Способ разделения масел, фенолов и низкоалкильных аминов Советский патент 1989 года по МПК B01D11/04 C07C37/72 

Изобретение относится к экстракционному способу разделения смесей, содержащих масло (индустриальное, трансформаторное), одноатомный фенол или нафтол (фенол, 1-нафтол, м-крезол) и низкомолекулярный амин (диэтиламин, пропиламин, изопропил- амин, аллиламин).

Цель изобретения - разделение однократной экстракцией смеси трех групп ор- г анических веществ: масел, одноатомных фенолов и низкомолекулярных аминов.

Поставленная цель достигается тем, что процесс ведут в интервале рН -0,4 - 5,8 с использованием трехфазной экстракционной системы, содержащей 2,75-3,2 М водный раствор хлорида натрия или калия, ацетонитрил и Сп-С12-алкан при их исходном объемном соотнощении (0,9- 1,1): (0,9- 1,1):(0,9 - 1,1).

Все исследования проводятся при комнатной температуре.

Пример I. В делительную воронку е.м- костью 50 мл вводят 5,5 мл 5 М водного раствора хлорида натрия, 1 мл концентрированной : -лористоводородной кислоты для создания рН -0,4, 2,5 мл воды, содержащей 18 мл диэтиламина и 0,24 мг фенола, 1 1 мл ацетонитрила, 10 мл гексана, содержащего 1,2 мг индустриального масла. Содержимое воронки перемещивают 5 мин. После расслоения (3 мин) фазы разделяют, в водной фазе определяют рН (прибор рН-121). Для определения амина водную фазу I подщелачивают раствором гидроксида натрия до рН 13. Затем амин экстрагируют порция.ми хлороформа по 5 мл (6-кратная экстракция), хлороформные экстракты объединяют, переносят в коническую колбу для титрования, добавляют 20 мл ледяной уксусной кислоты и титруют 0,05 М раствором НСГО4 в ледяной уксусной кислоте с индикатором кристаллическим фиолетовым. Фазу И (ацетонитрил), содержащую фенол, переносят в мерную колбу емкостью 100 мл, добавляют 0,3 мл 2%-ного водного раствора 4-аминоантипирина, 1 мл 2 н. гидроксида аммония, I мл 2%-ного K)Fe(CN)6, доводят до метки водой, перемещивают, фильтруют, а затем измеряют оптическую плотность на ФЭК-56 (t 2 см, свф. № 5). По градуировочному графику, построенному в аналогичных условиях в

(Л

ел ьо

О5

N9

00

отсутствие амина и масла, находят содержание фенола.

Фазу 111 (гексан). содержащую масло, переносят в колбу емкостью 25 мл, упаривают досуха на водяной бане, прибавляют 1 мл 4%-ною водного раствора формальдегида, 9 мл концентрированной серной кислоты и выдерживают на кипящей бане в течение 5 6 мин. Оптическую плотность измеряют на ФЭК-56 (Е 2 см, свф. № 4). По градуировочному графику, построенному в аналогичных условия.ч в отсутствие ди- атиламина и фенола, находят содержание индустриального масла. После разделения найдено, мг: диэтиламина 17,5Ч:0,6; фенола 0,23±0,01; масла 1,18 + 0,03.

Пример 2. В делительную воронку емкостью 50 мл вводят 6 мл 5 М водного раствора хлорида натрия, 0,5 мл раствора НС (1:4) для создания рН 1,56, 2,5 мл воды, содержащей 14,25 мг аллил- амина и 0,47 мг фенола, II мл ацето- нитри,1а, 10 мл гегггана, содержаи1его 0,29 мг индустрии.чьного масла. Содержимое воронки перемешивают 5 мин. После расслоения (3 мин) фазы разделяют и определяют рН и содержание органических веществ, как описано в примере I. Найдено, мг: аллиламина 14,()±0,3; фенола 0,46 + 0,02; масла 0,28rtO,02.

Пример , f В .:1е. 1ительную вороь ку емк. 50 мл вводят 6.4 мл 5 водного раствора х,1орИд1.а нагрия, 0,5 мл раствора HCF (1:6) для создания .5, 2 1 мл воды, ч держа- щей 28,5 мг алли. 1амипа и 1,1 и мс I eHcvia, 11 .мл ацетонитрила, 10 мл додекана, содержащего 0,1 мг грансформато ного масла. Содержимое воро1п и перемешивают 5 мни. Hoc.ie расслоения (3 ми1 ) фазы )азделяк)Т, лреде;1яют рН и содержание органических веществ, как описано в примере 1. Найдено, мг : аллиламина 28,1+0.6; фенола 1,17 + 0,01; масла 0,098 + 0,02.

Пример 4. В делительную воронку емкостью 50 мл вводят 7,6 мл 4,2 М водного раствора хлорида калия, 0,4 мл концентрированной НС для создания рН -0,1, 2 мл водно-ацетонитрильной смеси (1:1), содержащей 7,i59 мг изоиропиламина и 2,7 мг м-крезола, 10 мл ацетонитрила, 10 мл октана, содержащего 0,5 мг трансформаторного масла. Содержимое воронки перемешивают 5 мин. Пос, 1е расслоения (3 мин) фазы разделяют, определяют рН и содержание органических веществ, как описано в примере 1. Найдено, .мг: изопропиламина 7,27 + 0,13; м-крезола 2,68±0,02; масла 0,47 + 0,04.

Пример 5. В делительную воронку емкостью 50 .м,) вводят 7 мл 4,2 Л водного раствора хлорида ка.чия, 0,7 мл раствора HCt (1:6) для создания рН 5,8, 2,6 мл водно- ацетонитри.шной смеси (1:1), содержащей 18 мг ди-: тпламина и 0,036 мг 1-нафтола, 9.7 мл ацетонитрила, 10 мл нопана, содер5

жащего 0,47 мг индустриального масла. Содержимое воронки перемешивают 5 мин, После расслоения (3 мин) фазы разделяют, определяют рН и содержание органических

веществ, как описано в примере 1, Найдено, мг: диэтиламина 17,2+0,8; 1 - нафтола 0,035± +0,001; масла 0,47±0,00,

Пример 6. В делительную воронку емкостью 50 мл вводят 6,5 мл 4,2 М водного раствора хлорида калия, 0,45 мл раствора

НСР (1:4) для создания рН 2,19, 4,1 мл водно-ацетонитрильной смеси (1:1), содержащей 14,78 мг пропиламина и 0,24 мг фенола, 9 мл ацетонитрила и 10 мл декана, содержащего 1,25 мг индустриального масла. Содержимое воронки перемешивают 5 мин. После расслоения (3 мин) фазы разделяют, определяют рН и содержание органических веществ, как описано в пример 1. Найдено, мг: пропиламина 14,5+0,3; фенола 0,23 +

+ 0,01, масла 1,22+0,03.

0

Пример 7. В делительную воронку емкостью 50 мл вводят 6,4 мл 5 М водного раствора хлорида натрия, 0,32 мл раствора НС (1:4) для создания рН 4,0, 4,6 мл водно- ацетонитрильной смеси (1:1), содержащей 28,5 мг аллиламина к 0,072 мг 1-нафтола, 8,7 мл ацетонитрила и 10 мл гексана, содержащего 0,25 мг трансформаторного масла. Содержимое воронки перемещивают 5 мин. После расслоения 3 мин) фазы разделяют,

Q определяют рН и содержание органических iieu-iecTB, как описано в примере 1. Найдено, мг: аллила.мина 28,1+0,6; 1-нафтола 0,070 + ±:0.003; масла 0,25±0,00.

Пример 8. В делительную воронку ем- костью 50 мл вводят 9,5 мл воды, содержаний 0,18 мг диэтиламина, 0,24 мг фенола и 0,47 мг индустриального масла (в виде эмульсии), 2,4 г хлорида калия. Смесь перемещивают до полного растворения КС. Затем в систему вводят 0,5 мл НСР (1:6) для

0 создания рН 5,5, 10 мл ацетонитрила и 10 мл додекана. Содержимое воронки перемешивают 5 мин. После расслоения (3 мин) фазы разделяют и в водной фазе определяют рН (прибор рН-121). Дальнейщий ход анализа проводят согласно примеру 1. Найдено, мг:

.диэтиламина 0,175+0,006; фенола 0,23 + ±0,01; масла 0,47+0,02,

Пример 9. В делительную воронку емкостью 50 мл вводят 10,5 мл воды, содержащей 28,5 мг аллиламина, 0,072 мг 1-нафтола

и 0,25 мг трансформаторного масла (в виде эмульсии), 1,9 г хлорида натрия. Смесь перемещивают до полного растворения NaC. Затем в систему вводят 0,5 мл HCt (1:4) для создания рН 4,1, 9 мл ацетонитрила и

5 10 мл декана. Содержимое воронки перемешивают 5 мин. После расслоения (3 мин) фазы разделяют, определяют рН и содержание органических веществ. Найдено, мг:

аллиламина 28,1 ±0,4; I-нафтола 0,070± ±0,003; масла 0,24±0,01 мг.

Пример 10. В делительную воронку емкостью 50 мл вводят 10,5 мл воды, содержащей 7,39 мг изопропиламина, 2,7 мг м-кре- зола и 0,5 мг трансформаторного масла (в виде эмульсии), 1,8 г хлорида натрия. Смесь перемешивают до полного растворения NaCf. Затем в систему вводят 0,5 мл концентрированной НСГ для создания рН -0,15, 10 мл ацетонитрила и 9 мл октана. Содержимое ворюнки перемешивают 5 мин. После расслоения (3 мин) фазы разделяют, а затем определяют рН и содержание органических веществ. Найдено, мг: изопропиламина 7,35±0,06; м-крезола 2,68±0,03; масла 0,49±0,02.

Пример П. В делительную воронку емкостью 50 мл вводят 9,0 мл воды, содержащей 14,78 мг пропиламина, 0,12 мг фенола и 1,05 мг индустриального масла, 2,1 г хлорида калия. Смесь перемешивают до полного растворения КСГ Затем в систему вводят 1 мл концентрированной НСГ для создания рН -0,4, 9 мл ацетонитрила и 11 мл гептана. Содержимое воронки перемешивают 5 мин. После расслоения (3 мин) фазы разделяют, определяют рН и содержание органических веществ в каждой фазе. Найдено, мг: пропиламина 14,70±0,09, фенола 0,12±0,01; масла 1,04±0,03 мг.

Пример 12. В делительную воронку емкостью 50 мл вводят 8 мл воды, содержащей 7,39 мг изопропиламина, 2,7 мг м-крезола н 0,5 мг трансформаторного масла (в виде эмульсии), 1,9 г хлорида натрия. Смесь перемешивают до полного растворения NaCP. Затем в систему вводят 0,4 мл концентрированной НС для создания рН -0,1, 0,6 мл дистиллированной воды, 11 мл ацетонитрила и 10 мл гексана. Содержимое воронки перемешивают 5 мин. После расслоения (3 мин) фазы разделяют и в водной фазе определяют рН (прибор рН-121). Дальнейший ход анализа проводят согласно примеру I. Найдено, мг: изопропиламина 7,29±0,10; м-крезола 2,68±0,02; масла 0,47±0,04.

Пример 13. В делительную воронку емкостью 50 мл вводят 8 мл воды, содержащей 0,18 мг диэтиламина, 0,24 мг фенола и 0,47 мг индустриального масла (в виде эмульсии), 2,4 г хлорида калия. Смесь перемешивают до полного растворения КСГ. Затем в систему вводят 0,5 мл HCt (1:6) для создания рН 5,5, 0,5 мл дистиллированной воды, 11 мл ацетонитрила и 10 мл додекана. Содержимое воронки перемешивают 5 мин. После расслоения (3 мин) фазы разделяют и в водной фазе определяют рН (прибор рН-121). Дальнейший ход анализа проводят согласно примеру 1. Найдено, мг: диэтиламина 0,175± ±0,006; фенола 0,23±0,01; масла 0,47±0,02.

Пример 14. В делительную воронку емкостью 50 мл вводят 8 мл воды, содержащей

0

0,20 мг метиламина, 0,036 мг 1-нафтола и 0,47 мг индустриального масла (в виде эмульсии), 2,4 г хлорида калия. Смесь перемешивают до полного растворения KCf. Затем

в систему вводят 1 мл НСГ (1:4) для создания рН 2,8, 1 1 мл ацетонитрила и 10 мл гексана. Содержимое воронки перемешивают 5 мин. После расслоения (3 мин) фазы разделяют, определяют рН и содержание органических веществ. Метиламин определяли фотометрическим методом. Найдено, мг: метиламина 0,19±0,01; 1-нафтола 0,035± ±0,002; масла 0,46±0,01.

Пример 15. В делительную воронку емкостью 50 мл вводят 8,5 мл воды, содержа5 щей 18,2 мг бутиламина, 0,24 мг фенола и 0,47 мг трансформаторного масла (в виде эмульсии), 1,9 г хлорида натрия. Смесь перемешивают до полного растворения, NaCf. Затем в систему вводят 0,5 мл HCf (1:4) для создания рН 3,8, 11 мл ацетонитрила

и 10 мл гептана. Содержимое воронки перемешивают 5 мин. После расслоения (3 мин) фазы разделяют, определяют рН и содержание органических веществ, как указано в примере 1. Найдено, мг: бутиламина 17,4±0,1;

5 фенола 0,23±0,01; масла 0,47±0,02.

Пример 16. В делительную воронку емкостью 50 мл вводят 8,5 мл воды, содержащей 9,1 мг бутиламина, 0,072 мг 1-нафтола и 0,94 мг индустриального масла (в виде эмульсии) ,2,1 г хлорида калия. Смесь переме0 шивают до полного растворения КСГ Затем вводят 0,5 мл HCf (1:6) для создания рН 5,3, II мл ацетонитрила и 10 мл додекана. Содержимое воронки перемешивают 5 мин. После расслоения фазы разделяют, определяют рН и содержание органических веществ

5 в каждой из фаз. Найдено, мг: бутиламина 8,75±0,03; 1-нафтола 0,070±0,оЬЗ; масла 0,92±0,02 мг ().

Пример П. В делительную воронку емкостью 50 мл вводят 8 мл воды, содержащей

0 10,1 мг этиламина, 2,7 мг м-крезола и 0,47 мг трансформаторного масла (в виде эмульсии) 1.9 г хлорида натрия. Смесь перемещивают до полного растворения NaCt. Затем в систему вводят 1 мл HCt (1:4) для создания рН 2,8, 11 мл ацетонитрила и 10 мл гексана. Содержимое воронки перемешивают 5 мин. После расслоения (3 мин) фазы разделяют, определяют рН и содержание органических веществ. Найдено, мг: этиламина 10,0±0,1; м-крезола 2,68±0,03; масла 0,47±0:02.

Q Пример 18. В делительную воронку емкостью 50 мл вводят 6 мл 5 М водного раствора хлорида натрия, 1,4 мл концентрированной HCf для создания рН -0,45, 1,6 мл воды, содержащей 14,25 мг аллиламина и 0,47 мг фенола, 11 мл ацетонитрила, 10 мл

5 гептана, содержащего 1,19 мг индустриального масла. Содержимое воронки перемешивают 5 мин. Дальнейшее количественное определение органических вешеств невоз5

можно, так как в трехфазной системе вы- налаег осадок хлорида натрия.

Пример 19. В делительную воронку емкостью 50 мл вводят 7 мл 4.2 М водного раствора хло)ида калия, 0,5 мл раствора НСР (1:6) для создания рН 6,1, 3,0 мл водно- анегонитрильной смеси (1:1), содержащей 1 мг ди:1тиламина и 0,72 мг 1-нафтола, 9,5 M.I аиетонитрила, 10 мл гексана, содер- жаи1е1() 4.7 мг индустриального масла. Со- де| )жимое воронки перемешиваю 5 мин. Посл-е расслоения (3 мин) фазы ра:1деляют. определяют рИ и содержание органических веществ, как описано в примере 1. Найдено. МГ : .1амина 17.2±0,Н; I-нафтола 0.70 + ±0.02: масла 4.50±0,04 (95%). .Масло количественно lie о 1редели, ири рН 6.1. Введено 4,7 мг, а найдено 4,5 мг.

Пример 20. В делите.ч1)Иун) воронку емкостью 50 мл вв(.1дят 6,4 M. i 5 М водног о раствора х.юрида иагрия, 0,4 мл раствора НСС (1:6) для со: дания рН 5,5, 2,2 M;I содержащей 26,7 мг иентиламииа и 1.18 мг фенола, II м, 1 аието И1Трила, 1 О M.I додекана, содержащего 0,1 мг трансформаторного мас- .la. Содержимое воронки перемешивают 5 мин. После расс. юения (3 мин) фа.чы раз- деляюг, (Л1ределяют рН и содержание органических веществ, как описано в примере 1. Найдено, мг: нентиламина 24,0±0,3, фенола 1.17 + 0.01. масла 0.098±0,002. Таким образом, иенти.юмин в преде.тах рН 0,4 5,8 количесгвеипо ()11реде.. в водной фазе невоз.можно. гак как в этих iipcs ic.iax ;)Н его находится в водной фазе, а 10./(, в аце.ч) HHTpii.ibHoii.

npii.iep 21. В де.и гельпук) ворслжу ем костью 50 M.I вводят 7 м.ч воды, содержащей

9.мг диэ I иламииа. 0.036 мг Ьнафго. ш и 0.94 Ml индустриа.1Ы1ого iaiMa (в виде эму. 1ьс11И). 2.2 г хлорида ка.мия. (л1есь перемешивают до по. того растворения K( t. За- те.м в сист(м вводят 1 мл НСЛ ( 1 :4) для со.з- дания рН 2.7, 12 мл ацетонитри.та и 10 мл гексана. ( одержимое воронки перемешивают 5 мин. lloc.ie расс.юения (3 .мин) фазы разделяют, оиреде.тют рН и содержание органических веществ в кажд.ой фазе. Найдено, мг: .чиэти.чамииа 8.2+0.3: 1л1афтола 0,031+0,002, индустрии.ibHoro мас.ла 0,92 + 0,02.

Пример 22. В делительную FujjioHKy е.м- костью 5(.) М.1 вводят 1 I м, 1 воды, содержащей 7.39 мг изоиропиламина. 2,7 мг м-крезола и 0,5 мг трансформаторного масла, 1,9 г хлорида натрия. С месь перемешиваюг до ио.т- ного расгвореиня а(Т. Зате.м в сис1ему вводят 1 мл СЛ (1:2) для создания рН 1,3,

10M. i аиетонитрила и 8 л додекана. Содержимое воронки перемеиишают 5 мин. Пос.те )асс. 1оения (.3 .мин) фазы . 1Я1от, о|1реде.1яют рН и содержание о 1ганических веществ. Найдено, мг: изонропила.мина 7,.Ю+0,06 мг: м-крезола 2,.3+0.2 мг: мае.па 0.48+0.02.

Таким образом пример 21 и пример 22 дают неудовлетворительные результаты при заключительном определении амина и фе- но.ча.

На чертеже представлена диаграмма

распределения индустриального масла (кривая 1), фенола (кривая 2) и аллиламина (кривая 3) в трехфазной системе: 3 М водный раствор хлорида натрия - ацетонитрил- гексан в зависимости от рН водной фазы.

Исходные концентрации индустриального масла 1,27-10 г/л, фенола 8,4 X Х10 моль, аллила.мина 4, моль/л. Обтземы равновесных фаз по 10 мл. Время контактирования фаз 5 мин. Оптимальный

интервал рН для количественного разделения органических веществ -0,4 - 5,8. При ,8 индустриальное масло, фенол и ал- лиламин не разделяют (кривая ). При рН ,4 разделение нецелесооб)азно, так как при таком низком значении рН трудно осушествлять его контро„ 1ь при помощи стеклянного электрода; разделение при рН - ,4 требует большого расхода концент- ри)ованной хлористоводородной кислоты, что не всегда оправдано; при ,4

в трехфазной системе выпадает осадок хлорида натрия или калия, так как растворимость последних значительно уменьшается с увеличением концентрации хлористоводородной кис,1оты, необходимой для создания р1М 0,4.

Степень извлечения индустриального масла и трансформаторного масла в пределах )Н 0,4--5,8 в алкановую фазу составляет 100%: фенола, 1-нафтола и м-крезола в фазу ацегонитрила соответственно составляет 99,5%. 100% и 100%. В этих же пределах

рН диэтиламин, пропиламин, изопропиламин и аллиламин количественно остаются в водном растворе.

Оптимальная концентрация хлорида натрия и калия, при которых обеспечивается полное высаливание ацетонитрила из водного раствора,находится в пределах 2,75 - 3,2 моль/л. При концентрациях хлоридов калия и натрия меньше 2,75 моль/л объем средней фазы (ацетонитрил) заметно изменяется. При концентрациях KCf и ЫаС больте 3,2 моль в трехфазной системе вода - ацетонитрил-алкай появляется осадок хлорида калия или натрия. Таким образом, для количественного разделения масел, одноатомных фенолов и низкомолекулярных аминов необходимо использовать водные растворы хлорида натрия и калия с концентрацией 2,75-3,2 моль/л.

Таким образом, способ разделения масел, одноатомных фенолов или нафтолов и низкомолекулярных аминов позволяет путем однократной экстракции разделить три груп-. иы органических веществ: .масел, ароматических спиртов и низкомолекулярных аминов, чти значительно сокращает время раз- де.пения и упрощает сам процесс.

Формула изобретения Способ разделения масел, фенолов и низкоалкильных аминов, в водной среде с использованием растворителей, отличающийся тем, что, с целью упрощения и сокращения времени разделения, исходную смесь

экстрагируют трехфазной жидкой системой, содержащей 2,75-3,2 М водный раствор хлорида натрия или калия, ацетонитрил и Сб-С|2-алкан при их исходном объемном соотношении (0,9-1,1): (0,9- ,):(0,9- 1,1) и рН среды 0,4-5,8.

Изобретение относится к органической химии, в частности к разделению масел, фенолов и низкоалкильных аминов. С целью упрощения и сокращения времени разделения исходную смесь экстрагируют трехфазной жидкой системой, содержащей 2,75-3,2 М водный раствор хлорида натрия или калия ацетонитрил и C₆-C₁₂-алкан при их исходном объемном соотношении (0,9-1,1):(0,9-1,1):(0,9-1,1) и PH среды 0,4-5,8. Процесс ведут в водной среде. Способ позволяет путем однократной экстракции разделить три группы органических веществ : масел, ароматических спиртов и низкомолекулярных аминов, что сокращает время разделения и упрощает сам процесс. 1 ил.

юо

50

Гексан

Ацетонигт рил

8 10 12 рН