Всаливатель в фазу экстрагента для извлечения хлорорганических примесей из воды Советский патент 1984 года по МПК G01N31/08 

f

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к методам газохроматографического определения примесей в воде с их предварительным концентрированием в органической фазе эксч)агента.

Известно применение этиленгликоля в качестве всаливателя в фазу экстрагента для извлечения хлорорганических примесей из воды 11.

Недостаток указанного всаливателя состоит в неполном извлечении хлорорганических примесей из воды (не более 95%).

Известно применение растворимых солей высших жирных кислой в качестве всаливателей в фазу экстрагента для извлечения хлорорганических примесей из воды 2.

Недостаток данных всаливателей состоит также в неполном извлечении хлорорганических примесей из воды (не более 98%).

Цель изобретения - повышение степени зкстракции органических соединений из воды.

Поставленная цель достигается применением пентафеяилового эфира формулы Сб Н4 (ОСб Н4 ОСб HS ) 2 в качестве всаливателя в фазу экстрагента для извлечения хлорорганических примесей.

Ранее указанное соединение в качестве всаливателя не применялось.

Известно применение пентафенилового эфиipa в качестве неподвижной жидкой фазы для газохроматографического анализа 3.

При добавлешга пентафенилового эфира в фазу зкстрагента, даже без высаливателя, степень извлечения монохлоруксусной и дихлоруксусной кислот увеличивается почти на 30% (табл. 1). Кроме того, использование пентафенилового эфира в качестве всаливателя с таким распространенным экстрагентом, как диэтиловый эфир снижает растворимость последнего в воде в четыре раза, тем самым обеспечивая более полное извлечение примесей, уменьшая при этом погреишость количественного пересчета и потери экстрагента. Поскольку нроводимые эксперименты базировались на сточной воде производства монохлоруксусной кислоты, которую получают из трихлорэтилена, моделирование смесей в поиске оптимальных параметров экстракции проводилось из трех примесей, а именно: трйхлорэтилен, монохлоруксусная и дихлоруксусная кислоты.

На фиг. 1 приведена зависимость коэффициента распределения примесей трихлорзтилена (прямые 1), монохлоруксусной/кислоты (прямые 2) и дихлоруксусной кислоты (прямые 3) от концентрации всаливателей, таких как пентафениловый эфир (1,2,3), трибутилфосфат ( , 2, 30 и бензофенон ( ,2 3). Как видно из фиг. 1, с увеличением

1111022

доли предлагаемого всаливателя увеличивается коэффициент распределения. Однако, несмотря на это, за оптимальную величину берут 1,5 ммоль. Последующее увеличение всаливате5 ля при удалении экстрагента с целью хроматографирования приводит к загустению пробы и затрудняет отбор ее микрошприцем.

Коэффициент распределения D в системе жидкость - жидкость определяют хромато10 распределительным методом.

С коэффициентом распределения процент экстракции связан соотношением.

R

где Vg и УО - объемы водной и органической фаз.

Результаты влияния различных условий на коэффициент распределения и процент экстракции трихлорэтилена, монохлоруксусной и днхлоруксусной кислот между водой и диэтиловым эфиром приведены в табл. , где D - коэффициент распределения (отношение суммарной аналитической концентрации вещества в органической фазе к суммарной аналитической концентрации его в водной фазе) г - соотношение объемов водной иорганической фаз; R,% - процент экстракции (степень извлечения) - процент вещества, зкстра|Пфовашого при данных условиях от общего количества.

На фиг. 2 представлена хроматограмма сконцентрированных при оптимальных условиях загрязнителей из сточной воды производства монохлоруксусной кислоты, причем хроматографирование пробы проводят на сорбент состоящем также из пентафенилового эфира и полихрома - 1, где 1 - диэтиловый эфир: 2 - трихлорэтилен; 3- уксусная кислота; 4 - капроновый алвдегид (стандарт); 5 - монохлоруксусная кислота; 6 - дихлоруксусная кислота.

Такое одновременное использование пентафенилового эфира в качестве всаливателя и в качестве неподвижной жидкой фазы позволяет исключить помехи и фон при хроматографировании сконцентрированных ингредиентов, так как тот пентафениловый зфир, который имелся в пробе, плавно (под действием температуры испарителя и газа-носителя) при хроматографировании соединяется с пленкой неподвижной жидкой фазы, не вызывая никаких сигналов в детекторе.

В табл. 2 приведень: некоторые физикохимические и хроматографические параметры анализируемых соединений, где К - относительный поправочный коэффициент для расчета количества ингредиентов; tj - время удерживания каждого из ингредиентов на двухметровой i колонке, заполненной полихромом -1, модифицированным пентафениловым эфиром в режиме линейного программирования температур. Пример 1. Пробу сточной воды нейтрализуют едким натром. Затем 500 мл пробы помещают в делительную воронку и насыщают хлористым натрием из расчета 4 мольнь1х доли на один литр воды. Подкисляют соляной кислотой до рН-1. Взвешивают пентафениловый зфир в количестве 1,5 ммоль на 100 мл диэтилового эфира и растворяют в нем. Взбалтывают 500 мл воды, насыщенной хлористым натрием последовательно по 3 мин с 50,25 и 25 мл приготовленного зфира. Эфирные экстракты объединяют и взбалтывают 3 раза с 20,10 и 10 мл 0,1 н. раствора бикарбоната натрия, насыщенного хлористым натрием. РН раствора бикарбоната натрия доводят раствором едкого натра до 8. Объединяют водные растворы, опять подкисляют до рН - 1 и экстрагируют тремя порциями (по 5 мл) эфира с пентафениловым эфиром. Все эфир-ные экстракты объединяют и добавляют к ним 2 г безводного сульфата натрия и выдерживают 20 мин. Затем эфир переливают в перегонную колбу. Сульфат натрия промывают дополнительно эфиром, который спивают в колбу. Эфир отгоняют на водяной бане при 60 С до одного миллилитра. Б полученный концентрат вводят стандарт-капроновый альдегид в количестве 1,0-1,5 вес.% навески, оставщейся после отгона эфира. Подготовленную таким образом пробу хроматографируют. Пример 2. Взвещивают 50 г полихрома - 1 и помещают в фарфоровую чашк Отдельно в бюксе взвешивают пентафениловы эфир в количестве 15 вес.% твердого носител и растворяют диэтиловым эфиром. Содержим бюкса переносят в фарфоровую чашку и аккуратно перемешивают стеклянной палочкой. Затем чашку помещают на нагретзю водяную баню для удаления растворителя при постоян ном перемеишвании сорбента. Сорбент переме Ниивают до тех пор, пока он не станет сыпу ; чим, без комочков. Полученным таким образом сорбентом заполняют двухметровую хроматографическую колонку. П р и м р 3. Заполненную колонку по примеру 2 помещают в термостат хроматографа марки. ЛХМ-8 МД 5-й модели, при чем один конец колонки подсоединяют к до затору, а другой остается пока неподсоединен ным. Через кЪлонку подают газ-носи гель (азот) со скоростью 40 мл/мин. Термостат нагревают до 200 С и при этой температуре, в течение 4 ч проводят термостатирование сорбента в колонке. Следует отметить, что термостатирование колонки только при первичном ее заполненн сорбентом. Затем свободный конец остывшей колонки беэ газаносителя подсоединяют к детектору по ионизации в пламени. Включают генератор водорода системы СГС-2. После набора давления в водородной линии подают сжатый воздух в детектор со скоростью в десять раз больше, чем скорость подачи водорода, например 30/3(30 мл/мин, включают хроматограф и зажигают пламя детектора. Подают на колонку газ-носитель (азот) со скоростью40 мл/мин. Подключают все блоки хроматографа. Включают обогрев дозатора на температуру 250 с. Анализируют пробу, приготовленную по примеру 1, вводят микрошприцем в количестве до 6 мкл в дозатор хроматографа при начальной температуре колонок 50 С- После подачи йробы включают программирующее устройство и температуру со скоростью 4 град/мин доводят до 170 С. После выхода последнего пика термостат колонок охлаждают до начальной температуры, т. е. до 50С, и прибор готовят к следующему анализу. Расчет компонентов производят методом внутреннего стандарта по формуле S -Аеш t: Sctn где 5ц - площадь пика исследуемого компонента, К - относительный поправочньш коэффициент;Sen площадь пика стандарта, процентное содержание внутреннего стандарта в пробе. Чувствительность метода газохроматографи-, ческого определения хлорорганических веществ в воде с применением пентафенилового эфира - нижняя граница определяемых концентраций 0,3 мг/л, относительная ошибка определения 4-6%. Зависимость степени извлечения монохлоруксусной кислоты при рН-1, концентрации пентафенилового эфира 1,5 ммоль на 100 мл даэтилового эфира, концентрации хлористого натрия 4 моль/л от ее исходной концентрации приведена на фиг. 3. Процент экстракции превьццает 99,4%, что на 30% выше, чем без всаливателя.

Условия экстракции

D

8,0 3,2 2,6

оль/л

62,0

10,4 19,8

.380,8 270,2

252,4

627,0 792,0.

780,0

в фазе экстрагента 1,5 ммоль доли 5F 4Э рН 1

Таблица

Растворимость диэтило- , вого эфира в воде при различных условиях экстракции, г/л

го

6,5

20

6,8

20

2,1

20

1,6

Применение пентафенилового зфира формулы СбН4(ОСбН40СбН5)2 в качестве всаливателя в фазу экстрагента для извлечения хлорорганических примесей из воды. О)

Капроновый альдегид (стандарт)

Монохлоруксусная кислота

Дихлоруксусная кислота

Таблица

116,1

1,223,8

1,2428,7

eys ъ

С, ммоль

Фчг.1

1

«o V

ем M

W

(S

о w

яД

OO,0

S9,9 99,8 99,7 99,6 99,5

Я 99,3

99,2 99,1 0 10 20 -SO SO 60 70 80 Фиг. 3 90 iOO С,мг/л