Способ количественного определения алкилбензолсульфонатов Советский патент 1990 года по МПК G01N21/78 

1

(21)4447427/31-04

(22)30.05.88

(46) 30.06.90. Бюл. № 24

(71)Харьковский государственный университет им, А.М.Горького и Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт поверхностно-активных веществ

(72)Н.О.Мчедлов-Петросян, С.А.Шаповалов, П.А.Перов, Е.К.Маркова и А,П.Рудой

(53) 543.42.062(088.8) (56) K.Toel, H.Fujii, Spectrophoto- metric determination of traces of anionic Surfactants with methylene blue derivatives, Anal. Chim. Acta, v.90, 1977, p.319-322.

K.Oba, K.Miura, H.Sekiguchi, R.Yagi, A,Mori, Microanalysis of anionic surfactants in waste water by infrared spectroscopy, water Res., v.10, № 2 ,1976, p. 149-155.

(54) СПОСОБ КОЛИЧЕСТВЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЛЛКИЛБЕНЗОЛСУЛЬФОНАТОВ (57) Изобретение относится к аналитической химии, в частности к способу количественного определения алкилбен- золсульфонатов, Цель изобретения - повышение селективности способа. Анализ ведут обработкой пробы фосфатным буферным раствором с рН 7,25-7,55, раствором полиэтиленгликоля с мол.мае. 1500, красителем - нейтральным красным с последующим фотометрированием окрашенного раствора при длине волны 510-520 нм. Определению не мешают ал- килсульфаты и алкилсульфонаты. Чувствительность способа 5 мкг/мл. 7 табл.

S

Изобретение относится к аналитической химии, в частности к способу количественного определения алкилбензолсульфонатов. Цель изобретения - повышение селективности способа. Анализ ведут обработкой пробы фосфатным буферным раствором с PH 7,25-7,55, раствором полиэтиленгликоля с мол.мас. 1500, красителем нейтральным красным с последующим фотометрированием окрашенного раствора при длине волны 510-520 нм. Определению не мешают алкилсульфаты и алкилсульфонаты. Чувствительность способа 5 мкг/мл. 7 табл.

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам количественного определения алкилбензол- сульфонатов (АБС), ,

Целью изобретения является повышение селективности способа.

Пример 1, Приготовление реактивов .

Фосфатные буферные растворы готовят смешением соответствующих количеств однозамещенных и двузамещенных фосфатов калия и растворением их в воде. Для приготовления 1 л 0,6 М буферного раствора с рН 7,40 берут

сд 1 ел

9,7064 ч Na2HP04 2Н20 и 0,1651 ч КНгРО помещают в мерную колбу на и доводят до метки дистиллированной водой о

Раствор нейтрального красного готовят растворением 0,05 г красителя в 500 мл дистиллированной воды и фильтруют через фильтр белая лента.

Раствор стабилизатора. В качестве стабилизатора используют 0,6%-Ный раствор полиотиленгликоля (ПЭГ) с мол. мае. 1500.

Стандартный раствор определяемого додецилбенэолсульфоната СДДБС). Растворяют точную навеску примерно 0,180 г ДДБС в 80 мл дистиллированной воды, раствор переносят в мерную колбу на 100 мл и доводят дистиллированный водой до метки. Полученный раствор разбавляют в 10 раз.

Построение градуировочного графика.

В мерную колбу на 25 мл приливают

Даже при больших содержаниях АБС в спектре раствора красителя проходят несущественные изменения Измеряе мая величина оптической плотности А принимает малые значения.

При этом не наблюдается отчетливо выраженной пропорциональности между содержанием АБС и величиной А ана5 мл буферного раствора, 0,4 мл раст- JQ лизируемого раствора (величина коэфвора красителя, 3 мл раствора стабилизатора, порцию стандартного раствора ДДБС (последовательно от 1 до 7 мл в каждую колбу)j доводят дистиллированной водой до метки и перемешивают. Полученные растворы спектрофотомет- рируют при длине волны, соответствующей максимуму полосы поглощения 510 нм, в кюветах (5 см) относительно раствора сравнения, приготовленного таким же образом, но не содержащего ДДБС. Строят градуировоч- ный график, откладывая по оси ординат значения измеряемой оптической плотности, а по оси абсцисс - объем добавляемого раствора ДДБС. Статистические параметры уравнения градуировочного графика определяют с помощью метода наименьших квадратов. Ход анализа, В мерную колбу на 25 мл помещают 5 мл буферного раствора, 0,4 мл раствора красителя, 3 мл раствора стабилизатора и водный раствор анализируемой пробы, содержащий определяемый ДДБС в таком количестве, чтобы его содержание в фотометрируемом растворе было не менее 5 мкг/мл (1,4-1 0 моль/л) . Затем поступают так, как описано при построении градуировочного графика. Искомую концентрацию ДДБС оценивают с помощью уравнения градуировочного графика.

В табл.1 приведены исходные данные для построения градуировочного графика, а в табл,2 - значения параметров его уравнения.

Величина предела обнаружения ДЦБС (для минимального инструментального значения оптической плотности, принятого равным 0,010),тмин (А М14Н + +0,0354)/0,074 к. 0,6 мл, что соответствует л 4,4 мкг/мл.

Как видно из табл,1 и 2 при рН больше 7,55 краситель преимущественно существует в виде нейтральных частиц, не способных к взаимодействию с АБС, с появлением полосы поглощения, характеризующейся мако 510 нм.

15

20

25

30

35

40

45

50

55

фициента корреляции не превышает 0,975), величина тпмиц, более 14 мкг/мл

При рН меньше 7,25 в спектре красителя наблюдается интенсивная полоса поглощения с максимумом 530 нм, принадлежащая катиону нейтрального красного. Добавки АБС и в этом случае не вносят существенных спектральных изменений А.

Величина m мин также не ниже 14 мкг/мл.

Поскольку большие содержания АБС вызывают малые изменения оптической плотности, ухудшается также точность определения.

Таким образом, только при условии одновременного существования катион- ных и анионных частиц красителя (7,25 ,55) спектральные изменения красителя происходят наиболее существенным образом, что обеспечивает наименьшую величину mwv(H1, Из чис ла известных и наиболее применяемых буферных систем в интервале рН водного раствора 7,0-7,6 приемлемо использование только фосфатной буферной смеси, поскольку в этом случае величина буферной емкости больше, чем для других буферных смесей.

Боратная смесь в этой области рН обладает слабым буферным действием и, следовательно, хуже стабилизирует требуемое значение рН,. Использование универсальной буферной смеси также нецелесообразно, так как она содержит компоненты (уксусную, борную кислоты), способные оказывать неблагоприятное влия ние на спектр катионной формы нейтрального красного и на взаимодействие ПАВ - краситель

В табл.3 и 4 приведены результаты опытов по влиянию длины волны на оптическую плотность анализируемых растворов и параметры уравнения граду ировочных графиков.

Как видно из табл.4, предел обнаружения минимальный при длинах волн 510-520 нм.

Даже при больших содержаниях АБС в спектре раствора красителя проходят несущественные изменения Измеряемая величина оптической плотности А принимает малые значения.

При этом не наблюдается отчетливо выраженной пропорциональности между содержанием АБС и величиной А анализируемого раствора (величина коэф5

0

5

0

5

0

45

50

55

фициента корреляции не превышает 0,975), величина тпмиц, более 14 мкг/мл.

При рН меньше 7,25 в спектре красителя наблюдается интенсивная полоса поглощения с максимумом 530 нм, принадлежащая катиону нейтрального красного. Добавки АБС и в этом случае не вносят существенных спектральных изменений А.

Величина m мин также не ниже 14 мкг/мл.

Поскольку большие содержания АБС вызывают малые изменения оптической плотности, ухудшается также точность определения.

Таким образом, только при условии одновременного существования катион- ных и анионных частиц красителя (7,25 ,55) спектральные изменения красителя происходят наиболее существенным образом, что обеспечивает наименьшую величину mwv(H1, Из числа известных и наиболее применяемых буферных систем в интервале рН водного раствора 7,0-7,6 приемлемо использование только фосфатной буферной смеси, поскольку в этом случае величина буферной емкости больше, чем для других буферных смесей.

Боратная смесь в этой области рН обладает слабым буферным действием и, следовательно, хуже стабилизирует требуемое значение рН,. Использование универсальной буферной смеси также нецелесообразно, так как она содержит компоненты (уксусную, борную кислоты), способные оказывать неблагоприятное влияние на спектр катионной формы нейтрального красного и на взаимодействие ПАВ - краситель

В табл.3 и 4 приведены результаты опытов по влиянию длины волны на оптическую плотность анализируемых растворов и параметры уравнения граду- ировочных графиков.

Как видно из табл.4, предел обнаружения минимальный при длинах волн 510-520 нм.

Для определения АБС с наибольшей чувствительностью и точностью необходимо, чтобы АБС был в небольшом избытке к красителю..

Так, в интервале концентраций ДДБС от до моль/л достаточно создать, как следует из данных табл05, в фотометрируемом растворе концентрацию красителя от 6,5 х10 до.9,7 моль/л Это и .реа- .лйзовано в приведенных примерах, где содержание нейтрального красного составляет 8,710 моль/л.

Наличие в системе нейтральный крас ный - АБС стабилизатора полиэтилен- гликоля практически не влияет на чувствительность способа, поскольку абсолютная величина оптической плотности раствора (смсданные табл.6) в при- сутствии стабилизатора не увеличивается.

Роль ПЭГ сводится к предотвращению резкого уменьшения величины оптичес«- кой плотности А фотометрируемого раст вора во времени и, тем самым, к повышению воспроизводимости определения. Наилучшим образом предотвращает уменьшение А раствор ПЭГ с мол„мас. 1500 (относительное понижение А за первые 10 мин не более 3,4% за 60 мин - 6,5%). Испытанный для этой цели поливиниловый спирт (ПВС) также может в некоторой степени предотвращать понижение А (относительное понижение А за первые 10 мин 5,4%, за 60 мин - 17,2%). Но он оказался менее пригодным с практической точки зрения поскольку в его присутствии с алкил- сульфатами и алкилбензолсульфатами, как правило сопутствующими АБС в анализируемых объектах, легко образуется муть.

Из представленных в табл.6 данных следует, что наименьшее ослабление окраски раствора наблюдается в случае 0,07%-ной концентрации ПЭГ (п р и- м е р 1: 3 мл 0,6%-ного раствора ПЭГ разбавляют до 25 мл)„ При этом за время, достаточное для осуществле- ния измерения-А (5-10 мин с момента приготовления раствора), она изменяется не более, чем на 3,4%. При увеличении содержания ПЭГ в фотометрируемом растворе стабилизирующее дей- ствие не усиливается, но в спектре наблюдается батохромное смещение идеи-- тифицируемой полосы поглощения, затрудняющее осуществление анализа.

07 6

Пример 2. Определение АШТ в сульфонолах - промышленно выпускаемых СПАВ. В сульфоноле марки А содержится до 35-40% АБС, а в сульфоноле марки Б - до 42-45%„

Навеску соответствующей марки суль фонолал/0,15 г (т) растворяют в йоде, доводят объем растврра до 100,0 мл (V). Из полученного раствора отбирают аликвоту Vx (мл) и помещают в мерную колбу на 25,0 мл (V). Затем в нее добавляют 5 мл буферного раствора с рН 7,40 (фосфатный), 0,40 мл раствора нейтрального красного (концентрация 5,4«10 моль/л), стабилизатор по полиэтиленгликоль (3 мл 0.6%-ного раствора) и воду до метки. Полученный раствор тщательно перемешивают и фото метрируют в кюветах (5 см) относительно раствора сравнения, в котором отсутствует ПАВ. Для определения содержания АБС в фотометрируемом растворе используют уравнение градуировоч ного графика. Так как свободный член уравнения - статистический нуль, то о оно имеет следующий вид:

А 7,40 10 2.- V,

где А - оптическая плотность раствора;

. V - объем раствора стандартного

вещества (ДЦБС), добавляемого в мерную колбу, мл.

Поскольку 1 мл стандартного раствора ДДБС создает в фотометрируемом растворе концентрацию 7, г/л (см.табл.1), то уравнение градуиро- вочного графика пример вид:

,40-10-г С/(7,28-10-) где С - концентрация ДДБС в фотомет- рируемом растворе, г/л (пример 1, табл,2). 0

В исходном растворе (V) концентрация (г/л) искомого0АБС

Јй&с n. /V,

где п - содержание АБС в сульфополе,%; та - навеска сульфонола, г; V - вместимость колбы, л,

С другой стороны, концентрация АБС (рассчитанная по ДДБС-стандарту) в фотометрируемом растворе составит:

,28.10-3-А/(7,4-10 г/Л а в первоначальном растворе V с учетом оразбавления

,28 10 A-V/(7,40.10 Vx) г/л; где V - объем мерной колбы, мл.

Таким образом,

n m-IO-z/V 7,28-10- A«.V/(7,40«

.-3

ю-2- vx)

Учитывая, что ,100 л, ,0 м получим искомую величину

. А/(4,066. m-Vx)

Полученные данные представлены в табл.7„

Из данных табл.7 следует, что оросительное стандартное отклонение искомой величины для марок А и Б со- с авляет соответственно 1,15 и 0,97% аI содержание АБС - 37,9+0,5 и 4J,7± ±Р,4%.

Таким образом, предлагаемый спо- срб позволяет селективно определять апкилбензолсульфонатыбез предварительного отделения от других анион- активных поверхностно-активных веществ, например алкилсульфатов, алкил

Каждое течение - среднеарифметический результат трех параллельных измерений

5

сульфонатов и др., с чувствительностью 5 мкг/мл„

Формула изобретения Способ количественного определения алкилбензолсульфонатов путем обработки анализируемой пробы красителем с последующим фотометрированием окрашенного раствора, отличающийся тем, что, с целью повышения селективности способа, в качестве красителя используют нейтральный красный и обработку ведут в- присутствии фосфатного буферного раствора с рН 7,25-7,55 и полиэтиленгликоля с мол.м. 1500, а спектрофотометрирова- ние осуществляют при 510-520 нм.

Таблица I

Таблица 2

Таблица 3 Данные для построения градуировочных графиков при рН 7,40

Расчет по аналогии с примером 1

Таблица 4

Таблиц

Стабилизатор и его содержание в фото- метрируемом р-ре

Таблица 6

# Оптическая плотность раствора А, измеренная

при 510 нм (по примеру 1) после приготовления раствора через t, мин

Среднеарифметический результат трех параллельных измерений Образование мути

Таблица 7

0,132

Сумма Б0,157

Сумма

1,00 1,00 1,50 1,50 2,00 2,00

1,00 1,00 1,50 1,50 2,00 2,00

0,205 0,200 0,310 0,303 0,407 0,405

0,270 0,263 0,397 0,403 0,532 0,535

38,20 37,27 38,51 37,64 37,92 37,73

42,30 41,20 41,46 42,09 41,67 41,90

7,88

1,77

0,32 0,61 0,63 0,26 0,04 0,15 2,01 0,53 0,57 0,31 0,32 0,10 0,13 1,96

О,1024 0,3721 0,3969 0,0676 0,0016 0,0225 0,9631 0,2809 0,3249 0,0961 0,1024 0,0100 0,0169 0,8143

±0,46

±0,42