СПОСОБ РАЗДЕЛЬНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ НИТРОФЕНОЛОВ В ВОДЕ Российский патент 1995 года по МПК G01N31/16 

Изобретение относится к аналитической химии органических соединений и может быть применено при селективном определении 2-нитрофенола, 2-амино-5-нитрофенола, 2,6-динитрофенола, 2-амино-4,6-динитрофенола, 2,4,6-тринитрофенола в очищенных сточных водах производства красителей.

Аналогом может служить способ потенциометрического определения нитрофенолов в трет. бутиловом спирте (И.Денеш. Титрование в неводных средах. М. Мир, 1971. С.168). Недостатком аналога является то, что он предназначен для определения нитрофенолов только в неводных средах и не позволяет определять производные фенола в водных растворах.

В качестве прототипа выбран способ экстракционно-фотометрического определения нитрофенолов в воде (А.с. 972344 СССР, кл. G 01 N 21/78. Способ определения пикриновой и пикраминовой кислот в их смеси в водном растворе. Приоритет N 3269231/23-04 от 08.04.81) Я.И. Коренман, Е.М. Тищенко, Т.А. Нефедова//Открыт. Изобрет. 1981. N 1. С.160). Недостаток прототипа состоит в том, что с его помощью можно раздельно определить только пикриновую и пикраминовую кислоты, большее количество нитрозамещенных фенолов данным способом раздельно не определяется.

Целью изобретения является повышение селективности и снижение пределов обнаружения нитрофенолов.

Сущность изобретения заключается в том, что к анализируемой пробе, содержащей 2-нитрофенол, 2-амино-5-нитрофенол, 2,6-динитрофенол, 2-амино-4,6-динитрофенол, 2,4,6-тринитрофенол, добавляют трет.бутиловый спирт и сульфат аммония в количестве 36,5-40,0 мас. по отношению к пробе и приводят последующее титрование отобранной органической фазы в среде трет.бутилового спирта раствором гидроксида калия в изопропиловом спирте.

На основании проведенных исследований по источникам патентной и научной литературы можно сделать вывод, что совокупность существенных признаков является новой и позволяет повысить чувствительность и селективность определения нитрозамещенных фенолов.

Технический результат выражается в том, что предлагаемый способ позволяет снизить на порядок предел обнаружения и увеличить селективность определения по сравнению с прототипом.

Способ заключается в том, что к 200 мл водной пробы, содержащей 2-нитрофенол, 2-амино-5-нитрофенол, 2,6-динитрофенол, 2-амино-4,6-динитрофенол, 2,4,6-тринитрофенол, подкисленной серной кислотой (ρ1,187 г/см³), при комнатной температуре добавляют высаливатель (36,5-40,0 мас.) и 25 мл трет.бутилового спирта, экстрагируют на вибросмесителе в течение 15 мин. После расслаивания фаз (15 мин) отделяют экстракт (не захватывая водного слоя), помещают в ячейку для потенциометрического титрования, добавляют к концентрату трет.бутиловый спирт до достижения объема смеси 20 мл, титруют потенциометрически раствором гидроксида калия в изопропиловом спирте.

П р и м е р 1. Анализируемую водную пробу (200 мл), содержащую 2-нитрофенол, 2-амино-5-нитрофенол, 2,6-динитрофенол, 2-амино-4,6-динитрофенол (С_нф 0,1 мг/мл), подкисляли 30%-ной серной кислотой и насыщали при комнатной температуре сульфатом аммония (36,5 мас.). К полученному солевому раствору добавляли 25 мл трет.бутилового спирта и экстрагировали на вибросмесителе в течение 15 мин. После расслаивания фаз (15 мин) отделяли экстракт (не захватывая водного слоя), помещали в ячейку для потенциометрического титрования, доводили объем анализируемой пробы до 20 мл трет.бутиловым спиртом и титровали потенциометрически раствором КОН в изопропиловом спирте с платиновым и хлоридсеребряным электродами. По дифференциальной кривой титрования находили объем титранта, необходимый для нейтрализации каждого компонента смеси.

Содержание нитрофенолов в водном растворе рассчитывали по уравнению:
Cвн

_ф где С_нф^в содержание нитрофенола в анализируемом водном растворе, мг/мл;
С_т концентрация титранта, моль/л;
V_т объем титранта, израсходованный на титрование нитрофенола, мл;
V_э объем экстракта, отобранного после расслаивания фаз, мл;
М_нф эквивалентная масса титруемого нитрофенола, г/моль;
D коэффициент распределения нитрофенола между трет.бутиловым спиртом и водно-солевым раствором соответствующей концентрации;
r соотношение равновесных объемов водной и органической фаз.

Расчет по примеру 1.

На титрование 5 мл экстракта в трет.бутиловом спирте израсходовано 0,25 мл титранта с концентрацией 0,085 моль/л, D (2,4,6-тринитрофенола) 410, r 10. Содержание нитрофенола в анализируемом водном растворе равно:
Cвн

_ф 0,1 мг/мл Результаты раздельного определения 2-нитрофенола, 2-амино-5-нитрофенола, 2,6-динитрофенола, 2-амино-4,6-динитро- фенола, 2,4,6-тринитрофенола предлагаемым способом согласно примерам 1-7 приведены в табл.1.

П р и м е р 2. К 200 мл анализируемой водной пробы, насыщенной при комнатной температуре сульфатом аммония (37,5 мас.), подкисленной 30%-ной серной кислотой и содержащей нитрофенолы, добавляли 25 мл трет.бутилового спирта. Далее аналогично примеру 1. Способ осуществим.

П р и м е р 3. К 200 мл анализируемой водной пробы, насыщенной при комнатной температуре сульфатом аммония (38,5 мас.), подкисленной 30%-ной серной кислотой и содержащей нитрофенолы, добавляли 25 мл трет.бутилового спирта. Далее аналогично примеру 1. Способ осуществим.

П р и м е р 4. К 200 мл анализируемой водной пробы, насыщенной при комнатной температуре сульфатом аммония (39,5 мас.), подкисленной 30%-ной серной кислотой, содержащей нитрофенолы, добавляли 25 мл трет.бутилового спирта. Далее аналогично примеру 1. Способ осуществим.

П р и м е р 5. К 200 мл анализируемой водной пробы, насыщенной при комнатной температуре сульфатом аммония (40,0 мас.), подкисленной 30%-ной серной кислотой, содержащей нитрофенолы, добавляли 25 мл трет.бутилового спирта. Далее аналогично примеру 1. Способ осуществим.

П р и м е р 6. К 200 мл анализируемой водной пробы, насыщенной при комнатной температуре сульфатом аммония (40,0 мас.), подкисленной 30%-ной серной кислотой и содержащей 2-нитрофенол, 2-амино-5-нитрофенол, 2,6-динитрофенол, 2-амино-4,6-динитрофенол, 2,4,6-тринитрофенол (С_нф 0,01 мг/мл), добавляли 25 мл трет.бутилового спирта. Далее аналогично примеру 1. Способ осуществим.

П р и м е р 7. К 200 мл анализируемой пробы, насыщенной при комнатной температуре сульфатом аммония (40,0 мас.), подкисленной 30%-ной серной кислотой и содержащей 2-нитрофенол, 2-амино-5-нитрофенол, 2,6-динитрофенол, 2-амино-4,6-динитрофенол, 2,4,6-тринитрофенол в равных концентрациях (С_нф 0,001 мг/мл), добавляли 25 мл трет.бутилового спирта. Далее аналогично примеру 1. Способ осуществим.

П р и м е р 8. К 200 мл анализируемой пробы, насыщенной при комнатной температуре сульфатом аммония (35,0 мас.), подкисленной 30%-ной серной кислотой и содержащей нитрофенолы, добавляли 25 мл трет.бутилового спирта. Способ неосуществим, так как выделившийся после расслаивания фаз объем органического слоя недостаточен для дальнейшего определения. Кроме того, в нем содержится значительное количество воды, отрицательно влияющей на определение.

П р и м е р 9. К 200 мл анализируемой пробы, насыщенной при комнатной температуре сульфатом аммония (41 мас.), подкисленной 30%-ной серной кислотой и содержащей нитрофенолы, добавляли 25 мл трет.бутилового спирта. Способ неосуществим, так как кристаллы соли полностью не растворяются и адсорбируют нитрофенолы.

Сравнительная характеристика известного и предлагаемого способов приведена в табл.2.

Как видно из сравнительной характеристики известного и предлагаемого способов и из экспериментальных данных, приведенных в табл.1, предлагаемый способ характеризуется большей чувствительностью и селективностью в связи с предварительным концентрированием нитрофенолов из водной пробы трет.бутиловым спиртом в присутствии сульфата аммония и потенциометрическим титрованием непосредственно неводного экстракта. Кроме того, исключение стадии реэкстракции и проведение концентрирования путем однократной экстракции снижает продолжитель- ность определения и трудоемкость.

Сущность изобретения: способ раздельного определения 2-нитрофенола, 2-амино-5-нитрофенола, 2-амино-4,6-динитрофенола и 2,4-тринитрофенола в водах, включает предварительное концентрирование органическим растворителем в присутствии высаливателя и потенциометрическое титрование неводного экстракта раствором КОН в изопропиловом спирте. В качестве растворителя применяют трет. бутиловый спирт, а в качестве высаливателя сульфат аммония в количестве 36,5 40,0 мас. по отношению к пробе. 1 з. п. ф-лы, 2 табл.

1. СПОСОБ РАЗДЕЛЬНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ НИТРОФЕНОЛОВ В ВОДЕ, включающий экстракцию органическим растворителем, отличающийся тем, что в качестве органического растворителя используют трет-бутиловый спирт, экстракцию ведут в присутствии высаливателя с последующим потенциометрическими титрованием полученной органической фазы изопропальным раствором гидроксида калия. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве высаливателя применяют сульфат аммония в количестве 36,5 40,0 мас. по отношению к водной пробе.