Тесты определения Н2О2 и активного кислорода в воде бассейна
Аннотация
Перекись водорода в воде бассейна при использовании ручных тестеров определяют с помощью таблеток Hydrogene Peroxide (HR). Дополнительно используют вспомогательные таблетки (рН-буфер) Acidifying PT, а в фотометрах таблетки содержащие глицин в качестве буферного и стабилизирующего вещества. Для определения активного кислорода, под которым следует понимать моноперсульфат калия (MPS) [1], используют ручные тестеры с таблетками DPD4. В тестах на MPS и H2O2 разные эталонные цветовые шкалы сравнения концентраций. Кроме ручных тестеров для экспресс анализа перекиси водорода в бассейновой практике часто используют фотометры, но для них как правило применяют таблетки другого состава. Для более серьезных лабораторных испытаний применяют чаще методы титрования. Сейчас ProMinent выпустил в продажу электронные датчики (наподобие электронных тестеров на рН) перекиси водорода DULCOTEST® PEROX и PER 1. Для бассейновых целей больше подходит PEROX т.к. он не имеет поперечной чувствительности к хлору. У него есть диапазон измерения от 0,5 до 50 мг/л (есть и другие диапазоны).
Введение
На сегодня в бассейновом деле сложилось неправильная практика называть активным кислородом и перекись водорода и то, что изначально получило это коммерческое название – моноперсульфат калия (MPS). Для перекиси водорода, как и для солей надперекисных кислот, к которым относится MPS, в молекуле характерно присутствие перекисной группы, т.е. двух соединенных между собой ковалентной связью атомов кислорода. Это порождает много общего у них. Но не смотря на то, что при гидролизе пероксимоносульфата калия образуется перекись водорода, все же буквально их окислительное действие считать одинаковым нельзя. Причина в том, что природа активных частиц, образующихся при распаде пероксимоносульфата калия отличается от частиц распада перекиси водорода как количественно, так и качественно и отождествлять реакции этих веществ, как и сами вещества, нельзя [2]. Об этом подробно говорится в статье «О совместимости активного кислорода с хлором» [1].
К сожалению столь привлекательное коммерческое название как «Активный кислород» порождает у пользователей неверные ассоциации с молекулярным или атомарным кислородом. А некоторые выпускники болонской системы образования в РФ на полном серьезе обсуждают вопрос как из перекиси в воде бассейна образуется формальдегид [3]. Но и столпы бассейнового рынка не отстают: в своих статьях пугают формальдегидом из перекиси водорода, но при этом тут же ее продают. Что делать, это бизнес, но «Минздрав предупреждает…». Например, Posad (Опасность перекиси водорода в качестве средства для очистки бассейнов) или интернет-магазина Е-pool (Опасность обработки воды в бассейне пергидролем (перекисью водорода), об этом подробнее в [3 раздел Манипуляция 7]. А в это время на Западе не занимаются клеймением перекиси водорода, а разъясняют, когда и как ее можно использовать и продают тестеры и тест-полоски для ее полуколичественного определения. Их активно продают и используют у нас, о чем и пойдет речь ниже.
Какие различия есть между перекисью водорода и моноперсульфатом калия
Прочитав [1], мы уже понимаем, что перекись водорода и пероксимоносульфат калия, это разные соединения. И методы их тестирования разные.
Между ними много общего, что иногда приводит к их отождествлению. Например, при гидролизе MPS образуется перекись водорода. Однако при большом подобии, между ними есть и существенные различия.
Методы тестирования MPS и перекиси водорода.
MPS. В ручных тестерах для тестирования MPS используют метод DPD и конкретно таблетки DPD4. Об их составе и области применения читайте в [4]. Моноперсульфат калия в кислой среде имеет более высокий окислительный потенциал (+1,81В), чем перекись водорода (1,77 B). Его реакция с DPD4 происходит напрямую, без необходимости дополнительных катализаторов, благодаря стабильности и сильным окислительным свойствам. Это упрощает анализ, но однако требует контроля pH (оптимально 1,4–1,9) [5]. Ручной тестер на MPS выглядит, как и традиционный на хлор – две спаренные кюветы с цветными эталонами шкалы концентраций для рН и MPS. Внимание надо обращать на указание, что он рассчитан на тестирование активного кислорода под которым понимается MPS. К сожалению продавцы чаще не понимают разницу между MPS и Н2О2 и поэтому все называют активным кислородом. Остается покупателю быть самому осведомлённым и внимательным.
На нашем рынке так же можно встретить тест-полоски, например, Aqua Chek США — тестовые полоски AquaChek 3 в 1 (MPS) для измерения активного кислорода (моноперсульфата калия), pH и общей щелочности в воде бассейна. Их продает AstralPool (Fluidra, Испания) и другие. У этого же производителя есть тест-полоски именно на перекись водорода, так же 3 в 1 и на бигуанид (PHMB).
Более точные результаты в ручном измерении можно получить используя ФлексиТестер (FlexiTester) от Water-id (Германия). Он состоит из коробки компаратора, которая продается в базовом наборе без таблеток или (зависит от продавца) с таблетками на хлор и рН и соответствующими тест-полосками (эталоном) для сравнения окраски исследуемой воды с цветом эталона. К нему можно приобрести таблетки для измерения MPS или H2О2 и соответствующие эталонные тест-полоски.
Для всех тестов на MPS как таблеточных, так и тест-полосок следует учитывать, что они не селективны, реагируют на присутствие любого окислителя. Поэтому, присутствие в воде хлора или брома даст искаженный результат. Надо четко понимать при переходе на активный кислород остался ли в вашей воде остаточный хлор или реакция прошла до конца, и вы уже тестируете активный кислород.
Н2О2. Перекись водорода в ручном варианте так же тестируется с помощью кюветного тестера, ФлексиТестера или бумажных тест-полосок. Надо обращать внимание, чтобы таблетки и сам тестер были заточены на тестирование именно перекиси водорода, а не MPS, поскольку вас может ввести в заблуждение некорректное обозначение -–для активного кислорода. В случае перекиси водорода применяются реагенты, отличные от тестирования MPS, соответственно цветовые шкалы эталонов так же отличаются.
Например, таблетки могут иметь обозначение Hydrogene Peroxide для низких концентраций перекиси 0-3мг/л (LR) и Hydrogene Peroxide (HR) при концентрациях от 0 до 200мг/л Н2О2. Для HR в ручных и флекси тестерах необходимо использовать в виде таблеток дополнительный кислотный стабилизатор РТ (Acidifying PT). Этот реагент представляет собой смесь органических кислот, буферных солей и поверхностно-активных веществ, обеспечивающих стабильность раствора и поддержание оптимального уровня pH для точного анализа. В его составе органические кислоты (вероятно лимонная), буферные соли (фосфат натрия) и ПАВ. Другие области применения Acidifying PT:
- Определение свободного хлора: Поддерживает оптимальную кислотность среды для точной оценки остаточного содержания активного хлора.
- Тестирование общей щелочности: Позволяет стабилизировать рН раствора, обеспечивая точность измерения суммарной концентрации карбонатов и гидрокарбонатов.
- Анализ общего железа: Обеспечивает необходимые условия для экстрагирования и количественного определения растворенных форм железа.
- Контроль рН: Используется в качестве добавки для поддержания стабильности значения рН пробы перед проведением измерений.
В случае фотометров как буфер используют таблетки Glycine (Глицин). Если таблетки имеют зеленый принт и надпись Rapid, то значит предназначены для ручных тестеров и флекситестера. Если принт черный и стоит отметка (Ph), то это для фотометров. Для последних применяются реагенты дающие повышенную оптическую чистоту раствора и таблетки не взаимозаменяемы для ручного и фотометрического тестирования. Другие области применения Glycine (Глицин):
- Определение железа (Fe2+ и Fe3+) Используется в наборах реактивов для фотометрического измерения содержания растворимых форм железа.
- Анализ нитратов (NO3−) Применяется в составе реагента для колориметрического анализа нитрат-ионов.
- Обнаружение хлоридов (Cl−) Участвует в создании стабильной среды при определении концентраций хлора.
Если в таблетках DPD4 используют реакцию с KJ, приводящую к выделению йода, то для перекиси водорода это может быть, как KJ, так и хромотроповая кислота или перманганат калия KMnO4, но с другим дополнительным окружением реагентов, обладающих буферной и стабилизирующей кислую среду возможностью.
Дополнительные кислотные стабилизаторы РТ или Глицин (не реагирует напрямую с Н2О2) в тесте на перекись водорода используется в качестве буферного вещества, которое помогает поддерживать стабильный уровень pH в реакции. Благодаря своей кислотной природе и способности действовать как буфер при pH около 6, глицин обеспечивает оптимальные условия для протекания химических реакций с перекисью водорода, предотвращая нежелательные изменения среды и повышая точность теста.
В сочетании с другими реагентами, такими как металлы переменной валентности и кислоты, глицин обеспечивает эффективное протекание и контроль реакций с перекисью водорода, поскольку в химических условиях глицин действует как амфотерное соединение и образует комплексы с металлами, но не реагирует непосредственно с H2O2.
Кроме того, глицин используется в составе реагентов для фотометрических тестов на перекись водорода и другие окислители (например, бром, озон, диоксид хлора). В случае с перекисью он способствует образованию окрашенного продукта за счет её взаимодействия с ферментами (пероксидазой), что облегчает измерение концентрации вещества [6].
Фотометрическое определение перекиси основано на определении оптической плотности окрашенных соединений, образующихся при взаимодействии H2O2 с различными веществами [7]. Один из распространенных фотометрических тестов — использование хинон-диоксима, при помощи которого определяют оптическую плотность образовавшегося красного комплекса.
Точность определения перекиси водорода H₂O₂ намного ниже чем MPS, и относительная погрешность достигает ±20%, тогда как для KHSO₅ она ниже благодаря стабильности реагента.
Справка. «ПЕРОКСИД ВОДОРОДА. Определение содержания в воде» [8], этот «международный стандарт может быть применен для определения содержания пероксида водорода в оборотных водах и системах охлаждения оборудования, питьевой воде и пресной воде бассейнов и аквапарков при его массовой концентрации от 5,0 до 120 мкг/л фотометрическим методом. Метод основан на ферментативной реакции пероксидазного окисления красителя лейкокристаллического фиолетового с образованием окрашенного соединения с максимумом поглощения при 591 нм. Использование ферментативной реакции позволяет определить пероксид водорода в присутствии других окислителей, поскольку (в условиях проведения анализа) в отсутствие пероксидазы пероксид водорода в реакцию с данным красителем не вступает.
Определение содержания пероксида водорода в воде необходимо, поскольку позволяет контролировать окислительно-восстановительное состояние вод. Например, присутствие пероксида водорода при массовой концентрации до 100 мкг/л является признаком биологической полноценности природной воды. Отсутствие пероксида водорода в природной воде является признаком ухудшения биологического качества воды».
Вывод. Таким образом, если к тестеру прилагаются только таблетки DPD4 для определения активного кислорода, то это тестер на MPS. Для перекиси водорода требуется дополнительная буферизующая таблетка. Для фотометров при тестировании перекиси к основному веществу Hydrogene Peroxide (HR) в качестве дополнительного средства предлагаются таблетки Glycine (Глицин).
Литература
[1] О совместимости активного кислорода с хлором.
[2] Справочник химика 21
[3] Перекись водорода для бассейна: польза или вред. Опять о CH₂O.
[4] Таблеточные DPD тестеры для бассейна. Что можно ими измерить.
[5] КАЛИЯ МОНОПЕРСУЛЬФАТ — Ataman Kimya.
[6] PoolLab® — фотометр.
[7] Исследование стабильности пероксида водорода в
[8] ГОСТ 32460-2013 Пероксид водорода. Определение содержания в воде.
Если вам нужна профессиональная поддержка, то оптимально, это напишите мне по электронной почте (ссылка здесь Контакты) и закажите онлайн сопровождение запуска бассейна или выхода из проблемной ситуации. С помощью видео-чата мы совместно найдем решение и выработаем регламент ухода именно за вашим бассейном с учетом специфики вашей воды, с учетом возможностей установленного у вас оборудования и ваших предпочтений к химии.
В Телеграм у нас есть закрытая группа. Как в нее вступить и что вы от этого получите, узнайте из виджета на Главной странице, правый сайдбар.
Побочные продукты дезинфекции воды хлором не ограничиваются всем известными хлораминами и из них особенно «ароматным» трихлорамином. Даже мочевина, как поставщик монохлормочевины, не является доминирующим побочным продуктом. Так часто рекомендуемое и используемое в водоподготовке бассейнов шоковое хлорирование таит в себе появление массы коварных побочных продуктов дезинфекции даже после точки перелома. И этими продуктами являются хлорпроизводные различных классов органических соединений, попадающих в бассейн со всевозможными загрязнениями. Этими хлорпроизводными чаще всего являются тригалогенуксусные кислоты, тригалогенметаны, диоксиды, хлороформ, хлормочевина, и т.д. Спектр этих продуктов драматично расширяется, если хлорирование выполняют в морской или соленой воде (искусственная морская вода) добавлением бромпроизводных. Перечень побочных продуктов хлорирования довольно широк, а присущая им генотоксичность и канцерогенность вызывают потребность в их исследовании и поиске способов их устранения. И одним из таких вариантов является комплексное применение СО2 как рН корректора вместе с комбинированными методами очистки, в которых осуществляется совместное воздействие на органические вещества УФ-облучения, электрического тока и химических окислителей: О3, Н2О2, пероксимоносульфатов.
Большое преимущество интернета его демократичность – каждый может вывалить сюда все, что у него накопилось. И большой недостаток пользователей интернета, а готовы ли вы это критически осмыслить? Не смог пройти мимо. Приведу яркий пример как выросший на просторах интернета эксперт уже стал по четным академиком (интересно, по нечетным он рыбу ловит или только Кеназ химию продает?) и теперь несет истину в массы. Ниже я приведу разбор этого мастер-класса. По тексту будут активные ссылки на статьи, в которых говорится, как реально это надо понимать и делать.
