Исследование форм нахождения кремния в природных водах с высоким содержанием растворенных органических веществ

Abstract

Актуальность работы обусловлена недостаточной изученностью форм нахождения соединений кремния (кремний) в природных водах, содержащих высокую концентрацию органических веществ. Такие воды широко распространены в Томской области и характеризуются большим содержанием гумусовых веществ, представленных фульво- и гуминовыми кислотами, что придаёт им цветность (желтое окрашивание) и тем самым затрудняет идентификацию общей концентрации и форм нахождения кремния. Поэтому достоверное определение содержания кремния в этих водах невозможно без предварительной оценки его форм нахождения. Цели работы: На примере вод Томской области изучить растворенные формы нахождения кремния в водах, обогащенных органическими веществами, используя разные методы разделения: деполимеризация и ультрафильтрация, а также выбрать оптимальную методику определения массовой концентрации кремния и форм его нахождения. Методы исследования: молекулярная спектрофотометрия, атомно-абсорбционная спектрометрия с электротермической атомизацией, ультрафильтрация - мембранные фильтры МФСА-ОС с диаметром пор 0,45 и 0,05 мкм. Результаты: На модельных растворах и реальных объектах (природных водах Томской области) изучено взаимодействие кремния с гумусовыми веществами. Методом спектрофотометрии показано, что при рН 3, 7 кремниевые кислоты не образуют устойчивых комплексных соединений с гумусовыми веществами. Установлено, что в природных водах Томской области, содержащих высокую концентрацию органических веществ, присутствуют только монокремниевые (мономерно-димерные и олигомерные формы) и поликремниевые кислоты, представленные высокомолекулярными полимерами. Достоверность полученных результатов проверена референтой методикой анализа - спектрофотометричечким определением кремния в виде желтого кремнемолибденового комплекса.

The chemical aqueous forms of silicon in organic-rich waters have not been well studied. Such waters are widespread in Tomsk region and they contain a lot of decomposed organic matters represented by fulvic- and humic acids which give them coloration (yellow coloring) and makes it difficult to identify the total concentration and forms of silicon content. Therefore, the reliable determination of silicon content in these waters is impossible without a preliminary assessment of its forms of occurrence. The main aim of the study is the research of chemical aqueous forms of silicon in organic-rich waters in Tomsk region using different type of fractionation: depolymerization and ultrafiltration, as well as to choose the optimal method for determining the mass concentration of silicon and forms of its location. The methods used in the study: molecular spectrophotometry, atomic absorption spectrometry - membrane filters IFAS-operating with a pore diameter of 0,45 and 0,05 microns. The results: Using the model solutions and natural waters (Tomsk region) the authors have studied the influence of pH on silicon-humic matter interaction. Spectrophotometric measurements shown that silicon does not form stable complexes with fulvic and humic acids in weak-acid media (рН 3-7). Studying the natural waters of Tomsk Region it was shown that the acid waters (рН=3,66-3,80) contain only monomeric-dimeric and polymeric forms of silicic acids. The reliability of the results verified by the reference analysis technique which is called spectrophotometric determination of silicon in the form of a yellow silicon-molybdic complex.