"ЦВ 2.04.04-91 "А". ФР.1.31.2000.00158. Методика экстракционно-фотометрического определения суммарного содержания анионных синтетических поверхностно-активных веществ в пробах сточных вод"
(утв. ЗАО "ЦИКВ" 02.11.2005)
(ред. от 05.02.2009)

Настоящий документ устанавливает методику выполнения измерений массовой концентрации анионных синтетических поверхностно-активных веществ (СПАВ) в пробах сточных вод любой минерализации в диапазоне массовых концентраций от 0,02 до 350 мг/дм³.

Методика выполнения измерений обеспечивает с вероятностью P = 0,95 получение результатов измерений с погрешностью, не превышающей значений, приведенных в таблице 1.

Примечание - Если определяемая массовая концентрация СПАВ выше верхнего предела измерений, то допускается анализировать разбавленные пробы, проводя одновременно контроль точности результатов измерений в соответствии с 11.2.

Мешающее влияние сульфидов, полисульфидов и тиосульфатов устраняют добавлением фосфатного буферного раствора. При значительном содержании указанных соединений необходимо, кроме того, добавлять 2 см³ перекиси водорода на каждые 100 см³ пробы.

Влияние хлоридов, нитратов и белков устраняют промыванием хлороформных экстрактов кислым раствором метиленового голубого.

4.1. Средства измерений

4.1.1. Спектрофотометр или фотоэлектроколориметр любого типа, обеспечивающий измерение при длине волны , кюветы с рабочей длиной 2,5 см или 2 и 3 см.

4.1.2. Весы лабораторные общего назначения г по ГОСТ 24104-88, 2 класса точности с наибольшим пределом взвешивания 200.

4.1.3. Колбы мерные по ГОСТ 1770-74, 2 класса точности.

4.1.4. Цилиндры или мензурки по ГОСТ 1770-74, 2 класса точности.

4.1.5. Пипетки по ГОСТ 29227-91, 2 класса точности.

4.1.6. Стандартный образец состава додецилсульфата натрия, например ГСО 8049-94.

4.1.7. pH-метр лабораторный по ГОСТ 27987-88Е.

4.1.8 Часы песочные, например, по ОСТ 251138-84.

4.2. Вспомогательное оборудование

4.2.1. Воронки делительные по ГОСТ 25336-82, вместимостью 250 см³.

4.2.2. Стаканчики для взвешивания по ГОСТ 25336-82.

4.2.3. Воронки лабораторные по ГОСТ 25336-82.

4.2.4. Фильтры обеззоленные "белая лента" или "красная лента" по ТУ 6-09-1678-77.

4.2.5. Прибор для перегонки легколетучих растворителей.

4.3. Реактивы и материалы

4.3.1. Серная кислота по ГОСТ 4204-77, ч.д.а.

4.3.2. Хлороформ по ГОСТ 20015-74.

4.3.3. Натрия гидроокись по ГОСТ 4328-78, ч.д.а.

4.3.4. Калий фосфорнокислый однозамещенный по ГОСТ 4198-75 или калий фосфорнокислый двузамещенный по ГОСТ 2493-75, ч.д.а.

4.3.5. Натрий сернокислый, безводный по ГОСТ 4166-76.

4.3.6. Перекись водорода по ГОСТ 10929-76.

4.3.7. Вода дистиллированная по ГОСТ 6709-72.

4.3.8. Метиленовый голубой, N, N, N', N'-тетраметилтионил хлористый, трехводный, ч.д.а. по ТУ 60926-74.

4.3.9. Вата хлопковая по ГОСТ 5556-81.

Допускается применение других средств измерений, вспомогательных устройств, реактивов и материалов, технические и метрологические характеристики которых не хуже указанных.

При выполнении анализов необходимо соблюдать требования техники безопасности при работе с химическими реактивами по ГОСТ 12.1.007-76 и ГОСТ 12.4.021-75.

При работе с электроустановками должны соблюдаться требования по электробезопасности по ГОСТ 12.1.019-79.

Помещение лаборатории должно соответствовать требованиям пожарной безопасности по ГОСТ 12.1.004-91 и иметь средства пожаротушения по ГОСТ 12.4.009-83.

Исполнители должны быть проинструктированы о мерах безопасности при работе с нагревательными приборами. Организация обучения работающих безопасности труда должна производиться по ГОСТ 12.0.004-90.

К выполнению измерений допускаются инженер или техник (лаборант) - химик со средним специальным образованием либо без специального образования, но со стажем работы в химической лаборатории не менее 2 лет, освоивший проведение экстракционно-фотометрических измерений.

8.1 Подготовка посуды

Посуду, применяемую для анализа, обрабатывают хромовой смесью, затем ополаскивают водопроводной и дистиллированной водой.

8.2 Приготовление растворов

8.2.1 Фосфатный буферный раствор, pH = 10

Для приготовления буферного раствора 16,3308 г дигидрофосфата калия (калия фосфорнокислого однозамещенного) растворяют в 1200 см³ дистиллированной воды, 5,04 г гидрооксида натрия растворяют в 630 см³ дистиллированной воды, затем оба раствора смешивают. Срок годности раствора 3 месяца.

Буферный раствор можно приготовить также следующим образом:

13 г калия фосфорнокислого двузамещенного трехводного (10 г - безводного) растворяют в небольшом количестве дистиллированной воды, добавляют раствор гидроокиси натрия до pH = 10 (контролируют pH-метром), разбавляют дистиллированной водой до 1 дм³ и перемешивают.

8.2.2 Нейтральный раствор метиленового голубого

Для приготовления 1 дм³ раствора 0,35 г метиленового голубого помещают в мерную колбу вместимостью 1 дм³ и перемешивая растворяют в дистиллированной воде, доводя раствор до метки. Рекомендуется раствор готовить за 24 часа до использования. Срок годности раствора - 3 месяца.

8.2.3 Кислый раствор метиленового голубого

Для приготовления 1 дм³ раствора 0,35 г метиленового голубого помещают в мерную колбу вместимостью 1 дм³, растворяют в 500 см³ дистиллированной воды, прибавляют 6,5 см³ концентрированной серной кислоты и доводят объем раствора в колбе до метки дистиллированной водой. Рекомендуется раствор готовить за 24 часа до использования. Срок годности раствора - 3 месяца.

8.2.4 Основной раствор с массовой концентрацией СПАВ 100 мг/дм³ готовят из стандартного образца - додецилсульфата натрия согласно инструкции по его применению. Раствор устойчив в течение 2 недель.

8.2.5 Рабочий раствор N 1 с массовой концентрацией СПАВ 10 мг/дм³ готовят десятикратным разбавлением основного раствора. Раствор следует хранить не более суток.

8.2.6 Рабочий раствор N 2 с массовой концентрацией СПАВ 1 мг/дм³ готовят десятикратным разбавлением рабочего раствора N 1. Раствор следует хранить не более суток.

Для определения градуировочной зависимости I в мерные колбы вместимостью 100 см³ вносят с помощью пипеток 0; 0,5; 1,0; 2,0; 3,0; 5,0; 8,0; 10,0; 12,0; 15,0 см³ рабочего раствора N 1, доводят объем растворов в колбах до метки дистиллированной водой. Массовая концентрация додецилсульфата в градуировочных растворах I составит соответственно: 0; 0,1; 0,2; 0,4; 0,6; 1,0; 1,6; 2,0; 2,4; 3,0 мг/дм³. Первый градуировочный раствор с массовой концентрацией додецилсульфата равной нулю является холостой пробой. Каждый приготовленный раствор переносят в делительную воронку вместимостью 250 см³. Далее определение производится как описано в 9.1, используя колбы для сбора экстракта вместимостью 50 см³ и кюветы с рабочей длиной 2 или 2,5 см.

Для определения градуировочной зависимости II в мерные колбы вместимостью 100 см³ вносят с помощью пипеток 0; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0; 8,0; 10,0; 15,0; 20,0 см³ рабочего раствора N 2, доводят объем растворов в колбах до метки дистиллированной водой. Массовая концентрация додецилсульфата в градуировочных растворах II составит соответственно: 0; 0,08; 0,12; 0,16; 0,20; 0,32; 0,40; 0,60; 0,80 мг/дм³. Первый градуировочный раствор с массовой концентрацией додецилсульфата равной нулю является холостой пробой. Каждый приготовленный раствор переносят в делительную воронку вместимостью 250 см³. Далее определение производится как описано в 9.1, используя колбы для сбора экстракта вместимостью 25 см³ и кюветы с рабочей длиной 2,5 или 3 см.

Для определения градуировочной зависимости III в мерные колбы вместимостью 100 см³ вносят с помощью пипеток 0; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0; 8,0; 10,0; 15,0; 20,0 см³ рабочего раствора N 2, доводят объем растворов в колбах до метки дистиллированной водой. Массовая концентрация додецилсульфата в градуировочных растворах III составит соответственно: 0; 0,08; 0,12; 0,16; 0,20; 0,32; 0,40; 0,60; 0,80 мг/дм³ (расчет концентраций выполнен для объема хлороформа 25 см³, взятого на экстракцию). Первый градуировочный раствор с массовой концентрацией додецилсульфата равной нулю является холостой пробой. Каждый приготовленный раствор переносят в делительную воронку вместимостью 250 см³. Далее определение проводят как описано в 9.2, используя приемную емкость для сбора экстракта вместимость не менее 25 см³ и кюветы с рабочей длиной 2,5 или 3 см.

Для определения градуировочной зависимости IV в мерные колбы вместимостью 100 см³ вносят с помощью пипеток 0; 0,5; 1,0; 2,0; 3,0; 5,0; 8,0; 10,0; 12,0; 15,0 см³ рабочего раствора N 1, доводят объем растворов в колбах до метки дистиллированной водой. Массовая концентрация додецилсульфата в градуировочных растворах IV составит соответственно: 0; 0,14; 0,29; 0,57; 0,86; 1,43; 2,29; 2,86; 3,43, 4,29 мг/дм³ (расчет концентраций выполнен для объема хлороформа 35 см³, взятого на экстракцию). Первый градуировочный раствор с массовой концентрацией додецилсульфата равной нулю является холостой пробой. Каждый приготовленный раствор переносят в делительную воронку вместимостью 250 см³. Далее определение проводят как описано в 9.2, используя приемную емкость для сбора экстракта вместимостью не менее 35 см³ и кюветы с рабочей длиной 2 или 2,5 см. (Введено дополнительно. Изменение N 2)

8.3 Определение градуировочных зависимостей

Определяют градуировочные зависимости оптической плотности (D) от массовой концентрации СПАВ в градуировочных растворах (C). Для каждой зависимости рассчитывают коэффициент градуировочной зависимости (K):

где 

D_i - оптическая плотность градуировочных растворов;

D_хол - оптическая плотность холостой пробы.

Контроль правильности определения градуировочной зависимости проводят по максимальному отклонению от K.

Результаты контроля признаются удовлетворительными, если выполняется условие:

Контроль стабильности градуировочной зависимости проводят не реже 1 раза в квартал, по трем градуировочным растворам с различной массовой концентрацией СПАВ. Норматив контроля стабильности градуировочной зависимости (G) равен . В случае смены реактивов и превышения норматива G проводят новое определение градуировочной зависимости.

8.4 Общие требования к отбору проб для определения СПАВ по ГОСТ Р 51592-2000, или другого нормативного документа, утвержденного в установленном порядке. Объем отбираемой пробы должен быть не менее 0,1 дм³.

В связи с неустойчивостью анионных СПАВ, анализ рекомендуется проводить не позднее, чем через 6 часов после отбора проб воды. Если это невозможно, пробу консервируют, добавляя 2 см³ формальдегида или хлороформа на 1 дм³ воды и хранят в холодильнике при температуре 3 - 5 °C не более недели. Перед отбором аликвоты пробу подогревают до комнатной температуры и интенсивно перемешивают.

Для анализа отбирают 100 см³ пробы, или меньший ее объем (в зависимости от предполагаемой концентрации), доведенный дистиллированной водой до 100 см³, и помещают в делительную воронку вместимостью 250 см³. Далее в воронку вносят 5 см³ нейтрального метиленового голубого, 10 см³ фосфатного буферного раствора, перемешивают, приливают около 10 см³ хлороформа и встряхивают в течение 1 - 2 минут желательно при горизонтальном положении воронки. После разделения слоев воронку встряхивают круговыми движениями для удаления капель со стенок воронки. Дают смеси отстояться и сливают слой хлороформа в другую делительную воронку, в которую предварительно наливают 100 см³ дистиллированной воды и 5 см³ кислого раствора метиленового голубого. Содержимое второй воронки встряхивают в течение 1 - 2 минут желательно при горизонтальном положении воронки. После разделения слоев воронку встряхивают круговыми движениями для удаления капель со стенок воронки, и после расслоения фильтруют хлороформный слой через пропитанную хлороформом вату в мерную колбу вместимостью 50 см³ или 25 см³ в зависимости от интенсивности окраски. Экстракцию в обеих делительных воронках повторяют, пока порция сливаемого хлороформа не будет бесцветной. Экстракты объединяют, разбавляют хлороформом до метки в колбах вместимостью 50 или 25 см³ и хорошо перемешивают.

Измеряют оптическую плотность на фотоэлектроколориметре или спектрофотометре при длине волны (610 +/- 10) нм. При использовании колбы на 50 см³ измерения проводят в кюветах с рабочей длиной 2,0 или 2,5 см, при использовании колбы на 25 см³ измерения проводят в кюветах с рабочей длиной 2,5 или 3,0 см. Измерения проводят относительно кюветы с хлороформом или относительно холостой пробы в зависимости от типа прибора.

Для анализа отбирают 100 см³ пробы, или меньший ее объем (в зависимости от предполагаемой концентрации), доведенный дистиллированной водой до 100 см³, и помещают в первую делительную воронку вместимостью 250 см³. Далее в воронку вносят 5 см³ раствора нейтрального метиленового голубого, 10 см³ фосфатного буферного раствора, приливают 25 см³ хлороформа и проводят экстракцию 1 мин с использованием экстрактора при скорости вращения 1000 об/мин. После разделения слоев визуально контролируют интенсивность окраски:

- если окраска слабая, экстрагируют еще 1 мин и сливают слой хлороформа во вторую делительную воронку, в которую предварительно наливают 100 см³ дистиллированной воды и 5 см³ кислого раствора метиленового голубого.

- если окраска экстракта интенсивная, то слой хлороформа сливают в сборную емкость. В первую воронку добавляют 10 см³ хлороформа и проводят повторную экстракцию 1 мин, далее экстракты объединяют и помещают во вторую делительную воронку, в которую предварительно наливают 100 см³ дистиллированной воды и 5 см³ кислого раствора метиленового голубого.

Измеряют оптическую плотность фильтрата на фотоэлектроколориметре или спектрофотометре при длине волны (610 +/- 10) нм. При использовании 25 см³ хлороформа для экстракции измерения проводят с использованием III градуировочной зависимости в кюветах с рабочей длиной 2,5 или 3,0 см. При использовании 35 см³ хлороформа для экстракции измерения проводят с использованием IV градуировочной зависимости в кюветах с рабочей длиной 2,0 или 2,5 см. Измерения проводят относительно кюветы с хлороформом или относительно холостой пробы в зависимости от типа прибора.

9.3 Одновременно с серией проб выполняют холостой опыт со 100 см³ дистиллированной воды.

9.4 Если при экстракции хлороформом проб воды образуется эмульсия, не расслаивающаяся длительное время, в пробу добавляют сульфат натрия безводный (около 5 г на 100 см³ пробы).

10.1 Массовую концентрацию анионных СПАВ в исследуемой пробе воды в мг/дм³ рассчитывают по формуле:

где K - коэффициент градуировочной зависимости I или II;

- оптическая плотность анализируемой пробы за вычетом оптической плотности холостой пробы;

V_пр - объем пробы сточной воды, взятой для анализа см³;

V - объем хлороформных экстрактов пробы, см³.

При использовании градуировочной зависимости I - V = 50 см³; при использовании градуировочной зависимости II - V = 25 см³.

В случае разбавления исходной пробы воды, результат необходимо умножить на кратность разбавления.

- оптическая плотность анализируемой пробы за вычетом оптической плотности холостой пробы;

V_пр - объем пробы сточной воды, взятой для анализа см³;

10.3 При необходимости проверки приемлемости результатов измерений в условиях повторяемости (например, по требованию заказчика или в случае анализа сложных проб) получают два результата измерений массовой концентрации СПАВ в пробах сточных вод по разделу 9 в условиях повторяемости. Проверяют приемлемость результатов измерений c₁ и c₂, сравнивая расхождение между ними с пределом повторяемости (r для n = 2, таблица 2). Если полученное значение расхождения не превышает предела повторяемости, то за результат измерений массовой концентрации СПАВ в пробе сточной воды принимают среднее из двух полученных значений c₁ и c₂. В противном случае процедуру повторяют.

10.4 Оформление результатов измерений

Результаты измерений массовой концентрации СПАВ в документах, предусматривающих их использование, представляют в виде:

где - абсолютная погрешность измерения массовой концентрации СПАВ, мг/дм³, при доверительной вероятности P = 0,95, таблица 1.

11.1 Контроль стабильности результатов измерений

Контроль стабильности результатов измерений в лаборатории осуществляют по ГОСТ Р ИСО 5725-6, раздел 6, используя методы контроля стабильности стандартного отклонения промежуточной прецизионности и контроля стабильности правильности рутинного анализа. Средство контроля готовят из стандартного образца додецилсульфата натрия и анализируют согласно разделу 9. При построении контрольных карт для расчета пределов действия и предупреждения используют значения стандартного отклонения промежуточной прецизионности при различиях по факторам "время", "оператор", "оборудование", , приведенные в таблице 2.

При неудовлетворительных результатах контроля, например, превышение предела действия или регулярное превышение предела предупреждения, выясняют причины этих отклонений, в том числе повторяют градуировку прибора, проводят смену реактивов, проверяют работу оператора.

Периодичность проведения контроля стабильности результатов измерений устанавливают индивидуально для каждой лаборатории в соответствии с документами по внутрилабораторному контролю качества результатов анализа.

11.2 Оперативный контроль точности

При внедрении методики в практику работы лаборатории проводят контроль точности результатов измерений массовой концентрации СПАВ, используя метод добавок в пробы различных типов вод, анализируемых в лаборатории.

Результаты контроля признаются удовлетворительными, если выполняется условие:

где Cр - измеренное значение массовой концентрации СПАВ в пробе без добавки;

Cк - измеренное значение массовой концентрации СПАВ в пробе с добавкой;

Cд - рассчитанное значение увеличения массовой концентрации СПАВ в пробе за счет введения добавки;

K - норматив оперативного контроля точности, который рассчитывают по формуле:

где и - абсолютные погрешности определения массовой концентрации СПАВ в пробе с добавкой и в пробе без добавки.

При превышении нормативов оперативного контроля эксперимент повторяют. В случае повторного превышения нормативов выясняют причины, приводящие к неудовлетворительным результатам контроля.

После внедрения МВИ в практику работы лаборатории при необходимости проверки приемлемости результатов измерений, полученных в условиях воспроизводимости, проводят межлабораторные сравнительные испытания с использованием данной методики для оценки стандартного отклонения воспроизводимости. В случае невозможности организации межлабораторных сравнительных испытаний допускается, согласно МИ 2336-2002, оценить значение стандартного отклонения воспроизводимости, , по формуле: . Проверку приемлемости результатов измерений в условиях воспроизводимости осуществляют по ГОСТ Р ИСО 5725-6-2002, пункт 5.3. Сопоставление альтернативных методов измерений проводят по ГОСТ Р ИСО 5725-6-2002, раздел 8.

В делительную воронку наливают 5 см³ растворов метиленового голубого, добавляют 5 - 7 см³ хлороформа, встряхивают 10 - 15 раз, дают отстояться и сливают хлороформ. Эту операцию повторяют 2 - 3 раза до исчезновения голубого или слегка фиолетового цвета хлороформа.

В таблице Б.1 представлены данные по результатам межлабораторных сравнительных испытаний (МСИ), проведенных Органом по аккредитации ЦИКВ среди аккредитованных лабораторий. Представленные данные не применимы для обобщений.

p - количество лабораторий;

n - количество измерений, полученных в каждой лаборатории;

- аттестованное значение массовой концентрации СПАВ в образце;

y - общее среднее значение массовой концентрации СПАВ в образце;

s_r - оценка стандартного отклонения повторяемости результатов измерений;

s_R - оценка стандартного отклонения воспроизводимости результатов измерений.