ГОСТ Р 59540-2021. Национальный стандарт Российской Федерации. Грунты. Методы лабораторного определения степени засоленности
7 Методы определения степени засоленности
7.1 Определение степени засоленности кондуктометрическим методом
Настоящий метод распространяется на глинистые, песчаные, крупнообломочные (в части их заполнителя) и органоминеральные грунты и устанавливает кондуктометрический метод определения общей засоленности при хлоридном типе их засоления.
Сущность метода заключается в измерении удельной электрической проводимости водной вытяжки из грунтов с помощью кондуктометра.
Метод дает относительное представление об общем количестве водорастворимых солей в водной вытяжке из грунтов.
7.1.1 Аппаратура и реактивы
Кондуктометр с диапазоном измерений от 0,01 до 20 мСм и погрешностью измерений не более 5%.
Термометр лабораторный с диапазоном измерений от 0 °C до 55 °C, с ценой деления 0,5 °C по ГОСТ 29224.
Весы лабораторные 2-го класса точности и 4-го класса точности по ГОСТ OIML R 76-1.
Посуда мерная лабораторная не ниже 2-го класса точности по ГОСТ 1770 (цилиндры, мензурки).
Секундомер по действующим нормативным документам или часы по ГОСТ 3309.
Шкаф сушильный с терморегулятором по ГОСТ 14919.
Стеклянная посуда по ГОСТ 25336 (стаканы, колбы конические, воронки конические, эксикаторы и др.).
Бумага фильтровальная марки Ф по ГОСТ 12026.
Калий хлористый по ГОСТ 4234.
Вода дистиллированная по ГОСТ 6709.
7.1.2 Подготовка к анализу
7.1.2.1 Приготовление водной вытяжки из грунтов
Пробу грунта, отобранную по ГОСТ 12071, высушивают, растирают и просеивают через сито 1 мм. Согласно ГОСТ 5180 определяют гигроскопическую влажность высушиванием до постоянной массы. Навеску абсолютно сухого грунта или соответствующее количество воздушно-сухого грунта с учетом гигроскопической влажности взвешивают на технических весах с точностью до 0,1 г, помещают в коническую колбу и заливают пятикратным количеством дистиллированной воды (в соотношении 1:5) с использованием мерного цилиндра не ниже 2-го класса точности. Для грунта с содержанием органического вещества более 50% или при наличии в грунте большого количества сульфатов количество дистиллированной воды увеличивают до соотношения 1:10. Массу навески выбирают исходя из количества определяемых показателей. Колбу закрывают резиновой пробкой и перемешивают в течение 3 - 5 мин, после чего суспензию фильтруют через сухой складчатый бумажный фильтр (как правило, двойной) в колбу-приемник. Для грунта с содержанием органического вещества более 50% или при наличии в грунте большого количества сульфата кальция (гипса или ангидрита) суспензию оставляют стоять в течение 24 ч, а потом фильтруют. Фильтр помещают в воронку так, чтобы он лежал на 0,5 - 1 см ниже края воронки. Перед тем как вылить суспензию на фильтр, содержимое колбы взбалтывают, чтобы взмутить навеску и перенести на фильтр по возможности весь грунт. Мутные фильтраты возвращают на фильтр до тех пор, пока они не станут прозрачными. По окончании фильтрования прозрачные фильтраты перемешивают и используют для анализа.
Для снижения вероятности внесения посторонних примесей фильтры из фильтровальной бумаги рекомендуется подготовить обработкой 1%-ным раствором HCl (приложение А).
7.1.2.2 Приготовление раствора хлористого калия молярной концентрации c (KCl) = 0,01 моль/дм3
Навеску 0,746 г хлористого калия, прокаленного до постоянной массы при температуре 500 °C, помещают в мерную колбу вместимостью 1000 см3 и растворяют в дистиллированной воде, доводя объем раствора до метки.
7.1.2.3 Определение константы кондуктометрической ячейки (датчика)
Константу кондуктометрической ячейки (датчика) определяют в соответствии с инструкцией по эксплуатации кондуктометра или по приложению Б.
7.1.3 Проведение анализа
В фильтрат водной вытяжки, приготовленный по 7.1.2.1, или в суспензию (т.е. до проведения фильтрования) погружают датчик кондуктометра и измеряют электрическую проводимость. После каждого измерения датчик тщательно промывают водой и промокают фильтровальной бумагой. Если прибор не имеет температурного компенсатора, измеряют температуру вытяжек, находящихся в аналогичных условиях.
7.1.4 Результаты определений записывают в журнал.
7.1.5 Обработка результатов
Удельную электрическую проводимость анализируемой вытяжки X, мСм/см, вычисляют по формуле
X = a·C·K, (1)
где a - измеренная электрическая проводимость вытяжки, мСм;
C - константа кондуктометрической ячейки (датчика), см-1;
K - коэффициент температурной поправки.
Для увеличения степени достоверности получаемого результата рекомендуется суспензию выдерживать в закрытой колбе (емкости) в течение 24 ч, а только затем проводить измерение.
7.2 Определение степени засоленности по величине сухого остатка гравиметрическим методом
Гравиметрический метод определения степени засоленности по величине сухого остатка распространяется на минеральные глинистые, песчаные и крупнообломочные грунты (в части их заполнителя) с известным типом засоления.
Метод не распространяется на органоминеральные и органические грунты.
Метод не позволяет определить тип засоления, только ее значение степени засоленности.
Сущность метода заключается в измерении сухого остатка водной вытяжки из грунтов с помощью выпаривания.
Метод дает относительное представление об общем количестве водорастворимых солей в водной вытяжке из грунтов, так как в раствор переходят и минеральные, и органические соединения.
Метод не применим при получении темноокрашенных и мутных вытяжек.
7.2.1 Аппаратура и реактивы
Шкаф сушильный с терморегулятором по ГОСТ 14919.
Баня водяная.
Посуда мерная лабораторная стеклянная по ГОСТ 1770.
Пипетки мерные 2-го класса по ГОСТ 29169 и ГОСТ 29227.
Чашка фарфоровая выпарительная 50 - 100 см3 по ГОСТ 9147.
Эксикаторы по ГОСТ 25336.
Натрий углекислый безводный по ГОСТ 83.
Вода дистиллированная по ГОСТ 6709.
7.2.2 Подготовка к анализу
7.2.2.1 Приготовление точного раствора натрия углекислого
Натрий углекислый Na2CO3, х.ч. точный раствор готовят следующим образом: навеску 10 г безводной соды (высушенной при температуре 200 °C до постоянной массы и отвешенной на аналитических весах) растворяют в дистиллированной воде и доводят объем раствора дистиллированной водой до 1 дм3.
1 см3 раствора содержит 10 мг соды.
7.2.2.2 Приготовление водной вытяжки
Для анализа используют фильтраты водных вытяжек, приготовленных по 7.1.2.1.
7.2.3 Проведение анализа
7.2.3.1 Определение сухого остатка без добавления соды
Фильтрат в количестве от 5 до 50 см3 выпаривают в предварительно высушенной до постоянной массы фарфоровой чашке. Выпариваемый фильтрат должен занимать не больше 1/2 объема чашки. При работе с вытяжкой из незасоленных грунтов объем пробы увеличивают до 100 см3 и более. Если взятую пробу не представляется возможным выпарить за один прием, выпаривание проводят по частям. Выпаривание ведут на водяной бане с дистиллированной водой. Затем чашку с сухим остатком вытирают снаружи сухим полотенцем, помещают в термостат или сушильный шкаф при температуре (110 +/- 5) °C и сушат до постоянной массы, охлаждают в эксикаторе и взвешивают.
Результаты определений записывают в журнал.
7.2.3.1.1 Обработка результатов
Сухой остаток S, %, вычисляют по формуле
(2)
где a - вес сухого остатка, г;
V - объем всей вытяжки, см3;
Vпр - объем пробы вытяжки, взятой на анализ, см3;
p - навеска абсолютно сухого грунта, г.
Данный метод определения сухого остатка дает несколько завышенные результаты вследствие гидролиза и гигроскопичности хлоридов магния и кальция и трудной отдачи кристаллизационной воды сульфатами кальция и магния. Эти недостатки устраняют прибавлением к выпариваемой воде х.ч. карбоната натрия. При этом хлориды, сульфаты кальция и магния переходят в безводные карбонаты, а из натриевых солей лишь сульфат натрия обладает кристаллизационной водой, но ее полностью удаляют высушиванием сухого остатка при температуре от 150 °C до 180 °C.
7.2.3.2 Определение сухого остатка с добавлением х.ч. карбоната кальция (при большом содержании в грунте хлоридов и сульфатов)
В фарфоровую чашку, высушенную до постоянной массы при температуре 150 °C, вносят точный 1%-ный раствор углекислого натрия с таким расчетом, чтобы масса прибавленного х.ч. карбоната кальция примерно в два раза превышала массу предполагаемого сухого остатка, и приливают взятый для определения сухого остатка объем фильтрата водной вытяжки. Раствор тщательно перемешивают стеклянной палочкой. Палочку обмывают дистиллированной водой, собирая воду в чашку с осадком. Чашку с выпаренным с х.ч. карбонатом кальция сухим остатком помещают в холодный термостат и затем поднимают температуру до 150 °C. Выпаренный с х.ч. карбонатом кальция сухой остаток высушивают до постоянной массы при температуре 150 °C.
Разность в массе между чашкой с сухим остатком и первоначальной массой чашки и х.ч. карбоната кальция (1 см3 раствора соды содержит 10 мг Na2CO3) дает значение сухого остатка во взятом объеме фильтрата водной вытяжки.
7.3 Определение степени засоленности по величине прокаленного остатка гравиметрическим методом
Гравиметрический метод определения степени засоленности по величине прокаленного остатка распространяется на глинистые, песчаные, крупнообломочные (в части их заполнителя), органоминеральные и органические грунты с известным типом засоления.
Метод позволяет определить только общую величину степени засоленности, но не тип засоления.
Сущность метода заключается в измерении прокаленного остатка водной вытяжки из грунтов с помощью выпаривания и прокаливания.
Метод дает относительное представление об общем количестве водорастворимых солей в водной вытяжке из грунтов, поскольку в процессе прокаливания сухого остатка происходит значительное изменение выделяющихся из раствора солей.
Метод применим для анализа темноокрашенных и мутных вытяжек.
Для темноокрашенных прозрачных вытяжек допустимо не проводить прокаливание, а определить органическое вещество (гумус) методом окисляемости химического потребления кислорода и полученную величину вычесть из величины сухого остатка. Подобная процедура недопустима для темноокрашенных мутных вытяжек.
7.3.1 Аппаратура и реактивы
Аппаратура и реактивы по 7.2.1, включая:
электропечь муфельную лабораторную или печь аналогичного типа с температурой нагрева не выше (1000 +/- 25) °C;
фильтр беззольный "белая лента" диаметром 7 см.
7.3.2 Проведение анализа
Высушенный до постоянной массы и взвешенный сухой остаток, определенный по 7.2.3.1, прокаливают в той же чашке в муфельной печи при температуре 600 °C в течение 10 - 15 мин с момента достижения указанной температуры. Если за это время остаток не побелеет, чашку охлаждают и смачивают ее содержимое несколькими каплями дистиллированной воды. Подсушивают остаток на водяной бане и повторно ставят в муфельную печь еще на 10 - 15 мин, отсчитываемых с момента достижения печью температуры 600 °C. Если и в этот раз остаток не побелеет, то его растворяют в воде, частицы угля отфильтровывают через беззольный фильтр "белая лента" диаметром 7 см, выпаривают фильтрат в этой же чашке на водяной бане досуха, озоляют в ней фильтр с углем и повторяют прокаливание.
В случае темноокрашенной вытяжки рекомендуется использовать наименьший объем этой вытяжки.
После полного сгорания органических веществ чашку с остатком охлаждают в эксикаторе, взвешивают и по достижении постоянной массы вычисляют процентное содержание легкорастворимых минеральных солей.
7.3.3 Обработка результатов
Прокаленный остаток S', %, вычисляют по формуле (2).
7.4 Определение степени засоленности по сумме концентраций легкорастворимых солей
Метод определения степени засоленности вычислением суммы процентного содержания главнейших ионов (общей минерализации) распространяется на глинистые, песчаные, крупнообломочные (в части их заполнителя), органоминеральные и органические грунты с неизвестным типом засоления.
Метод позволяет определять общую величину степени засоленности и тип засоления.
Сущность метода заключается в измерении процентного содержания главнейших ионов и суммировании полученных значений.
Метод дает наиболее полное представление о содержании легкорастворимых солей в водной вытяжке из грунтов.
Общую минерализацию вытяжки можно представить как сумму содержания ионов 
.
Если содержание других ионов (Fe2+, 
и т.п.) превышает 0,1 мг на 100 г грунта, эти ионы также суммируют. Содержание ионов определяют с использованием действующих аттестованных методик выполнения измерений. Содержание Fe3+ и 
в большинстве вытяжек незначительно и при подсчете суммы ионов не принимается во внимание.
Рекомендуется вначале проводить экспресс-определение степени засоленности, используя методы, изложенные в 7.1 (в случае хлоридного типа засоления) или 7.2 и 7.3 (в случае любого типа засоления), а также определение состава легкорастворимых солей только в засоленных грунтах.
Результат определения содержания ионов N выражают в миллиграмм·эквивалент на 100 г абсолютно сухого грунта с округлением до двух значащих цифр, в процентах с округлением до трех значащих цифр и в эквивалент-процентах, которые вычисляют по формуле
где c - содержание ионов, мг·экв на 100 г абсолютно сухого грунта;
- сумма анионов и катионов, мг·экв на 100 г абсолютно сухого грунта.
7.4.1 Определение pH водной вытяжки (суспензии) потенциометрическим методом
7.4.1.1 Аппаратура и реактивы
pH-метр или иономер с погрешностью измерений не более 0,05 pH.
Электрод стеклянный для определения активности ионов водорода.
Электрод сравнения хлорсеребряный насыщенный образцовый 2-го разряда по ГОСТ 17792 или аналогичный.
Или электрод комбинированный.
Калий хлористый по ГОСТ 4568.
7.4.1.2 Приготовление водной вытяжки
Для анализа используют фильтраты водных вытяжек, приготовленных по 7.1.2.1, или суспензии до фильтрования.
7.4.1.3 Проведение анализа
Анализ проводят в соответствии с инструкцией по эксплуатации pH-метра.
7.4.1.4 Результаты определений записывают в журнал.
Значение pH снимают с точностью до 0,1 ед. pH.
Обязательным является регистрация в журнале и протоколе, какой pH измерялся: pH фильтрата водной вытяжки или pH суспензии, так как результаты могут отличаться (как правило, pH суспензии выше pH водной вытяжки).
Допускаемое абсолютное отклонение при доверительной вероятности P = 0,95 результатов двух повторных анализов от их среднего арифметического при выборочном контроле составляет 0,1 ед. pH.
7.4.2 Определение ионов карбоната и бикарбоната в водной вытяжке методом титрования
Сущность метода заключается в титровании раствором соляной кислоты в фильтрате водной вытяжки ионов карбоната до pH 8,3, бикарбоната - до pH 4,4. Конечную точку титрования устанавливают с помощью pH-метра или по изменению окраски индикаторов - фенолфталеина (pH 8,3) и метилового оранжевого (pH 4,4).
Для анализа темноокрашенных вытяжек титрование с использованием индикаторов не применяют.
7.4.2.1 Аппаратура и реактивы
pH-метр или иономер с погрешностью измерений не более 0,05 pH.
Электрод стеклянный для определения активности ионов водорода.
Электрод сравнения хлорсеребряный насыщенный образцовый 2-го разряда по ГОСТ 17792 или аналогичный.
Блок автоматического титрования или аналогичный прибор.
Мешалка магнитная.
Вместо вышеперечисленного оборудования - станция для потенциометрического титрования с погрешностью измерений не более 0,05 pH.
Бюретки вместимостью от 10 до 25 см3 2-го класса точности по ГОСТ 29251.
Дозаторы с погрешностью дозирования не более 1% или пипетки 2-го класса точности по ГОСТ 29169.
Стаканы химические вместимостью 100 см3 по ГОСТ 25336.
Посуда мерная лабораторная 2-го класса точности по ГОСТ 1770.
Кислота соляная, стандарт-титр c (HCl) = 0,1 моль/дм3 (0,1 Н).
Фенолфталеин, индикатор по ГОСТ 4919.1, раствор с массовой долей 2% в этиловом спирте.
Метиловый оранжевый, индикатор по ГОСТ 4919.1, раствор с массовой долей 0,1%.
Спирт этиловый ректификованный технический по ГОСТ 18300.
Вода дистиллированная по ГОСТ 6709.
7.4.2.2 Подготовка к анализу
Готовят раствор соляной кислоты концентрации c (HCl) = 0,1 моль/дм3 (0,1 Н) из стандарт-титра.
Затем готовят раствор соляной кислоты концентрации c (HCl) = 0,02 моль/дм3 (0,02 Н). Отбирают пипеткой 100 см3 0,1 Н раствора в мерную колбу вместимостью 500 см3, доводят объем до метки дистиллированной водой и тщательно перемешивают. Раствор хранят в склянке с притертой пробкой не более 3 мес.
Для анализа используют фильтраты вытяжек, приготовленных по 7.1.2.1.
7.4.2.3 Проведение анализа
Отбирают дозатором или пипеткой от 20 до 100 см3 водной вытяжки в химический стакан и помещают стакан на магнитную мешалку. Заполняют бюретку раствором соляной кислоты концентрации 0,02 моль/дм3. В пробу вытяжки погружают электродную пару и кончик дозирующей трубки бюретки. На блоке автоматического титрования задают значение pH конечной точки титрования, равное 8,3. Включают магнитную мешалку, pH-метр и блок автоматического титрования. Когда показания pH-метра установятся, открывают кран бюретки, титруют пробу до pH 8,3 и регистрируют расход кислоты. Если pH вытяжки ниже 8,3, то отмечают, что карбонаты отсутствуют, и определяют только бикарбонаты. Задают на блоке автоматического титрования значение pH конечной точки титрования, равное 4,4, и продолжают титрование. По окончании титрования регистрируют расход кислоты по бюретке.
При отсутствии блока автоматического титрования пробы титруют вручную. Значение pH контролируют с помощью pH-метра или визуально по индикаторам. При использовании индикаторов сначала к пробе прибавляют 1 - 2 капли 2%-ного раствора фенолфталеина и, если раствор приобретает малиновую окраску, титруют до ее исчезновения (pH 8,3). Затем прибавляют 1 - 3 капли 0,1%-ного раствора метилового оранжевого и титруют раствор до перехода окраски от желтой к оранжевой (pH 4,4). Если вытяжка не дает окрашивания с фенолфталеином, это указывает на отсутствие карбонатов. В данном случае титруют только бикарбонаты, прибавив метиловый оранжевый.
7.4.2.4 Результаты определений записывают в журнал.
7.4.2.5 Обработка результатов
Содержание ионов карбоната 
, мг·экв на 100 г абсолютно сухого грунта, вычисляют по формуле
(4)
где 2 - коэффициент, учитывающий, что при pH 8,3, карбонат ионов оттитрован наполовину;
a - объем раствора соляной кислоты, израсходованной на титрование пробы до pH 8,3, см3;
n - нормальность раствора соляной кислоты;
V - объем всей водной вытяжки, см3;
Vпр - объем пробы вытяжки, взятой на титрование, см3;
p - навеска абсолютно сухого грунта, г.
Содержание иона карбоната , %, вычисляют по формуле
(5)
Содержание иона бикарбоната 
, мг·экв на 100 г абсолютно сухого грунта, вычисляют по формуле
(6)
где a1 - объем раствора соляной кислоты, израсходованной на титрование пробы до pH 8,3, см3;
a - объем раствора соляной кислоты, израсходованной на титрование пробы от pH 8,3 (или ниже, если отсутствует карбонат-ион) до pH 4,4, см3;
n - нормальность раствора соляной кислоты;
V - объем всей водной вытяжки, см3;
Vпр - объем пробы вытяжки, взятой на титрование, см3;
p - навеска абсолютно сухого грунта, г.
Содержание ионов бикарбоната , %, вычисляют по формуле
(7)
7.4.3 Определение иона хлорида в водной вытяжке аргентометрическим методом по Мору
Сущность метода заключается в титровании иона хлорида в водной вытяжке раствором азотнокислого серебра, образующим с ионом хлорида труднорастворимое соединение. Для установления конечной точки титрования в раствор добавляют хромат калия, образующий с избытком серебра осадок, вызывающий переход окраски раствора от желтой к красно-бурой.
7.4.3.1 Аппаратура и реактивы
Весы лабораторные 2-го класса точности и 4-го класса точности по ГОСТ 1770.
Бюретка вместимостью 10 см3 2-го класса точности по ГОСТ 29251.
Дозаторы с погрешностью дозирования не более 1% или пипетки 2-го класса точности по ГОСТ 29169 и ГОСТ 29227.
Посуда мерная лабораторная 2-го класса точности по ГОСТ 1770.
Колбы конические по ГОСТ 25336.
Калий хромовокислый по ГОСТ 4459, х.ч. или ч.д.а., раствор с массовой долей 10%.
Калий хлористый по ГОСТ 4234, х.ч. или стандарт-титр, c (KCl) = 0,1 моль/дм3 (0,1 Н).
Серебро азотнокислое по ГОСТ 1277, х.ч. или ч.д.а. или стандарт-титр, c (AgNO3) = 0,1 моль/дм3 (0,1 Н).
Вода дистиллированная по ГОСТ 6709.
7.4.3.2 Подготовка к анализу
7.4.3.2.1 Приготовление раствора хлорида концентрации 0,1 моль/дм3
Навеску 7,456 г хлористого калия, прокаленного до постоянной массы при температуре 500 °C, взвешивают с погрешностью не более 0,001 г, помещают в мерную колбу вместимостью 1000 см3 и растворяют в дистиллированной воде, доводя объем раствора до метки. Приготовленный раствор тщательно перемешивают.
Раствор хранят в склянке с притертой пробкой не более одного года. В случае помутнения, образования хлопьев, осадка раствор заменяют свежеприготовленным.
Для приготовления раствора допускается использовать стандарт-титр хлористого калия или хлористого натрия, а также государственные стандартные образцы состава хлорид-иона с концентрацией 1 или 10 мг/см3.
7.4.3.2.2 Приготовление раствора хлорида концентрации 0,01 Н
10 см3 раствора, приготовленного по 7.4.3.2.1, помещают в мерную колбу вместимостью 100 см3 и доводят объем до метки дистиллированной водой.
Раствор готовят в день применения.
7.4.3.2.3 Приготовление раствора азотнокислого серебра концентрации 0,02 Н
Навеску 3,4 г азотнокислого серебра, взвешенного с погрешностью не более 0,1 г, помещают в мерную колбу вместимостью 1000 см3 и растворяют в дистиллированной воде, доводя объем до метки. Точную концентрацию раствора проверяют титрованием. Для этого отбирают 10 см3 раствора хлорида концентрации 0,01 Н в коническую колбу, приливают 1 см3 раствора хромовокислого калия с массовой долей 10% и титруют раствором азотнокислого серебра до перехода окраски от желтой к красно-бурой. Титрование проводят три раза и для расчета точной концентрации используют среднеарифметическое результатов трех титрований. Точную концентрацию раствора азотнокислого серебра X, Н, вычисляют по формуле
(8)
где 0,01 - концентрация раствора хлорида, взятого для титрования, Н;
V - объем раствора хлорида, взятый для титрования, см3;
V1 - объем раствора азотнокислого серебра, прошедший на титрование, см3.
Раствор хранят в склянке оранжевого стекла с притертой пробкой. Концентрацию раствора проверяют титрованием не реже одного раза в неделю.
Для приготовления раствора допускается использовать стандарт-титр азотнокислого серебра с концентрацией 0,1 Н.
7.4.3.2.4 Приготовление водной вытяжки
Для анализа используют фильтраты вытяжек, приготовленных по 7.1.2.1.
7.4.3.2.5 Проведение анализа
Пробу водной вытяжки объемом от 1 до 20 (100) см3 отбирают дозатором или пипеткой в коническую колбу, приливают дистиллированную воду до объема 20 (100) см3, 1 см3 раствора хромовокислого калия с массовой долей 10% и титруют 0,02 Н раствором азотнокислого серебра при энергичном взбалтывании до перехода окраски от желтой к неисчезающей красно-бурой.
Объем аликвоты на анализ подбирают таким образом, чтобы на титрование потребовалось не более 5 мл 0,02 Н раствора азотнокислого серебра. В случае высокого хлоридного засоления грунта допустимо увеличить нормальность раствора азотнокислого серебра до 0,04 Н или 0,05 Н.
В случае получения темноокрашенной вытяжки из грунта определение проводят в остатке после прокаливания. Определенное количество водной вытяжки (в зависимости от содержания определяемых ионов) помещают в фарфоровую чашку, выпаривают на водяной бане досуха и прокаливают сухой остаток, как описано в 7.3. Затем прокаленный остаток растворяют в дистиллированной воде, отфильтровывают частицы угля (если они остались), тщательно промывают фильтр водой и определяют содержание иона хлорида титрованием азотнокислым серебром, как указано выше.
7.4.3.2.6 Результаты определений записывают в журнал.
7.4.3.2.7 Обработка результатов
Содержание иона хлорида Cl-, мг·экв на 100 г абсолютно сухого грунта, вычисляют по формуле
(9)
где a - количество азотнокислого серебра, израсходованного на титрование, см3;
n - нормальность раствора азотнокислого серебра;
V - объем всей вытяжки, см3;
Vпр - объем пробы вытяжки, взятой на титрование, см3;
p - навеска абсолютно сухого грунта, г.
Содержание иона хлорида Cl-, %, вычисляют по формуле
Cl- = Cl- (мг·экв/100 г)·0,0355. (10)
7.4.4 Определение иона сульфата гравиметрическим методом
Сущность метода заключается в осаждении ионов сульфата раствором хлористого бария и взвешивании прокаленного остатка. Для предотвращения осаждения карбоната, фосфата бария и других соединений анализируемую пробу подкисляют соляной кислотой.
7.4.4.1 Аппаратура и реактивы
Весы лабораторные 2-го класса точности по ГОСТ 1770.
Дозаторы с погрешностью дозирования не более 1% или пипетки 2-го класса точности по ГОСТ 29169 и ГОСТ 29227.
Печь муфельная, обеспечивающая температуру нагрева от 700 °C до 750 °C.
Баня водяная.
Электроплитка или баня песчаная.
Воронки стеклянные по ГОСТ 25336.
Эксикатор с прокаленным хлористым кальцием или силикагелем.
Стаканы химические вместимостью 100 см3 по ГОСТ 25336.
Чашки фарфоровые.
Тигли фарфоровые.
Стекла часовые.
Палочки стеклянные.
Посуда мерная лабораторная 2-го класса точности по ГОСТ 1770.
Барий хлористый 2-водный по ГОСТ 4108, х.ч. или ч.д.а., раствор с массовой долей 10%.
Кислота соляная по ГОСТ 3118, х.ч. или ч.д.а., разбавленная дистиллированной водой в отношении 1:3 и 1:100.
Кислота серная по ГОСТ 4204, х.ч. или ч.д.а., раствор с массовой долей 10%.
Метиловый оранжевый, индикатор, ч.д.а., раствор, приготовленный по ГОСТ 4919.1.
Фильтры обеззоленные "синяя лента" диаметром 7 см.
Вода дистиллированная по ГОСТ 6709.
7.4.4.2 Подготовка к анализу
Для анализа используют фильтраты вытяжек, приготовленных по 7.1.2.1.
7.4.4.3 Проведение анализа
Отбирают дозатором или пипеткой от 5 до 50 см3 анализируемой вытяжки в химический стакан (объем пробы вытяжки выбирают исходя из качественной реакции по приложению В, значение образующегося осадка не должно превышать 200 мг). При малом содержании сульфатов в водной вытяжке рекомендуется увеличить объем аликвоты на анализ до 100 см3 или 200 см3.
К пробе прибавляют дистиллированную воду до общего объема раствора 50 см3, 3 капли раствора метилового оранжевого и подкисляют соляной кислотой, разбавленной 1:3 до кислой реакции, добавив избыток кислоты в 3 - 4 капли. Если при этом раствор мутнеет, его фильтруют через обеззоленный фильтр в чистый химический стакан. Фильтр промывают соляной кислотой, разбавленной 1:100, тремя порциями по 3 - 5 см3.
При анализе темноокрашенных вытяжек пробу помещают в фарфоровую чашку, выпаривают на водяной бане досуха, получившийся остаток прокаливают в муфельной печи в течение 2 ч при температуре 600 °C. После охлаждения чашки прокаленный остаток смачивают 1 см3 разбавленной 1:3 соляной кислотой и выпаривают кислоту досуха на водяной бане. Остаток растворяют при нагревании в разбавленной 1:100 соляной кислоте и фильтруют раствор в чистый химический стакан через обеззоленный фильтр. Чашку и фильтр промывают разбавленной 1:100 соляной кислотой, доводя объем фильтрата до 50 см3.
Стакан с разбавленной и подкисленной пробой вытяжки нагревают до кипения. К горячему раствору прибавляют по каплям 10 см3 раствора хлористого бария с массовой долей 5%, тщательно перемешивая раствор палочкой после прибавления каждой капли. Стакан накрывают часовым стеклом и продолжают кипятить в течение 5 мин, затем стакан с осадком оставляют в теплом месте на 4 ч.
Затем делают пробу на полноту осаждения сульфата бария. Для этого в прозрачный отстоявшийся раствор по стенке стакана приливают несколько капель раствора хлористого бария с массовой долей 5%. Если около стенки образуется муть, в раствор добавляют еще 5 см3 раствора хлористого бария, нагревают до кипения и дают осадку отстояться.
Затем раствор фильтруют через обеззоленный фильтр "синяя лента", предварительно дважды обработанный горячей дистиллированной водой для уменьшения пористости фильтра. Осадок количественно переносят декантацией на фильтр. Частицы осадка со стенок стакана удаляют кусочком влажной фильтровальной бумаги, стакан несколько раз обмывают дистиллированной водой. Затем осадок промывают на фильтре горячей дистиллированной водой, подкисленной соляной кислотой, до прекращения реакции на барий (раствор серной кислоты с массовой долей 10%).
Фильтр с осадком подсушивают на воронке, помещают в предварительно прокаленный и взвешенный с погрешностью не более 0,001 г фарфоровый тигель и ставят в холодную муфельную печь. Осадок прокаливают в течение 60 мин при температуре от 700 °C до 750 °C (при температуре выше 800 °C осадок разлагается). Затем тигель охлаждают в эксикаторе и взвешивают с погрешностью не более 0,001 г. Таким же образом проводят "холостой" опыт, взяв вместо пробы вытяжки 50 см3 дистиллированной воды.
7.4.4.4 Результаты определений записывают в журнал.
7.4.4.5 Обработка результатов
Содержание иона сульфата 
, %, вычисляют по формуле
(11)
где a - вес прокаленного осадка с учетом холостого опыта, г;
0,4115 - коэффициент пересчета BaSO4 на ;
V - объем всей вытяжки, см3;
Vпр - объем пробы вытяжки, взятой для анализа, см3;
p - навеска абсолютно сухого грунта, г.
Содержание иона сульфата , мг·экв на 100 г абсолютно сухого грунта, вычисляют по формуле
(12)
Допускается определять ионы сульфата турбидиметрическим методом по ГОСТ 26426.
7.4.5 Определение общей жесткости, ионов кальция и магния комплексонометрическим титрованием
Сущность метода заключается в способности трилона Б (двунатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты C10H14·N2Na2O8·2H2O) обеспечивать прочные комплексные соединения с ионами кальция и магния.
Определению общей жесткости мешает присутствие в водной вытяжке ионов меди, марганца, железа и алюминия. В присутствии меди окраска индикатора не меняется, так как ионы меди образуют с ним соединения, которые не разрушаются трилоном Б. В присутствии ионов марганца в щелочной среде выделяется MnO(OH)2, который адсорбирует индикатор, и окраска раствора становится серой. Для устранения вредного влияния ионов меди, небольших количеств железа и алюминия их следует перевести в труднорастворимую форму. В отмеренную для титрования пробу воды прибавляют 1 см3 раствора сульфида натрия (Na2S·9H2O). Для устранения вредного влияния ионов марганца в отмеренную для титрования пробу воды прибавляют 5 капель 1%-ного раствора солянокислого гидроксиламина.
7.4.5.1 Аппаратура и реактивы
Весы лабораторные 2-го класса точности по ГОСТ 1770.
Дозаторы с погрешностью дозирования не более 1% или пипетки 2-го класса точности по ГОСТ 29169 и ГОСТ 29227.
Бюретка 2-го класса точности по ГОСТ 29251.
Посуда мерная лабораторная 2-го класса точности по ГОСТ 1770.
Колбы конические по ГОСТ 25336.
Кислота соляная по ГОСТ 3118, х.ч. или ч.д.а.
Магний сернокислый 7-водный по ГОСТ 4523, х.ч. или ч.д.а.
Кальций углекислый по ГОСТ 4530, х.ч.
Аммоний хлористый по ГОСТ 3773, х.ч.
Аммиак водный 25%-ный по ГОСТ 3760, х.ч. или ч.д.а.
Натрий хлористый по ГОСТ 4233, х.ч. или ч.д.а.
Эриохром черный Т по ГОСТ 4919.1.
Флуорексон по ГОСТ 4919.1.
Трилон Б х.ч. или ч.д.а. или стандарт-титр с c = 0,1 Н;
Натрий сернистый по ГОСТ 2053, х.ч. или ч.д.а.
Гидроксиламин солянокислый по ГОСТ 5456, х.ч. или ч.д.а.
Вода дистиллированная по ГОСТ 6709.
7.4.5.2 Подготовка к проведению анализа
7.4.5.2.1 Приготовление стандартного раствора солей кальция и магния
Раствор готовят из смеси 0,1 Н раствора солей кальция и магния в соотношении 3:1. Навеску 3,0090 г безводного сернокислого магния (получаемого высушиванием при температуре 240 °C семиводного гидрата) растворяют в мерной колбе с дистиллированной водой и объем доводят до 500 см3. В другую мерную колбу вместимостью 1000 см3 вносят навеску 5,0050 г химически чистого углекислого кальция, приливают 10 см3 дистиллированной воды и по каплям вводят соляную кислоту (1:1), избегая ее избытка, до полного растворения карбоната. Затем добавляют дистиллированную воду до метки.
Для приготовления 0,05 Н стандартного раствора отмеряют в мерную колбу вместимостью 200 см3 75 см3 0,1 Н раствора хлористого кальция и 25 см3 0,1 Н раствора сернокислого магния, после чего доливают дистиллированной водой до метки.
7.4.5.2.2 Приготовление 0,05 Н раствора трилона Б
Готовят из стандарт-титра или из навески трилона Б. Для приготовления из трилона Б берут навеску 9,31 г, растворяют в мерной колбе дистиллированной водой и доводят объем до 1000 см3.
7.4.5.2.3 Установление нормальности раствора трилона Б
В коническую колбу вместимостью 250 мл отмеряют пипеткой 20 см3 0,05 Н стандартного раствора Ca2+ и Mg2+, добавляют мензуркой 30 см3 дистиллированной воды и 5 см3 буферного раствора. Жидкость перемешивают и к ней добавляют 0,1 г смеси индикатора, после чего титруют раствором трилона Б по каплям при сильном взбалтывании. Нормальность раствора H трилона Б вычисляют по формуле
(13)
где H1 - нормальность стандартного раствора;
V1 - объем стандартного раствора, взятый на определение, см3;
V - объем раствора трилона Б, израсходованный на титрование, см3.
7.4.5.2.4 Приготовление буферного раствора
Навеску 50 г х.ч. хлористого аммония растворяют в дистиллированной воде, добавляют 250 см3 20%-ного раствора аммиака и доводят объем раствора дистиллированной водой до 1000 см3.
7.4.5.2.5 Приготовление смеси индикатора
0,5 г индикатора растирают с 50 г х.ч. хлорида натрия или калия.
7.4.5.2.6 Приготовление водного раствора натрия сернистого
Навеску 5 г сернокислого натрия девятиводного или 3,7 г сернокислого натрия пятиводного растворяют в 100 см3 дистиллированной воды. Раствор хранят в склянке с резиновой пробкой.
7.4.5.2.7 Приготовление 1%-ного водного раствора гидроксиламина солянокислого
Навеску 1 г солянокислого гидроксиламина растворяют в дистиллированной воде и доводят объем до 100 см3.
7.4.5.2.8 Приготовление водной вытяжки
Для анализа используют фильтраты вытяжек, приготовленных по 7.1.2.1.
7.4.5.3 Проведение анализа
В две конические колбы вместимостью 250 см3 отмеряют пипеткой по 1 - 25 см3 исследуемой водной вытяжки, объем доводят до 100 см3 дистиллированной водой.
Объем аликвоты на анализ подбирают таким образом, чтобы на титрование потребовалось не более 5 мл раствора 0,05 Н трилона Б. При малом содержании солей жесткости в водной вытяжке рекомендуется титрование проводить 0,02 Н раствором трилона Б.
В первую колбу к взятому на анализ объему воды прибавляют 5 см3 буферного раствора и около 0,1 г смеси индикатора эриохрома черного Т, применяемого для анализа, 5 капель 1%-ного раствора солянокислого гидроксиламина и 1 см3 раствора сульфида натрия, во вторую - 2 см3 20% раствора щелочи и 0,1 г индикатора флуорексона.
Растворы перемешивают и медленно титруют раствором 0,05 Н трилона Б при интенсивном встряхивании до изменения окраски индикатора в первой колбе с сиреневой на синюю с зеленоватым оттенком, во второй - до прекращения опалесценции на черном фоне. Конец титрования наиболее четко регистрируется, если рядом поставить оттитрованную пробу, до цвета которой и следует титровать анализируемую пробу.
На титрование холостого опыта (100 мл дистиллированной воды) должно потребоваться не более 1 капли 0,02 Н трилона Б. Ионы кальция и магния из дистиллированной воды устраняются ее повторной перегонкой.
7.4.5.4 Результаты определений записывают в журнал.
7.4.5.5 Обработка результатов
Общую жесткость G, мг·экв на 100 г абсолютно сухого грунта, вычисляют по формуле
(14)
где a - количество трилона Б, израсходованного на титрование в присутствии эриохрома черного Т, см3;
n - нормальность раствора трилона Б;
k - поправка к нормальности трилона Б;
V - объем всей вытяжки, см3;
Vпр - объем пробы вытяжки, взятой на титрование, см3;
p - навеска абсолютно сухого грунта, г.
Содержание ионов кальция Ca2+, мг·экв 100 г абсолютно сухого грунта, вычисляют по формуле
(15)
где a - количество трилона Б, израсходованного на титрование в присутствии флуорексона, см3;
n - нормальность раствора трилона Б;
k - поправка к нормальности трилона Б;
V - объем всей вытяжки, см3;
Vпр - объем пробы вытяжки, взятой на титрование, см3;
p - навеска абсолютно сухого грунта, г.
Содержание иона кальция Ca2+, %, вычисляют по формуле
Ca2+ = Ca2+·0,02004. (16)
Содержание иона магния Mg2+, мг·экв на 100 г абсолютно сухого грунта, вычисляют по разности:
Mg2+ = G - Ca2+, (17)
где G - общая жесткость, мг·экв на 100 г абсолютно сухого грунта.
Содержание иона магния Mg2+, %, вычисляют по формуле
Mg2+ = Ca2+·0,01216. (18)
7.4.6 Определение ионов натрия и калия расчетным методом
В грунте преобладают ионы натрия, калия, магния и кальция, гидрокарбонаты, хлориды, сульфаты. Остальные ионы, как правило, находятся в незначительных количествах. Если сумма анионов, выраженная в миллиграмм·эквивалентах на 100 г абсолютно сухого грунта, больше суммы катионов (кальция и магния), можно рассчитать суммарную концентрацию ионов калия и натрия, выраженную в миллиграмм·эквивалентах на 100 г абсолютно сухого грунта, по разности суммарных концентраций анионов и катионов.
В зоне влияния техногенных загрязнений на химический состав грунтов, особенно при поступлении натрия и калия из техногенного источника загрязнения, определять суммарную концентрацию натрия и калия расчетным методом не рекомендуется.
Так как содержание растворимых солей калия в грунте незначительно, то результаты расчета представляют содержанием иона натрия по формуле
(19)
% Na+ = мг·экв·0,023.
При расчете содержания ионов натрия по разности на это значение падают все ошибки аналитического определения анионов и катионов, поэтому содержание ионов натрия, определенное по расчетному методу, считать точным не представляется возможным. Контроль погрешности проводят при выполнении измерений содержания катионов и анионов, участвующих в расчете.
7.5 Определение гипса гравиметрическим методом
Сущность метода заключается в извлечении гипса из пробы грунта раствором соляной кислоты, в осаждении ионов сульфата раствором хлористого бария и взвешивании прокаленного остатка.
7.5.1 Аппаратура и реактивы
Аппаратура и реактивы соответствуют приведенным в 7.4.4.1.
7.5.2 Подготовка к анализу
7.5.2.1 Приготовление 0,2 Н раствора соляной кислоты
16 см3 концентрированной HCl приливают к 500 см3 дистиллированной воды и доводят раствор до 1000 см3 дистиллированной водой.
7.5.2.2 Приготовление солянокислой вытяжки
Пробу грунта, отобранную по ГОСТ 12071, высушивают, растирают и просеивают через сито 0,25 мм. Согласно ГОСТ 5180 определяют гигроскопическую влажность высушиванием до постоянной массы. Навеску абсолютно сухого грунта или соответствующее количество воздушно-сухого грунта с учетом гигроскопической влажности взвешивают на аналитических весах с точностью до 0,001 г, помещают в мерную колбу или термостойкий мерный стакан емкостью 200 мл и заливают 100 мл 0,2 Н раствора HCl. Массу навески выбирают исходя из ожидаемого количества гипса в грунте. В грунтах с высоким содержанием гипса навеска должна составлять от 0,2 до 1 г, с незначительным - от 1 до 5 г. Суспензию тщательно перемешивают и оставляют стоять в течение 24 ч. Затем суспензию отфильтровывают через бумажный фильтр "синяя лента", предварительно подготовленный обработкой 1%-ным раствором HCl (приложение А). Грунт на фильтре отмывают методом декантации от сульфат-иона 0,2 Н раствором HCl небольшими порциями. Отмывку завершают после исчезновения сульфат-ионов (качественная реакция с 5%-ным раствором BaCl2) в последних порциях фильтрата. Фильтрат в мерной колбе доводят дистиллированной водой до метки 200 мл. Если отмывка от сульфат-ионов не завершилась по достижении риски в 200 мл, то фильтрат упаривают в термостойком мерном стакане и доводят до 200 мл.
7.5.3 Проведение анализа
Из мерной колбы берут 50 см3 фильтрата в химический стакан емкостью 100 см3, на песчаной бане фильтрат упаривают до 25 см3.
К горячему раствору прибавляют по каплям 10 см3 раствора хлористого бария с массовой долей 5%, тщательно перемешивая раствор палочкой после прибавления каждой капли. Стакан накрывают часовым стеклом и продолжают кипятить в течение 5 мин, затем стакан с осадком оставляют в теплом месте на 4 ч.
Далее делают пробу на полноту осаждения сульфата бария. Для этого в прозрачный отстоявшийся раствор по стенке стакана приливают несколько капель раствора хлористого бария с массовой долей 5%. Если около стенки образуется муть, в раствор добавляют еще 5 см3 раствора хлористого бария, нагревают до кипения и дают осадку отстояться.
Затем раствор фильтруют через обеззоленный фильтр "синяя лента", предварительно дважды обработанный горячей дистиллированной водой для уменьшения пористости фильтра. Осадок количественно переносят декантацией на фильтр. Частицы осадка со стенок стакана удаляют кусочком влажной фильтровальной бумаги, стакан несколько раз обмывают дистиллированной водой. Затем осадок промывают на фильтре горячей дистиллированной водой, подкисленной соляной кислотой до прекращения реакции на барий (раствор серной кислоты с массовой долей 10%).
Фильтр с осадком подсушивают на воронке, помещают во взвешенный с погрешностью не более 0,001 г фарфоровый тигель и ставят в холодную муфельную печь. Осадок прокаливают в течение 60 мин при температуре от 700 °C до 750 °C (при температуре выше 800 °C осадок разлагается). Затем тигель охлаждают в эксикаторе и взвешивают с погрешностью не более 0,001 г. Аналогичным образом проводят "холостой" опыт, взяв вместо пробы вытяжки 50 см3 дистиллированной воды.
7.5.4 Результаты определений записывают в журнал.
7.5.5 Обработка результатов
Общее содержание иона сульфата , %, вычисляют по формуле
(20)
где a - вес прокаленного осадка с учетом "холостого" опыта, г;
0,4115 - коэффициент пересчета BaSO4 на ;
V - объем всей вытяжки, см3;
Vпр - объем пробы вытяжки, взятой для анализа, см3;
p - навеска абсолютно сухого грунта, г.
Содержание гипса CaSO4, %, вычисляют по формуле
(21)
где 1,417 - коэффициент пересчета в CaSO4.
Подписаться на обновления