Способ определения качества питьевой, природной воды и водной жидкости

Изобретение относится к аналитической химии и предназначено для определения некоторых показателей качества питьевой и природной воды и водной жидкости в домашних условиях с применением простых и доступных систем. 

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ тестирования воды с помощью набора «Aquafilter» [https://leroymerlin.ru/product/nabor-dlya-testirovaniya-vody-aquafilter-15493653/#nav-description, https://voronezh.vseinstrumenti.ru/santehnika/inzhenernaya/sistemy-filtratsii-vody/soputstvuyuschee-oborudovanie/aquafilter/tsvetovoj-test-na-sem-parametrov-vody-fxt-3-aq-497/], представленный, как цветовой одноразовый тест, позволяющий в экспресс-режиме с высокой степенью достоверности определить качество питьевой воды либо воды, предназначенной для использования в бытовых целях. В комплектацию теста входит семь отдельно упакованных лакмусовых бумажных полосок, каждая из которых после контакта с испытуемой водой меняет цветовой оттенок в зависимости от параметра. Недостатками является одноразовость использования и стоимость продукта.

Технической задачей изобретения является разработка 
способа определения некоторых показателей качества
питьевой, природной воды и водной жидкости в домашних условиях. При этом должен предусматривать применение простых доступных дешёвых средств, с помощью которых возможно достоверное определение показателей жесткости, содержания ионов железа, меди, органических примесей в природной и питьевой воде, искусственных и натуральных красителей в питьевых напитках, а также оценка качества очистки воды бытовыми фильтрами.

Для решения поставленной технической задачи предложен способ определения качества питьевой, природной воды и водной жидкости, характеризующийся тем, что в качестве средства анализа применяют гидратированные акриламидные полимерные шарики, которые помещают в пробу анализируемой воды объемом 20-30 миллилитров, выдерживают 5 часов, вынимают, промакивают салфеткой, измеряют линейкой диаметр, оценивают цвет и прозрачность шарика визуально или применяя доступные средства фотографирования и перевода в цифровое изображение, при этом при диаметре шарика менее или равно 8 мм, шарик неравномерно/равномерно окрашен, помутнении шарика, появлении жёлтого, голубого оттенка цвета, изменении формы делают вывод о содержании в водной жидкости искусственных/натуральных красителей, завышении показателя общей  жёсткости воды от верхней границы нормы, концентрации ионов железа, меди в 30 раз выше нормы, наличии водорастворимых органических соединений, а при разрушении, частичном или полном разрушении и растворении шарика - о присутствии примесей кислого характера, в том числе кислот. 

Сравнение работы предлагаемого способа и аналога представлено в табл. 1

Способ определения показателей качества питьевой, природной воды и водной жидкости заключается в применении коммерчески доступных, дешёвых полимерных акриламидных шариков с высокими гидрофильными свойствами, которые широко применяются для декора ваз, а также в качестве контейнеров воды (жидкий грунт).

Способ осуществляется следующим образом. Шарики погружают в определенный объем воды (20-30 мл) на 5 часов, после набухания, вынимают, промакивают салфеткой, измеряют линейкой диаметр, оценивают цвет и прозрачность шарика визуально или применяя доступные средства фотографирования, перевода в цифровое изображение. При этом степень их набухания зависит от содержания солей, кислот и органических примесей в воде. Из-за присутствия в структуре полимера групп, которые образуют с металлами координационные соединения, при избыточном содержании нативных солей (магния, кальция) больше контролируемой нормы (8 ммоль/дм³), а также ионов железа и меди с концентрацией более 30 мг/дм³ (30 ПДК), шарики при набухании совместно с изменением диаметра меняют окраску, хорошо фиксируемую визуально. Если диаметр шарика после 5 часов пребывания в водной жидкости меньше или равен 8 мм, шарик неравномерно/равномерно окрашен, то это свидетельствует о содержании искусственных/натуральных красителей. Если диаметр шарика после 5 часов пребывания в воде меньше или равен 8 мм шарик помутнел, изменил окраску, оставаясь прозрачным, стал рыхлым или растворился, то это является аналитическим сигналом индикаторной системы и свидетельствует об отклонении некоторых параметров качества воды от нормы. 

Способ демонстрируется примерами. 

Пример 1.

Для анализа отбирают по 20-30 мл водопроводной воды и после фильтра, погружают по 1-2 полиакриламидного шарика, оставляют на 5 часов. Через 5 часов шарики вынимают, промакивают салфеткой и помещают на белый лист бумаги. Измеряют диаметр шариков (фиг. 1) любым доступным средством, например, линейкой. Если диаметр шариков составляет не менее 10 ± 1 мм и прозрачные, без окраски, значит общая жесткость воды соответствует требуемой норме СанПин (менее 8 ммоль/дм³), в воде отсутствуют примеси тяжёлых металлов, соединения кислой природы, нефтепродукты, органические гидрофильные соединения. Если диаметр шариков из воды после фильтра равен или больше, чем для воды из водопровода, то фильтр не исчерпал ресурс очистки. После измерения шарики выдерживаются в дистиллированной воде не менее 12 часов и сушатся до исходного диаметра (1–2 мм) для повторного применения. 

Способ осуществим.

Пример 2. 

Для анализа отбирают по 20-30 мл водопроводной или природной воды, погружают по 1-2 полиакриламидного шарика, оставляют на 5 часов. Через 5 часов шарики вынимают, промакивают салфеткой и помещают на белый лист бумаги. измеряют диаметр шариков (фиг. 1). Если диаметр шариков меньше или равен 8 мм, но шарик прозрачный, то в воде присутствует незначительное количество примесей органической или неорганической природы, хорошо растворимых в воде (соли щелочных металлов, спирты, альдегиды). Следует проверить качество воды или не применять для питья.

Способ осуществим.

Пример 3. 

Для анализа отбирают по 20-30 мл водопроводной или природной воды, погружают по 1-2 полиакриламидного шарика, оставляют на 5 часов. Через 5 часов шарики вынимают, промакивают салфеткой и помещают на черный лист бумаги. Измеряют диаметр шариков (фиг. 2). Если диаметр шарика менее или равен 8 мм, шарик стал мутным, то общая жесткость воды превышает нормируемый уровень, не рекомендуется к употреблению без смягчения. Чем меньше диаметр и больше мутность, тем больше жесткость воды.

Способ осуществим.

Пример 4. 

Для анализа отбирают по 20-30 мл водопроводной или природной воды, погружают по 1-2 полиакриламидного шарика, оставляют на 5 часов. Через 5 часов шарики вынимают, промакивают салфеткой и помещают на белый лист бумаги, измеряют диаметр шариков (фиг. 3). Если диаметр шарика менее или равен 8 мм, шарик прозрачный, но имеет жёлтую или голубую окраску, то общая жесткость воды соответствует норме, но содержание примесей солей железа или меди выше предельно допустимой нормы более, чем в 30 раз. Вода не рекомендуется к употреблению. Чем меньше диаметр и больше интенсивность окраски и шарик стал жёстким, тем больше содержание примесей металлов в воде. После такого сигнала шарики не регенерируют, утилизируют обычным способом.

Способ осуществим.

Пример 5. 

Для анализа отбирают по 20-30 мл воды, погружают по 1-2 полиакриламидного шарика, оставляют на 5 часов. Через 5 часов шарики вынимают, промакивают салфеткой и помещают на белый лист бумаги, измеряют диаметр шариков. Если шарик потерял форму, частично растворился и стал вязким, то в растворе или воде содержится примеси кислой природы (слабые кислоты, гидролизующиеся соли) и воду употреблять не рекомендуется. Шарики утилизируют обычным способом без регенерации.

Способ осуществим.

Пример 6.

Для анализа отбирают по 20-30 мл водной жидкости, например, напитка или сока, погружают по 1-2 полиакриламидного шарика, оставляют на 5 часов. Через 5 часов шарики вынимают, промакивают салфеткой и помещают на белый лист бумаги, измеряют диаметр шариков (фиг. 4). Если диаметр шарика менее или равен 8 мм, шарик неравномерно окрашен, то раствор содержит искусственные красители, если шарик приобрел окраску раствора (напитка) равномерную по всему объему, то в нем содержатся натуральные пигменты или красящие вещества. Шарики утилизируют обычным способом без регенерации. Способ осуществим.

Техническая задача достигается путем применения гидрофильного акриламидного полимера с исходной шарообразной формой, временем выдерживания в анализируемой пробе не менее 5 часов, сравнением (визуальным или фотографированием) окраски набухших шариков, измерения диаметра любым доступным средством и принятия решения о качестве, содержании и природе примесей без сложных расчетов и дополнительных устройств.

Табл. 1.