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 KMnO_4, 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.