Фенольный индекс в питьевой воде что это
РД 52.24.488-2006 Массовая концентрация летучих фенолов в водах. Методика выполнения измерений экстракционно-фотометрическим методом после отгонки с паром
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИИ
И МОНИТОРИНГУ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
(РОСГИДРОМЕТ)
РД 52.24.488-2006
МАССОВАЯ КОНЦЕНТРАЦИЯ ЛЕТУЧИХ ФЕНОЛОВ В ВОДАХ.
МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ
ЭКСТРАКЦИОННО-ФОТОМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ
ПОСЛЕ ОТГОНКИ С ПАРОМ
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН ГУ «Гидрохимический институт»
2 РАЗРАБОТЧИКИ Л.В. Боева, канд. хим. наук, И.А. Рязанцева
3 СОГЛАСОВАН с УМЗА и ГУ «НПО «Тайфун» Росгидромета
4 УТВЕРЖДЕН Заместителем Руководителя Росгидромета 25 сентября 2006 г.
6 ЗАРЕГИСТРИРОВАН ГУ «НПО «Тайфун» за номером РД 52.24.488-2006 от 20.10.2006.
Внесен в Федеральный реестр методик выполнения измерений, применяемых в сферах распространения государственного метрологического контроля и надзора за номером ФР.1.31.2006.03466.
7 ВЗАМЕН РД 52.24.488-95 «Методические указания. Методика выполнения измерений массовой концентрации суммы летучих фенолов в водах фотометрическим методом после отгонки с паром»
Введение
Фенолы в водах могут находиться в растворенном состоянии в виде фенолятов, и свободных фенолов.
Содержание фенолов в незагрязненных природных водах, как правило, не превышает десятых долей микрограмма в литре, редко повышаясь до единиц микрограмма в литре, например, при дефиците кислорода, обусловленном продолжительным подледным периодом на некоторых водных объектах. Повышение содержания фенолов свидетельствует о загрязнении водного объекта.
Фенолы являются неустойчивыми веществами, они сравнительно легко окисляются химическим путем и подвергаются биохимической деградации. Вследствие этого даже в загрязненных водах в существенных концентрациях они могут наблюдаться лишь при дефиците кислорода, при низких температурах, а также при отсутствии фенолразрушающих бактерий либо условий для их жизнедеятельности. Одним из наименее устойчивых является сам фенол, большинство его производных более устойчивы.
МАССОВАЯ КОНЦЕНТРАЦИЯ ЛЕТУЧИХ ФЕНОЛОВ В ВОДАХ.
МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ ЭКСТРАКЦИОННО-
ФОТОМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ ПОСЛЕ ОТГОНКИ
С ПАРОМ
Дата введения 2006-10-01
1 Область применения
1.2 Настоящий руководящий документ предназначен для использования в лабораториях, осуществляющих анализ природных и очищенных сточных вод.
2 Нормативные ссылки
В настоящем руководящем документе использованы ссылки на следующие нормативные документы:
ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны
ГОСТ 12.1.007-76 ССБТ. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности
ГОСТ 17.1.5.04-81 Охрана природы. Гидросфера. Приборы и устройства для отбора, первичной обработки и хранения проб природных вод. Общие технические условия
ГОСТ 17.1.5.05-85 Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к отбору проб поверхностных и морских вод, льда и атмосферных осадков
ГОСТ Р ИСО 5725-6-2002 Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 6. Использование значений точности на практике
ГОСТ Р 51592-2000 Вода. Общие требования к отбору проб
МИ 2881-2004 Рекомендация. ГСИ. Методики количественного химического анализа. Процедуры проверки приемлемости результатов анализа.
3 Приписанные характеристики погрешности измерения
3.1 При соблюдении всех регламентируемых методикой условий проведения измерений характеристики погрешности результата измерения с вероятностью 0,95 не должны превышать значений, приведенных в таблице 1.
Диапазон
измерений
массовой
концентрации
фенолов
X, мкг/дм 3
Показатель
правильности
(границы
систематической
погрешности
при вероятности
Р = 0,95)
Показатель
точности
(границы
погрешности
при вероятности
Р = 0,95)
Введение
Фенолы в водах могут находиться в растворенном состоянии в виде фенолятов, и свободных фенолов.
Содержание фенолов в незагрязненных природных водах, как правило, не превышает десятых долей микрограмма в литре, редко повышаясь до единиц микрограмма в литре, например, при дефиците кислорода, обусловленном продолжительным подледным периодом на некоторых водных объектах. Повышение содержания фенолов свидетельствует о загрязнении водного объекта.
Фенолы являются неустойчивыми веществами, они сравнительно легко окисляются химическим путем и подвергаются биохимической деградации. Вследствие этого даже в загрязненных водах в существенных концентрациях они могут наблюдаться лишь при дефиците кислорода, при низких температурах, а также при отсутствии фенолразрушающих бактерий либо условий для их жизнедеятельности. Одним из наименее устойчивых является сам фенол, большинство его производных более устойчивы.
МАССОВАЯ КОНЦЕНТРАЦИЯ
ЛЕТУЧИХ ФЕНОЛОВ В ВОДАХ.
МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ УСКОРЕННЫМ
ЭКСТРАКЦИОННО-ФОТОМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ
БЕЗ ОТГОНКИ
Дата введения 2006-12-20
1. Область применения
1.2. Настоящий руководящий документ предназначен для использования в лабораториях, осуществляющих анализ природных и очищенных сточных вод.
2. Нормативные ссылки
В настоящем руководящем документе использованы ссылки на следующие нормативные документы:
ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны
ГОСТ 12.1.007-76 ССБТ. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности
ГОСТ 17.1.5.04-81 Охрана природы. Гидросфера. Приборы и устройства для отбора, первичной обработки и хранения проб природных вод. Общие технические условия
ГОСТ 17.1.5.05-85 Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к отбору проб поверхностных и морских вод, льда и атмосферных осадков
ГОСТ Р ИСО 5725-6-2002 Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 6. Использование значений точности на практике
ГОСТ Р 51592-2000 Вода. Общие требования к отбору проб
МИ 2881-2004 Рекомендация. ГСИ. Методики количественного химического анализа. Процедуры проверки приемлемости результатов анализа.
3. Приписанные характеристики погрешности измерения
3.2. Значения показателя точности методики используют при:
— оформлении результатов измерений, выдаваемых лабораторией;
— оценке деятельности лабораторий на качество проведения измерений;
оценке возможности использования результатов измерений при реализации методики в конкретной лаборатории.
Диапазон измерений массовой концентрации фенолов X, мкг/дм 3
Показатель воспроизводимости (среднеквадратическое отклонение воспроизводимости)
Показатель правильности (границы систематической погрешности при вероятности Р=0,95) ± ΔC, мкг/дм 3
Показатель точности (границы погрешности при вероятности Р=0,95) ± Δ, мкг/дм 3
От 2,0 до 18,0 включ.
Св. 18,0 до 25,0 включ.
4. Средства измерений, вспомогательные устройства, реактивы, материалы
4.1. Средства измерений, вспомогательные устройства
При выполнении измерений применяют следующие средства измерений и другие технические средства:
4.1.1. Фотометр или спектрофотометр любого типа (КФК-3, КФК-2, СФ-46,СФ-56 и др.).
4.1.2. Весы лабораторные высокого (II) класса точности по ГОСТ 24104-2001.
4.1.3. Весы лабораторные среднего (III) класса точности по ГОСТ 24104-2001 с пределом взвешивания 200 г.
4.1.4. рН-метр или иономер любого типа с измерительным стеклянным и вспомогательным хлорсеребряным электродами.
4.1.5. Термометры лабораторные по ГОСТ 29224-91 с взаимозаменяемым конусом 14/23 с диапазоном измерения температур до 150 °С и с взаимозаменяемым конусом 19/26 и с диапазоном измерения температур до 200 °С и ценой деления не более 1 °С.
4.1.7. Колбы мерные 2 класса точности исполнения 2, 2а по ГОСТ 1770-74 вместимостью:
4.1.8. Колбы мерные 2 класса точности исполнения 2 или пробирки исполнения 2 по ГОСТ 1770-74 с притертыми стеклянными пробками вместимостью
4.1.9. Пипетки градуированные 2 класса точности исполнения 1,3 по ГОСТ 29227-91 вместимостью:
4.1.10. Пипетки с одной отметкой 2 класса точности исполнения 2 по ГОСТ 29227-91 вместимостью
4.1.11. Цилиндры мерные исполнения 1,3 по ГОСТ 1770-74 вместимостью:
4.1.12. Пробирка коническая (исполнения 1) по ГОСТ 1770-74 вместимостью
4.1.13. Воронки делительные ВД исполнения 1,3 по ГОСТ 25336-82 вместимостью:
4.1.14. Стаканы В-1.ТХС по ГОСТ 25336-82 вместимостью:
4.1.15. Воронки лабораторные по ГОСТ 25336-82 вместимостью:
4.1.16. Колбы конические Кн-2 или плоскодонные П-2, ТХС по ГОСТ 25336-82 вместимостью
4.1.17. Стаканчики для взвешивания (бюксы) СВ-19/9,24/10, СН 45/13 по ГОСТ 25336-82.
4.1.18. Колба круглодонная для перегонки КП исполнения 1, ТХС по ГОСТ 25336-82 вместимостью
4.1.20. Пробирки П1, диаметром 12 мм, высотой 60 мм и пробки резиновые 12,5 мм
4.1.23. Склянки для хранения проб вместимостью 1 дм 3 с завинчивающейся пробкой и полиэтиленовым вкладышем.
4.1.24. Флаконы аптечные для хранения экстрактов вместимостью 50 см 3 с завинчивающейся пробкой и плотным полиэтиленовым вкладышем.
4.1.27. Шкаф сушильный общелабораторного назначения.
4.1.28. Электроплитки с закрытой спиралью и регулируемой мощностью нагрева по ГОСТ 14919-83 и (или) колбонагреватели.
4.1.29. Холодильник бытовой.
4.2. Реактивы и материалы
При выполнении измерений применяют следующие реактивы и материалы:
4.2.1. Фенол кристаллический по ТУ 6-09-40-3245-90, ч.д.а. (при отсутствии ГСО).
4.2.2. Эфир бутиловый уксусной кислоты (бутилацетат) по ГОСТ 22300-76, х.ч., ч.
4.2.3. Хлороформ по ГОСТ 20015-88, очищенный.
4.2.4. Натрия гидроокись (гидроксид натрия) по ГОСТ 4328-77, ч.д.а. (допустимо ч.).
4.2.5. Натрий хлористый (хлорид натрия) по ГОСТ 4233-77, ч.д.а. или ч.
4.2.6. Натрий углекислый (карбонат натрия) по ГОСТ 83-79, или натрий углекислый 10-водный (карбонат натрия, декагидрат) по ГОСТ 84-76, ч.д.а.
4.2.7. Натрий сернокислый, безводный (натрия сульфат) по ГОСТ 4166-76, ч.д.а.
4.2.8. Аммоний хлористый (хлорид аммония) по ГОСТ 3773-72, ч.д.а.
4.2.9. Аммиак водный по ГОСТ 3760-79, ч.д.а.
4.2.10. Калий железосинеродистый (гексацианоферрат калия) по ГОСТ 4206-75, ч.д.а.
4.2.11. 4-Аминоантипирин по ТУ 6-09-3948-75, ч.д.а.
4.2.12. Кислота соляная по ГОСТ 3118-77, ч.д.а.
4.2.13. Кислота серная по ГОСТ 4204-77, ч.д.а.
4.2.14. Спирт этиловый ректификованный технический по ГОСТ 18300-87.
4.2.16. Натрий серноватистокислый (тиосульфат натрия) 5-водный, по ГОСТ 27068-86, ч.д.а.
4.2.17. Универсальная индикаторная бумага рН 1-12 по ТУ 6-09-1181-76.
4.2.18. Вода дистиллированная по ГОСТ 6709-72.
4.2.19. Фильтры обеззоленные «белая лента» по ТУ 6-09-1678-86.
4.2.20. Вата медицинская гигроскипическая по ГОСТ 5556-81 или вата стеклянная.
4.2.21. Пленка тефлоновая или полиэтиленовая.
4.2.22. Стеклоткань или асбестовое полотно.
5. Метод измерения
Выполнение измерений массовой концентрации летучих фенолов (в сумме) основано на экстракции фенолов из воды бутилацетатом, реэкстракции их щелочью и образовании в реэкстракте окрашенных соединений при взаимодействии фенолов с 4-аминоанти-пирином в присутствии гексацианоферрата (III) калия. Полученные соединения вновь экстрагируются бутилацетатом и оптическая плотность экстракта измеряется на фотометре с непрерывной разверткой спектра при длине волны λ = 470 нм. При его отсутствии допустимо использование фотометра со светофильтром, имеющим максимум пропускания в диапазоне от 470 до 490 нм.
6. Требования безопасности, охраны окружающей среды
6.1. При выполнении измерений массовой концентрации фенолов в пробах природных и очищенных сточных вод соблюдают требования безопасности, установленные в национальных стандартах и соответствующих нормативных документах.
6.2. По степени воздействия на организм вредные вещества, используемые при выполнении определений, относятся ко 2, 3 классам опасности по ГОСТ 12.1.007.
6.3. Содержание используемых вредных веществ в воздухе рабочей зоны не должно превышать установленных ПДК в соответствии с ГОСТ 12.1.005.
6.4. Сливы растворителей (бутилацетата, хлороформа) запрещается выливать в канализацию. Их собирают в специальную тару и регенерируют или утилизируют в соответствии с действующими правилами. Непригодный к использованию градуировочный раствор фенола сливают в канализацию, разбавляя большим объемом воды.
6.6. Оператор, использующий фенол кристаллический для приготовления градуировочного раствора, должен быть проинструктирован о специфических мерах предосторожности.
7. Требования к квалификации оператора
К выполнению измерений и обработке их результатов допускаются лица со средним профессиональным образованием и стажем работы в лаборатории не менее 1 года, освоившие методику.
8. Условия выполнения измерений
При выполнении измерений в лаборатории должны быть соблюдены следующие условия:
— температура окружающего воздуха (22 ± 5) °С;
— атмосферное давление от 84,0 до 106,7 кПа (от 630 до 800 мм рт. ст.);
— влажность воздуха не более 80 % при 25 °С;
— напряжение в сети (220 ± 10) В;
— частота переменного тока в сети питания (50 ± 1) Гц.
9. Отбор и хранение проб
10. Подготовка к выполнению измерений
10.1. Приготовление растворов и реактивов
10.1.2. Раствор 4-аминоантипирина, 2 %-ный
Растворяют 0,5 г 4-аминоантипирина в 25 см 3 дистиллированной воды, фильтруют и переносят в посуду из темного стекла. Раствор хранят в холодильнике в течение 7 дней, при комнатной температуре в темном месте не более 3 дней. Изменение окраски раствора является признаком его непригодности.
10.1.3. Раствор гексацианоферрата калия, 8 %-ный
10.1.4. Раствор соляной кислоты 1:1
К 250 см 3 дистиллированной воды прибавляют 250 см 3 концентрированной соляной кислоты. Раствор устойчив.
10.1.5. Раствор серной кислоты 1:1
10.1.6. Раствор гидроксида натрия, 1 моль/дм 3
Растворяют 40 г гидроксида натрия в 1 дм 3 дистиллированной воды. Раствор устойчив при хранении в плотно закрытой полиэтиленовой посуде.
10.1.7. Раствор гидроксида натрия, 5 моль/дм 3
Растворяют 100 г гидроксида натрия в 0,5 дм 3 дистиллированной воды. Раствор устойчив при хранении в плотно закрытой полиэтиленовой посуде.
10.1.8. Раствор карбоната натрия, 0,1 моль/дм 3
Растворяют 10,6 г безводного препарата или 28,6 г декагидрата в 1 дм 3 дистиллированной воды. Раствор устойчив при хранении в плотно закрытой полиэтиленовой посуде.
10.1.9. Проверка и очистка бутилацетата
10.2. Приготовление градуировочных растворов
10.2.1. Градуировочные растворы готовят из ГСО с массовой концентрацией фенола (1,00 ± 0,01) мг/см 3
10.3. Установление градуировочной зависимости
Градуировочную зависимость устанавливают при приготовлении нового буферного раствора или замене измерительного прибора.
10.4. Контроль стабильности градуировочной характеристики
10.4.1. Контроль стабильности градуировочной характеристики проводят при использовании новых партий 4-аминоантипирина, гексацианоферрата калия и бутилацетатата, но не реже 1 раза в квартал. Средствами контроля являются образцы используемые для установления градуировочной зависимости по 10.3 (не менее 3 образцов). Градуировочная характеристика считается стабильной при выполнении следующих условий:
Если условие стабильности не выполняется для одного образца для градуировки, необходимо выполнить повторное измерение этого образца для исключения результата, содержащего грубую погрешность. При повторном невыполнении условия, выясняют причины нестабильности, устраняют их и повторяют измерение с использованием других образцов, предусмотренных методикой. Если градуировочная характеристика вновь не будет удовлетворять условию ( 1 ), устанавливают новую градуировочную зависимость.
10.4.2. При выполнении условия ( 1 ) учитывают знак разности между измеренными и приписанными значениями массовой концентрации фенола в образцах. Эта разность должна иметь как положительное, так и отрицательное значение, если же все значения имеют один знак, это говорит о наличии систематического отклонения. В таком случае требуется установить новую градуировочную зависимость.
11. Выполнение измерений
11.3. Оптическую плотность экстракта измеряют в кюветах с толщиной поглощающего слоя 5 см относительно бутилацетата на спектрофотометре или фотометре с непрерывной разверткой спектра при длине волны 470 нм; на фотометре, снабженном светофильтрами, используют светофильтр с максимумом пропускания в диапазоне от 470 до 490 нм. Оптическую плотность холостого опыта вычитают из оптической плотности проб.
11.6. При таком промывании минерализованных проб на границе раздела фаз может образоваться объемный осадок гидроксидов, затрудняющий отделение хлороформа. В этом случае отделяют хлороформ до границы осадка, затем приливают 4 см 3 раствора серной кислоты и осторожно перемешивают пробу, не переворачивая и не встряхивая воронку. Отслоившийся хлороформ быстро удаляют, после этого приливают остальное количество раствора серной кислоты.
Если в пробе присутствует активный хлор, сразу после отбора пробы его следует восстановить добавляя тиосульфат натрия.
12. Вычисление и оформление результатов измерений
12.2. Результат измерения в документах, предусматривающих его использование, представляют в виде:
Численные значения результата измерения должны оканчиваться цифрой того же разряда, что и значения характеристики погрешности.
12.3. Допустимо представлять результат в виде:
12.4. Результаты измерений оформляют протоколом или записью в журнале, по формам, приведенным в Руководстве по качеству лаборатории.
13. Контроль качества результатов измерений при реализации методики в лаборатории
13.1. Общие положения
13.1.1. Контроль качества результатов измерений при реализации методики в лаборатории предусматривает:
— оперативный контроль исполнителем процедуры выполнения измерений (на основе оценки погрешности при реализации отдельно взятой контрольной процедуры);
— контроль стабильности результатов измерений (на основе контроля стабильности среднеквадратического отклонения повторяемости, среднеквадратического отклонения внутрилабораторной прецизионности, погрешности).
13.1.2. Периодичность контроля исполнителем процедуры выполнения измерений, а также реализуемые процедуры контроля стабильности результатов выполняемых измерений регламентируются в Руководстве по качеству лаборатории.
13.2. Алгоритм оперативного контроля процедуры выполнения измерений с использованием образцов для контроля
13.2.2. Оперативный контроль исполнителем процедуры выполнения измерений проводят путем сравнения результатов отдельно взятой контрольной процедуры Кк с нормативом контроля К.
13.2.5. Результат контрольной процедуры сравнивают с нормативом контроля.
Если результат контрольной процедуры удовлетворяет условию
процедуру анализа признают удовлетворительной.
При невыполнении условия ( 6 ) контрольную процедуру повторяют. При повторном невыполнении условия ( 6 ) выясняют причины, приводящие к неудовлетворительным результатам, и принимают меры по их устранению.
14. Проверка приемлемости результатов, полученных в условиях воспроизводимости
Расхождение между результатами измерений, полученными в двух лабораториях, не должно превышать предела воспроизводимости R. При выполнении этого условия приемлемы оба результата измерений и в качестве окончательного может быть использовано их общее среднее значение. Значение предела воспроизводимости рассчитывают по формуле
Приложение А
Очистка и регенерация бутилацетата
Приложение Б
Методика
приготовления аттестованных растворов фенола АР1-Ф,
АР2-Ф, АР3-Ф для установления градуировочной зависимости
и контроля точности результатов измерений массовой
концентрации фенолов экстракционно-фотометрическим
методом
Б.1. Назначение и область применения
Настоящая методика регламентирует процедуру приготовления аттестованных растворов фенола, предназначенных для установления градуировочной зависимости и контроля точности результатов измерений массовой концентрации летучих фенолов в природных и очищенных сточных водах экстракционно-фотометрическим методом.
Б.2. Метрологические характеристики
Значение характеристики для аттестованного раствора
Фенолы в сточной и питьевой воде: индекс, методы очистки, нейтрализация
Фенолы – широко распространенные антропогенные загрязнения. Чрезвычайно опасные органические соединения ароматического ряда губительны для многих микроорганизмов, поэтому промышленные сточные воды с высоким содержанием токсиканта плохо поддаются биологической очистке.
Фенолы в сточной воде
Технологии химической и нефтеперерабатывающей промышленности изначально создавались без учета очистки стоков. Небольшие производства не оказывали заметного влияния на окружающую среду. С техническим прогрессом возросло количество химических соединений, практически неразлагаемых в природе, и на проблему опасных стоков обратили внимание.
Летучие и нелетучие фенолы – разница
Фенолы разделяются на 2 группы по признаку летучести. К летучим фенолам (отгоняемым с водяным паром) причислены:
Летучие фенолы – основная часть фенольных стоков. До 50% общего количества фенолов составляет карболовая кислота, крезолы – от 30 до 60%; содержание же многоатомных фенолов достигает 15%.
Летучие фенолы, кроме п-крезола и других фенолов, замещенных в пара-положении, реагируют с 4-аминоантипирином в щелочной среде (рН 10,0 ±0,2). Это интенсивно пахнущие вещества. Летучие фенолы существенно ухудшают санитарное состояние водоемов. На водопроводных станциях, где вода обеззараживается хлорированием, содержание в питьевой воде летучих фенолов жестко лимитируется. Хлорпроизводные фенола (особенно крезолы) имеют неприятный запах даже в самых малых количествах.
Летучие и нелетучие фенолы различаются по температуре кипения
| Группа | Температура кипения фенолов при давлении 760 мм. рт. ст. |
| Летучие фенолы (одноатомные): | |
| фенол | 181,8 °С |
| крезол | 190,8 °С |
| ксиленол | 210-225 °С |
| Нелетучие (многоатомные) | |
| пирокатехин | 245,9 °С |
| резорцин | 280 °С |
| гидрохинон | 287 °С |
Фенол, крезол, ксиленол окисляются до CO2 и H2O, а пирокатехин, гидрохинон и другие многоатомные фенолы распадаются не до конца, образуя промежуточные продукты, устойчивые в отношении биохимического окисления.
Как появляются в природе?
Фенол и фенольные соединения свойственны природе, эти вещества появляются в экосистемах в результате обменных процессов водных организмов, высших растений, при биохимическом распаде органики в толще воды. К синтезу фенола способен ряд организмов в ответ на нападение насекомых, ранение или облучение ультрафиолетом. Чаще в природе встречаются производные фенола (биофлавоноид кверцитин, аминокислота тирозин, витамин токоферол), но и в свободной форме фенол тоже не редок.
К примеру, в хвое пихты сибирской содержится до 2,42% фенола в пересчете на абсолютно сухую хвою. В траве тимьяна обыкновенного обнаружен тимол, в листьях и семенах груши – гидрохинон.
Откуда берутся в воде?
В поверхностные водоемы фенол поступает в составе сточных вод, сбрасываемых:
Фенолы уходят в стоки при изготовлении красителей, в процессе переработки каменного угля и в производстве дубильных веществ. Даже изготовление ушных капель и средств для полоскания рта вносит свой негативный вклад в загрязнение сточных вод соединениями фенола.
Водные экосистемы постоянно подвергаются антропогенному воздействию, негативно влияющему на качество воды. Деятельность животноводческих хозяйств с постоянными навозными стоками, использование удобрений в сельском хозяйстве, неэффективная ирригация, стройки по берегам рек, загрязненные сточные воды крупных производств нарушают природный баланс водоемов. В природных водах все чаще регистрируют превышение по тяжелым металлам и ртути, наблюдают гибель гидробионтов, цветение вод и снижение их биоразнообразия.
Сточная, природная и питьевая вода
Вода квалифицируется и подразделяется на типы, исходя из самых разных признаков и факторов. Изначально вся влага на планете была природной, состоящей из воды океанов, морей, рек, озер, ледников, подземных источников, атмосферных осадков. С развитием хозяйственно-бытовой деятельности человека для используемой воды стали применять следующие понятия:
Термин «сточные воды» обозначает воды, использованные на промышленные и бытовые нужды и при этом загрязненные дополнительными примесями, меняющими её первоначальные физико-химические свойства. Под этот тип подходят также талые и дождевые потоки, уходящие с территорий населенных пунктов и промышленных предприятий.
Понятие «питьевая вода» характеризует воду, предназначенную для питья и бытовых потребностей населения и отвечающую всем гигиеническим нормативам, в том числе и по уровню фенолов.
Класс опасности фенола
Грязные массы воды, сброшенные с крупных производств, резко повышают уровень фенола в природной воде. Фенольные стоки серьезно изменяют концентрацию кислорода в речной воде. В жаркий сезон скорость распада фенолов в природных водоемах увеличивается, но в зимний период процессы замедляются.
Далее из природных источников при недостаточно эффективной очистке водного ресурса фенолы попадают в водопроводную сеть.
Согласно СанПиН 1.2.3685-21 содержание фенола в питьевой воде не должно превышать 0,001 мг/дм3, но при недостаточной водоподготовке токсичные примеси удаляются не полностью. В процессе дезинфицирующего хлорирования питьевой воды фенолы превращаются в хлорфенолы, особенно при кипячении. Появление в питьевой воде таких соединений обуславливает ее специфический лекарственный запах.
Фенольный индекс, ПДК
Для летучих алкифенолов (простой фенол, крезолы, гваякол, этилфенол) введен обобщенный показатель – «фенольный индекс».
Фенольный индекс отличается от реального содержания фенолов в их модельной смеси в 3-5 раз.
Влияние на природу
Угроза для человека
Фенол проникает в организм человека при непосредственном контакте с разлитым реагентом, вместе с питьем, через пищу и воздух, в момент применения медицинских и косметических товаров, во время курения. При точечном попадании фенола на кожу образуются язвы и сильные ожоги, а контакт больших площадей тела (более 25 %) с разбавленным раствором фенола приводит к гибели.
Фенол вступает в организме в химические реакции и накапливается там. Чем выше концентрация токсина в крови, тем серьезнее последствия фенольного отравления для человека. Безопасной (условно) считается доза 0,6 мг фенола на 1 кг живого веса, попавшая в организм человека в течение одних суток (по данным Управления по охране окружающей среды США). В расчетах не учтен канцерогенный эффект фенола, который потенциально проявится длительное время спустя.
Острое отравление фенолом при попадании его с водой в желудочно-кишечный тракт вызывает боль в глотке, раны во рту, ожоги слизистых, тошноту, рвоту, диарею. Артериальное давление снижается, развивается бледность кожных покровов, симптомы сердечной недостаточности, возможны судорожные спазмы, боль в животе. Моча бурого цвета быстро темнеет на воздухе. Вероятная летальная доза для человека при пероральном приеме 50-500 мг/кг, а проглатывание 1 грамма вещества смертельно.
При длительном отравлении фенолом развивается анорексия, наблюдается обильное слюноотделение. Люди теряют вес, ощущают слабость и боль в мышцах. Поражаются печень и почки, нервная система и легкие.
Методы определения фенолов
Для анализа воды на содержание в ней фенолов в лабораторной практике используются следующие методы:
Метод выбирают в зависимости от задач исследования химического состава контролируемого объекта.
Фотометрический
При определении фенола фотометрическим методом (ПНД Ф 14.1:2.105-97) летучие фенолы отгоняются с водяным паром из предварительно подкисленной пробы воды. Далее к отгону прибавляют 4-аминоантипирин и гексацианоферрат (III) калия и проводят экстракцию окрашенного соединения хлороформом. На спектрофотометре или фотоэлектроколориметре при длине волны λ = 460 нм и λ = 460-490 нм соответственно измеряют оптическую плотность экстракта.
Газо-жидкостная хроматография
Метод газо-жидкостной хроматографии основан на взаимодействии гидроксибензола (фенола) с бромирующим реактивом в присутствии слабого раствора серной кислоты. Избыток брома удаляют раствором сернистого натрия. Образовавшийся трибромфенол экстрагируют гексаном, гексановый экстракт хроматографируют на газовом хроматографе с электронозахватным детектором.
Броматометрическое титрование
Определение фенола броматометрическим методом основано на титровании анализируемой пробы воды избытком бромат-бромидной смеси, приготовленной из навесок KBrO3 и KBr.
Образующийся бром вступает в реакцию с фенолом:
При добавлении иодида калия, избыточный, не прореагировавший бром окисляет иодид до йода, который оттитровывают стандартным раствором Na2S2O3:
Флуориметрический
В ходе флуориметрического анализа фенол экстрагируется из воды растворителем бутилацетатом. Далее проводится реэкстракция фенолов в водный раствор NaOH, а затем определение их концентрации на анализаторе жидкости «Флюорат».
Летучие фенолы методом флуориметрии определяются после предварительной отгонки фенолов при помощи перегонного устройства.
Очистка вод от загрязнения фенолами
Методы обесфеноливания воды условно делятся на две группы:
Регенеративные методы нейтрализации
Регенеративный метод предполагает возвращение фенола в процесс производства или его переработку в альтернативные продукты. Так фенол иногда переводят в резольные смолы, используемые в дальнейшем для производства фанеры, или в фениловые эфиры полиэтиленгликоля.
Очистка испарением
Паровой метод предполагает выдувание фенолов большим объемом водяного пара из сточной воды, предварительно доведенной до кипения. Далее смесь пара и фенолов пропускается через горячий поглотительный раствор щелочи (100-103 ⁰С). При взаимодействии щелочи и фенолов образуются феноляты.
Но при очистке испарением сточная вода от фенолов освобождается не полностью, так как часть фенолятов остается в дистилляционной колонне перед обесфеноливанием воды.
Экстракция
Метод очистки экстракцией базируется на смешивании фенолсодержащей воды с растворителем, в котором гидроксибензол растворим легче, чем в воде. Важное условие – растворитель не должен сам растворяться в воде. Фенол переходит из загрязненных вод в растворитель, вода с растворителем смешиваться не способна, поэтому образуются два слоя, которые можно без труда разделить декантацией.
Метод экстракции дорог, так как требует специализированных растворителей (это трикрезилфосфат, фенолсольван) и последующей их отгонки. Бюджетные растворители – хинолин и анилин практически полностью извлекают фенол из воды, но сами смешиваются со стоками, создавая опасное загрязнение.
Мембранные технологии
Для очищения стоков применяют технологии, основанные на способности ультрапористых перегородок (полупроницаемых мембран) избирательно пропускать через себя компоненты очищаемых растворов.
| Виды мембранных процессов для извлечения фенолов из воды | Особенности процесса |
| обратный осмос | Вода (растворитель) под давлением проникает из более концентрированного раствора через синтетическую полупроницаемую мембрану в менее концентрированный раствор (обратный осмос). Мембранный барьер не препятствует растворителю, но мешает некоторым растворённым в нём веществам. Метод позволяет отделить органические молекулы массой 100 дальтон и даже менее. |
| нанофильтрация | Фильтрация происходит через ультрапористую мембрану при рабочем давлении 1-10 атм. В процессе очистки отделяются органические молекулы с массой более 300 дальтон. |
Для очистки фенолсодержащих вод часто применяются комбинированные методы, совмещающие мембранные и традиционные варианты очистки:
Мембраны чувствительны к жесткости воды, поэтому поступающую воду предварительно требуется очищать менее тонкими методами. Со временем проницаемость мембран снижается из-за эффекта «концентрационной поляризации», когда у поверхности полупроницаемого барьера скапливаются разделяемые вещества.
В то же время мембранный способ очистки вод энергосберегающий, не требует нагревания и почти полностью исключает взаимодействие между веществами в растворе. Фенолы выделяются из весьма разбавленной воды в достаточно высокой концентрации, которую можно повторно использовать. При реализации мембранного метода не требуются дополнительные реагенты, а, значит, не происходит вторичное загрязнение сточных вод.
Удаление адсорбцией
Несмотря на развитие электрохимических и мембранных методов водоочистки, абсорбционный метод очистки сточных вод от примесей остается наиболее востребованным.
Суть удаления примесей абсорбцией заключается в пропускании загрязненной воды через слой сорбента. Сорбент способен физически улавливать молекулы фенола за счет вандерваальсовых сил или образовывать с токсином химические связи.
К сорбентам предъявляются общие требования:
Для улавливания фенола в сточных водах применяют органические полимерные сорбенты («Полисорб», Poropak), ионообменные смолы, неорганические сорбенты (силикагели, цеолиты природного происхождения и синтезированные), активные угли, активированные углеродные волокна и ткани.
Биологические способы очистки
Биологический метод обесфеноливания воды основан на способности некоторых микроорганизмов окислять фенолы.
Для биологической очистки воды от фенола используют комбинацию активного ила, в состав которого входят коловратки, инфузории, жгутиковые, нитчатые бактерии, корненожки, зооглеи и группы специальных микроорганизмов-деструкторов токсинов. Эффективность разложения фенола при биологическом методе зависит от качества жизни организмов, осуществляющих очистку. Микроорганизмы-деструкторы чувствительны к факторам среды. Сточная вода, подвергаемая обесфеноливанию в биологическом бассейне, должна удовлетворять следующим условиям:
Биологический метод глубоко очищает воду от фенола, но при этом требует больших площадей для обустройства ирригационных бассейнов и четкого контроля за процессом.
Можно ли избавиться в быту?
Если вода из крана внезапно приобрела аптечный запах, самостоятельно очищать и затем пить эту воду нельзя. Фенол – опасное вещество, способное вызвать тяжелые поражения организма человека. Токсикант, легко растворяющийся в воде, бытовыми способами удалить не получится. Если вода из-под крана запахла «карболкой», необходимо сообщить об этом в аварийную службу ЖЭКа, ДЭЗа или ТСЖ, обратиться в городской Водоканал или санэпидемстанцию.
Но в быту можно позаботиться о доочистке поступающей из водопровода воды, установив в квартире или коттедже систему обратного осмоса с фильтрами, минерализатором и высокоселективной мембраной.
Современные бытовые фильтры справляются с очисткой воды от загрязнителей разного происхождения:
Осведомленность о фенолах, как наиболее часто встречаемых, токсичных и одновременно трудноудаляемых техногенных загрязнениях, необходима для грамотного решения задач по очистке воды и охране окружающей среды.