Здесь можно найти учебные материалы, которые помогут вам в написании курсовых работ, дипломов, контрольных работ и рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.
Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение оригинальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения оригинальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, РУКОНТЕКСТ, etxt.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии так, что на внешний вид, файл с повышенной оригинальностью не отличается от исходного.
Работа № 119401
Наименование:
Диплоп ОПРЕДЕЛЕНИЕ СВОБОДНЫХ И СВЯЗАННЫХ ФОРМ МЕТАЛЛОВ В ПРИРОДНЫХ ВОДАХ ТАЗОВСКОГО РАЙОНА
Информация:
Тип работы: Диплоп.
Предмет: Химия.
Добавлен: 09.01.2020.
Год: 2017.
Страниц: 70.
Уникальность по antiplagiat.ru: 61. *
Описание (план):
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
ИНСТИТУТ ХИМИИ Кафедра органической и экологической химии
ДОПУЩЕНО К ЗАЩИТЕ В ГЭК И ПРОВЕРЕНО НА ОБЪЕМ ЗАИМСТВОВАНИЯ Заведующий кафедрой канд. тех. наук, доцент
«___» ___2017 г.
ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СВОБОДНЫХ И СВЯЗАННЫХ ФОРМ МЕТАЛЛОВ В ПРИРОДНЫХ ВОДАХ ТАЗОВСКОГО РАЙОНА 04.03.01 Химия
Выполнил работу студент 4 курса очной формы обучения
Руководитель работы канд. хим. наук, доцент
Тюмень, 2017 Оглавление Введение 3 Глава 1. Обзор литературы 5 1.1. Иониты и ионный обмен 5 1.1.1. Ионная хроматография 7 1.2. Хроматографичес ий процесс 9 1.2.1. Ионные взаимодействия вещества и сорбента 9 1.2.2. Ионообменные смолы. 12 1.3. Металлы в природных водах 20 1.3.1. Формирование химического состава природных вод 20 1.3.2. Химический состав воды 21 1.3.3. Общая характеристика металлов в поверхностных водоемах 27 1.3.4. Происхождение металлов в природных водах и их токсикологические свойства 28 1.4. Методы разделения сосуществующих форм металлов 31 1.4.1. Газовая хроматография 32 1.4.2. Ионообменная хроматография 33 1.4.3. Эксклюзионная и гель-хроматография 3 1.4.4. Мембранная фильтрация (МФ) и ультрафильтрация 39 1.4.5. Диализ и электродиализ 40 1.4.6. Капиллярный электрофорез (КЭ) 41 1.5. Методы определения сосуществующих форм металлов в природных водах 43 1.5.1. Спектроскопические методы 43 1.5.2. Инверсионная вольтамперометрия (ИВ) 45 1.5.3. Потенциометри с ионселективными электродами (ИСЭ) 47 Глава 2. Экспериментальная часть. 48 2.1. Отбор проб воды 48 2.2. Средства измерения, вспомогательное оборудование, реактивы и материалы 48 2.2.1 Средства измерения, вспомогательное оборудование 48 2.2.2 Реактивы и материалы 49 2.2.3 Приготовление растворов и индикаторов. 50 2.2.3.1. Приготовление рабочего раствора калия фталевокислого кислого с массовой концентрацией общего углерода 100 мг/дм3 50 2.2.3.2. Приготовление основного раствора карбоната и гидрокарбоната натрия с массовой концентрацией неорганического углерода 1000 мг/дм3 50 2.2.3.3. Приготовление рабочего раствора ортофосфорной кислоты 50 2.3. Методики эксперимента 51 2.3.1 Подготовка ионита к работе 51 2.3.2. Методика разделения форм металлов методом ионообменной хроматографии 52 2.3.3. Определение содержания ионов металлов методом атомно-абсорбционной спектрометрии 53 2.3.4. Определение содержания ионов меди методом инверсионной вольтамперометрии 53 2.3.5. Определение содержания общего и растворенного органического углерода 53 Глава 3. Результаты и их обсуждение 54 3.1. Характеристика исследуемых вод 54 3.2. Влияние времени облучения УФ на определение металлов 55 3.3. Выпаривание пробы воды с азотной кислотой как дополнительный метод пробоподготовки 57 3.4. Определение свободных и связанных форм металлов 60 Выводы 63 Список литературы 64
Введение Для оценки токсичности металлов успешно используют их ранжирование на основе принципов координационной химии. Токсичен для водных организмов, металлы, относящиеся к классу В (элементы халькофильные) по шкале комплексных соединений [1]. Среди данного класса высочайшей токсичностью обладают металлы, которые имеют наибольший ионный радиус и высокую степень поляризации и сродство к ионам сульфида, наименьшую степень окисления и электроотрицательност . Используя приведенные выше критерии, в целом, диапазон токсичности для халькофильных металлов, может быть представлен как: Hg (II) › Cu (II) › Pb (II) › Cd (II) › Cr (III) › Zn (II) › Ni (II) › Al (III). С другой стороны, однозначно судить об относительной токсичности того или иного металла в конкретном реальном водоеме только по положению в этой строке нельзя. В экологической гидрогеохимии есть основное правило, подтверждается многочисленными публикациями, в котором говорится, что, если в природных водах какой-либо металл входит в состав прочных комплексных соединений, то он менее токсичный для водных организмов, чем этот же металл, связанный в слабые комплексные соединения или находящийся в виде свободных ионных форм. Поэтому, если природная вода содержит вещества, способные связывать токсичные металлы в устойчивые комплексы (например, фульвовых кислот), отрицательное влияние этих металлов на водные организмы может быть существенно снижено [2]. Для прогнозирования поведения металлов в водных экосистемах нужны знания о сосуществующих формах их расположения. При классификации сосуществующих форм металлов в воде, в зависимости от размера связанной фракции, принята следующая схема деления [3] : ‹ 0.001 мкм - истинно растворенная форма; от 0,001 - 1 мкм - коллоидная форма, а › 1 мкм взвешенные формы (так называемые particulate forms). Истинно растворенные формы металлов могут быть представлены свободными ионами металлов, ионных пар, а также низкомолекулярных металлорганических комплексных соединений. Что касается коллоидных форм следует отметить, что интервал коллоидных фракций от 0,001 - по размеру попадают также комплексы металлов с высокомолекулярными органическими соединениями гумусовой основы, которые по своей химической природе, лучше было бы обратиться к истинно растворенных форм. Цель работы состояла в определении растворенных лабильных и нелабильных форм металлов в поверхностных водах Тазовского района методами атомно-абсорбционной спектроскопии и инверсионной вольтамперометрии. В соответствии с целью задачами исследования явились: подготовка ионита для разделения растворенных лабильных и нелабильных форм металлов; определение растворенных лабильных и нелабильных форм металлов в поверхностных водах Тазовского района методами атомно-абсорбционной спектроскопии и инверсионной вольтамперометрии.
? Глава 1. Обзор литературы Иониты и ионный обмен Химические реакции могут быть реакциями присоединения, разложения и обмена, или замещения. Последняя группа реакций наиболее сложна и обширна. Участвующие в них разные молекулы обмениваются молекулярными группировками или атомами, часто изменяя при этом их химическое строение и состояние. В самом общем смысле под ионным обменом понимают реакции обмена между различными веществами - электролитами. Химические реакции могут быть гомеофазными, т.е. протекающими в одной среде. Существует еще множество гетерофазных реакций, в которых реагирующие вещества сначала находятся в разных фазах, и течение реакции связано с переносом веществ между фазами. В более узком обычном смысле под ионным обменом подразумевают обмен образующимися при диссоциации электролитов ионами между фазами гетерогенной системы, по крайней мере одна из которых обладает особыми свойствами и называется ионитом. Ионит – это вещество или совокупность веществ, обладающая следующими свойствами: 1.Он образует отдельную фазу гетерогенной системы. 2.По крайней мере одно из образующих эту фазу веществ способно диссоциировать на ионы и является электролитом. 3.По крайней мере одна из разновидностей ионов в ионите по различным причинам содержится только в фазе ионита, не может ее покинуть и перейти границу раздела. Эти ионы называются закрепленными, или фиксированными, ионами, «зарядами», функциональными группами и т.п. Фиксированными ионами могут быть катионы, анионы и вместе – те и другие. Саще всего фиксированные ионы образуются в ионите при диссоциации включенных в ионит фиксированных ионогенных ( катионогенных или анионогенных ) групп. 4.Фаза ионита макроскопически электронейтральна и в условиях равновесия не содержит свободного электрического заряда. 5.По указанной в предыдущем пункте причине на ряду с фиксированными ионами ионит содержит эквивалентное им по заряду количество ионов противоположного знака – противоионов, или обменных ионов. Противоины свободно переходят из ионита в другие фазы через межфазовую границу в обмен на эквивалентное количество других ионов того же знака, поступающих из внешней среды. Итак, в обычном понимании: 1.Инный обмен – гетерогенный химический процесс с участием электролитов и образуемых ими ионов. Одной из фаз этой гетерогенной системы обязательно является ионит...
? Выводы К работе был подготовлен катионит в натриевой форме для разделения лабильных и нелабильных форм металлов. Через катионит были пропущены пробы природной воды. Определено оптимальное время облучения ультрафиолетом, достаточное для разрушения всех комплексов с металлами, оно составило 10 минут. Установлено, что выпаривание с кислотой не влияет на результат определения металлов. Определенно содержание металлов (цинка, кадмия, меди и свинца) в пробах природной воды методом инверсионной вольтамперометрии и методом атомно-абсорбционной спектрометрии, и был сделан вывод о том, что оба этих метода являются пригодными для определения различных форм металлов. Установлено, что все исследованные пробы природной воды содержат металлы, как в свободной, так и связанной форме, однако свободная форма преобладает.
Список литературы 1. Salоmons W., Forstner U. Metals in the Hygrocycle. – Berlin: Springer-Verlag, N.Y.: Heidelberg, 1984. – P. 89 – 98. 2. Лапин И.А., Красюков В.Н. Влияние гуминовых кислот на поведение тяжелых ме- таллов в эстуариях // Океанология. – 1986. – Т. 26, вып. 4. – С. 621 – 627. 3. Samiullah Yu. Prediction of the environmental fate of chemicals. – London: Elsevier Sci- ence Publishers LTD, 1990. – 271 Schnitzer M., Khan S.U. Soil organic matter. – Amsterdam: Elsevier, 1978. 4. А. М. Никаноров. Гидрохимия: Учебник. – 2-е изд., перераб. и доп. – СПб: Гидрометеоиздат, 2001. – 444 с. 5. Иванова Н.А., Сторчак Т.В. «Экология водных экосистем» Учебное пособие/Под общ. ред. Н.А. Ивановой. – Нижневартовск: Изд-во Нижневарт. гуманит. ун-та, 2008. 4. I: Реки,озера. – 286с. 6. Шорникова Е.А. «Методические рекомендации по планированию, организации и ведению мониторинга поверхностных водотоков: гидрохимисческие и микробиологические методы»/ Шорникова Е.А. – Сургут: Дефис, 2007. – 88с. 7. Общая гидробиология: Учеб. для студентов биол. спец. вузов. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 1986. – 472 с.: ил. 8. Справочник по гидрохимии./ Под ред. А.М. Никанорова. -Л.: Гидрометеоиздат, 1988. 9. Вредные химические вещества. Неорганические соединения I-IV групп: Справ. изд./ Под ред. В.А. Филова и др. — Л.: "Химия",1988. 10. Руководство по химическому анализу поверхностных вод суши./ Под ред. А.Д. Семенова. — Л.: Гидрометеоиздат,1977. 11. Эйхлер В. Яды в нашей пище. - М.: "Мир", 1993. 12. Вредные химические вещества. Неорганические соединения I-IV групп: Справ. изд./ Под ред. В.А. Филова и др. — Л.: "Химия",1988. 13. Линник П.Н., Набиванец Б.И. Формы миграции металлов в пресных поверхностных водах. - Л.: Гидрометеоиздат, 1986. - 272 с. 14. Брок Т. Мембранная фильтрация: Пер. с англ. – М.: Мир, 1987. – 464 с. 15. Pereiro I.R., Diaz A.C. Speciation of mercury, tin, and lead compounds by gas chromatography with microwave induced plasma and atomic-emission detection (GC–MIP–AED) // Anal. Bioanal. Chem. – 2002. – 372. – P. 74–90. 16. Линник Р.П., Линник П.Н., Запорожец О.А. Методы исследования сосуществующих форм металлов в природных водах. // Методы и объекты химического анализа – 2006.- №1. - С. 4–26. 17. Юинг Г. Инструментальные методы химического анализа: Пер. с англ. – М.: Мир, 1989. – 608 с. 18. Остерман Л.А. Хроматография белков и нуклеиновых кислот. – М.: Наука, 1985. – 536 с. 19. Сироткина И.С., Варшал Г.М., Лурье Ю.Ю., Степанова Н.П. Применение целлюлозных сорбентов и сефадексов в систематическом анализе органических веществ природных вод // Журн. аналит. химии. – 1974. – 29, № 8. – С. 1626–1633. 20. Перминова И.В., Фриммель Ф.Х., Кудрявцев А.В., Куликова Н. А., Аббт-Браун Г., Хессе С. Молекулярно-массовые характеристики гуминовых веществ различных сред, определенных с помощью гель-эклюзионной хроматографии и их статистическая обработка// Environ. Sci. Technol. – 2003. – 37.– С. 2477–2485. 21. Ammann A.A. Spesiation of heavy metals in environmental water by ion chromatography coupled to ICP-MS // Anal. Bioanal. Chem. ? 2002. ? 372. ? P. 448 ? 452. 22. Перминова И.В. Анализ, классификация и прогноз свойств гумусовых кислот: Автореф. дис. док. хим. наук: 02.00.02 / МГУ им. М.В. Ломоносова. – М., 2000. – 50 с. 23. Беленький Б.Г., Виленчик Л. 3. Хроматография полимеров. М., Химия, 1978. 344 с. 24. Линник Р.П., Запорожец О.А. Сравнительная оценка расчетных и экспериментальных данных о сосуществующих формах железа, кобальта, и никеля в пресных поверхностных водах // Экологическая химия. – 2003. – 12, № 2. – С.79–92 25. Нефедов П. П., Лавренко П. Н. Транспортные методы в аналитической химии полимеров. Л., Химия, 1979. 232 с. 26. Adria-Cerezo D. M., Llobat-Estelles M., Mauri-Aucejo A. R. Preconcentration and speciation of chromium in waters using solid-phase extraction and atomic absorption spectrometry // Talanta. – 2000. – 51. – P. 531–536 27. Фритц Дж., Гьерзе Д. Г., Поланд К. Ионная хроматография: Пер. с англ. / Под ред. В. Г. Березкина. М., Мир, 1984. 224 с. 28. Hamaji M., Seki Г./J. Chromatogr., Biomed. Appl., 1979, v. 163, p. 329 – 336. 29. Шпигун О.А., Золотое Ю.Л. / Зав. Лаб., 1982, т. 48, №9, с. 4. 30. Yamada E., Hiwada T., Inaba T., Tokukura M., Fuse Y. Speciation of aluminium in soil extracts using cation and anion exchangers followed by a flow-injection system with fluores- cence detection using lumogallion // Analyt. Sci. – 2002. – 18.– P.785–791 31. ГОСТ 20255 2 – 89 Иониты. Методы определения динамической обменной емкости. – М: Издательство стандартов, 2002- 9с. 32. catalog/579 33. Основы прогнозирования качества поверхностных вод / Л.Н. Фальковская, В.С. Каминский, Л.Л. Пааль, И.Ф. Грибовская; Ред. А.Б. Авакян, И.Д. Родзиллер. - М.: Наука, 1982. - 180 с. 34. Скуг Д., Уэст Д. Основы аналитической химии. - М.: Мир, 1979. - Т. 2. - С. 243. 35. Novotny K., Turzikova A., Komarek J. Speciation of copper, lead and cadmium in aquatic systems by circulating dialysis combined with flame AAS // Fresenius J. Anal. Chem. – 2000.– 366. – P. 209–212. 36. Линник П.Н., Набиванец Б.И. Формы миграции металлов в пресных поверхностных водах. - Л.: Гидрометеоиздат, 1986. - 272 с. 37. Третьякова Е.И., Папина Т.С. Особенности распределения тяжелых металлов по компонентам водоемов различной минерализации // Химия в интересах устойчивого развития. - 2000. - № 8. - С. 429 - 438.Крайнов, Швец, 1992 38. Кулматов Р.А., Рахматов У., Кист А.А. Формы миграции ртути, цинка и кобальта в природных водах // Журн. аналит. химии. – 1982. – 37, № 3. – С. 393–398. 39. Кузьмин Н.М., Золотов Ю.А. Концентрирование следов элементов. – М.: Наука, 1988. – 268 с. 40 Ramamoorty S., Kushner D.J. Heavy metal binding sites in river water // Nature/ ? 1975. ? 256, № 5516. ? P. 399 ? 401. 41. Лапин И.А., Красюков В.Н. Влияние гуминовых кислот на поведение тяжелых металлов в эстуариях // Океанология. - 1986. - Т. 26, вып. 4. - С. 621 - 627. 42. Abollino O., Mentasti E., Sarzanini C., Porta V., van den Berg C.M.G. Spesiation of iron in Antarctic lake water by adsorptive cathodic stripping voltammetry // Analyt. Oroceed. ? 1991. ? 28. ? P. 72 ? 73. 43. Крайнов С.Р., Швец В.М. Гидрогеохимия. - М.: Недра, 1992. - С. 92 - 134. 44. Tseng C.M., Amouroux D., Brindle I.D., Donard O.F.X. Field cruofocussing hydride generation applied to the simultaneous multi-elemental determination of alkyl-metal(loid) species in natural waters using ICP-MS detection // J. Environ. Monit. ? 2000. ? P. 603 ? 612.
* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.
