ Р ИСО 5725-6 (раздел 6) с применением ГСО или раствора ГСО состава жесткости воды, в наибольшей степени отражающего значение жесткости анализируемых в лаборатории вод.
4.8.2 Проверку совместимости результатов измерений, полученных в двух лабораториях, проводят по ГОСТ Р ИСО 5725-6 (раздел 5).
Если действительное значение жесткости в образце сравнения неизвестно, то результаты считают согласующимися при условии
Если действительное (опорное) значение жесткости в образце сравнения известно, то результаты считают согласующимися при условии
_______________
4.9 Оформление результатов
Результаты измерений регистрируют в протоколе (отчете) по ГОСТ Р ИСО/МЭК 17025. В протоколе указывают применяемый в лаборатории метод по настоящему стандарту.
Результат измерений может быть представлен в виде
5 Методы атомной спектрометрии
5.1 Определение жесткости воды методом измерения концентраций ионов кальция и магния пламенной атомно-абсорбционной спектрометрией (метод Б)
Метод основан на измерении резонансного поглощения света свободными атомами химических элементов магния и кальция при прохождении света через атомный пар исследуемого образца, образующийся в пламени. Для устранения мешающих влияний в аликвоту пробы добавляют хлорид лантана или хлорид цезия.
5.1.1 Отбор проб - в соответствии с разделом 3.
5.1.2 Средства измерения, вспомогательное оборудование, реактивы, материалы
Весы, лабораторная и мерная посуда, вспомогательное оборудование, материалы, вода бидистиллированная, соляная или азотная кислоты - по 4.2.
Атомно-абсорбционный спектрометр, настроенный и установленный в соответствии с руководством (инструкцией) по эксплуатации, оборудованный для использования пламени воздух-ацетилен или закись азота-ацетилен, лампой с полым катодом для определения кальция и магния.
Примечание - Пламя закись азота-ацетилен рекомендуется применять, если состав проб сложный или неизвестный, а также для проб с высоким содержанием фосфатов, сульфатов, ионов алюминия или кремния.
Закись азота.
Воздух сжатый по ГОСТ 17433.
Ацетилен по ГОСТ 5457.
5.1.3 Приготовление растворов
5.1.3.3 Основной раствор кальция-магния
5.1.3.4 Градуировочные растворы кальция и магния
Примеры получаемых концентраций градуировочных растворов кальция и магния приведены в таблице 2.
Таблица 2
|
|
|
|
|
|
|
|
Массовая концентрация, мг/дм | Объем основного раствора кальция-магния, см | ||||||
| 0 | 5 | 10 | 15 | 25 | 50 | 75 |
Ионов кальция | 0 | 1,0 | 2,0 | 3,0 | 5,0 | 10 | 15 |
Ионов магния | 0 | 0,2 | 0,4 | 0,6 | 1,0 | 2,0 | 3,0 |
5.1.4 Подготовка спектрометра
5.1.4.1 Атомно-абсорбционный спектрометр готовят к работе в соответствии с руководством (инструкцией) по эксплуатации. Значения аналитических длин волн составляют для кальция 422,7 нм, для магния 285,2 нм.
5.1.4.2 Градуировка спектрометра
В соответствии с руководством (инструкцией) по эксплуатации спектрометра градуировочные растворы распыляют в пламени горелки и регистрируют поглощение каждого элемента на аналитической длине волны. В промежутках между градуировочными растворами рекомендуется вводить раствор соляной кислоты. Градуировочные зависимости абсорбции кальция и магния от их содержания в градуировочных растворах устанавливают по среднеарифметическим значениям результатов трех измерений для каждого градуировочного раствора за вычетом среднеарифметического значения результата трех измерений холостого раствора.
5.1.4.3 Контроль стабильности градуировочных зависимостей проводят через каждые десять проб, повторяя измерение одного из градуировочных растворов. Если измеренная концентрация этого градуировочного раствора отличается от действительной более чем на 7%, то градуировку повторяют.
5.1.5 Подготовка проб для анализа
Если измеренное содержание кальция или магния в исследуемой пробе выше максимальных значений, установленных при градуировке спектрометра, то для определений используют уменьшенный объем анализируемой пробы.
Примечание - При приготовлении растворов по 5.1.3-5.1.5 допускается использовать мерные колбы меньшей вместительности, пропорционально уменьшая объемы применяемых растворов и аликвот.
5.1.6 Порядок проведения определения
5.1.6.1 В соответствии с руководством (инструкцией) по эксплуатации спектрометра в него вводят анализируемые растворы, подготовленные по 5.1.3.4, а в промежутках между ними - раствор соляной кислоты (см. 4.3.7). Определяют поглощение каждого элемента при аналитической длине волны.
5.1.6.2 Одновременно проводят холостой опыт, используя те же реактивы и в тех же количествах, что и при подготовке проб по 5.1.5, заменив исследуемый объем анализируемой пробы бидистиллированной водой.
5.1.7 Обработка результатов определения
По градуировочной зависимости (см. 5.1.4.2), в том числе с использованием программного обеспечения спектрометра, определяют массовые концентрации кальция и магния в исследуемых растворах и в холостом растворе и вычисляют содержание кальция и магния в пробе, учитывая разбавление пробы и значение, полученное в опыте с холостым раствором.
5.1.8 Метрологические характеристики
Таблица 3
|
|
|
|
Диапазон измерений концентрации элементов,  , мг/дм | Границы интервала, в котором погрешность измерения находится с доверительной вероятностью  , мг/дм | Предел повторяемости , мг/дм | Предел воспроизводимости , мг/дм |
От 1,0 до 50 включ. | 0,1 · | 0,1 · | 0,14 · |
Св. 50 | 0,07 · | 0,07 · | 0,1 · |
5.1.9 Контроль качества результатов определений - по 4.8. Вместо ГСО состава жесткости воды можно использовать ГСО состава водных растворов ионов магния и кальция. Значения пределов повторяемости и воспроизводимости - в соответствии с таблицей 3.
Примечание - В случае необходимости расчета жесткости воды с учетом содержания и других щелочноземельных элементов определение ионов стронция проводят по ГОСТ 23950, бария - по ГОСТ Р 51309, вычисление и оформление результатов - по 5.2.
5.2 Определение жесткости воды методом измерения концентраций ионов щелочноземельных элементов атомно-эмиссионной спектрометрией с индуктивно связанной плазмой (метод В)
5.2.1 Определение содержания в пробе воды ионов щелочноземельных элементов (магния, кальция, стронция, бария) проводят по ГОСТ Р 51309.
5.2.2 Контроль качества результатов измерений - по 4.8. При этом вместо ГСО состава жесткости воды можно использовать ГСО состава водных растворов ионов магния, кальция, бария, стронция; значения пределов повторяемости (сходимости) и воспроизводимости - по ГОСТ Р 51309 (таблица 4).
5.2.4 При концентрации в пробе воды ионов стронция и бария менее 10% (суммарно) общего содержания щелочноземельных элементов допускается не учитывать содержание стронция и бария при расчете жесткости воды.