Способ количественного определения катионных поверхностно-активных веществ Советский патент 1992 года по МПК G01N21/76 

Изобретение относится к аналитической химии и касается определения катион- ных поверхностно-активных веществ (КПАВ) при содержании их в растворе 0,035 -10 мг/л, что может быть использовано при анализе объектов окружающей среды, природных и сточных вод, пищевых продуктов, моющих средств, контроле отходав текстильной промышленности, экстракционной технологии.

Известен способ определения КПАВ путем осаждения последних реактивов Дра- гендорфа (вйсмутоиодидом бария), экстракции образовавшегося комплекса в хлороформе с последующим фотометриро- ванием экстракта.

Недостатками способа являются невысокая чувствительность, трудоемкость, связанная с наличием операции экстракции, необходимость использования токсичного органического растворителя.

Известна группа способов определения КПАВ, основанная на экстракции органическим растворителем ассоцйатов КПАВ с анионами кислотных красителей с последующим фотометрированием экстракта. Применение кислотных красителей для определения микроко личеств высших четвертичных аммониевьТх болей в присутствии макроколичеств пер в ичШ1х вторичных и третичных аминов.

Чувствительность перечисленных методов принципиально ограничена возможностями спектрофотометрического метода анализа и не превышает 0,1 мг/л, что не позволяет применять их для определения

Х|

СП

ел

оэ

4

КПАВ при содержании на уровне и ниже ПДК (ПДК алкилбензилдиметил-аммонийх- лорида составляет 0,1 -мкг/мл).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому выбранный в качестве прототипа является способ определения КПАВ путем обработки водного раствора анализируемого вещества бромфеноловым синим в смеси с монооктиловым эфиром полиэтиленглико- ля-30 в мольном соотношении бромфеноло- вый синий Г монооктиловый эфир полиэтиленгликоля-30 равном 1 : (10 - 20) при рН 3,9 - 4,0 с последующим фотометри- рованием окрашенного соединения. N

Чувствительность способа (0,2 мкг/мл) также не позволяет анализировать КПАВ при содержании их на уровне и ниже ПДК,

Цель способа - увеличение чувствительности определения катионных поверхностно-активных веществ.

Поставленная цель достигается обработкой пробы органическим реагентом 4- диэтиламинофталгидратом (ДЭАФГ) в щелочной среде в присутствии пероксида водорода и соли меди (II) с последующим измерением интенсивности хемилюминес- ценции через 30 с.

Таким образом, отличительными признаками предлагаемого способа являются: использование в качестве органического реагента 4-диэтиламинофталгидразида; проведение определения при рН 10-11 в присутствии пероксида водорода и соли меди (II) при концентрации (2 - 4) М, определение КПАВ путем измерения интенсивности хемилюминесценции раствора.

Использование 4-диэтиламинофталгидразида в смеси с пероксидом водорода и солью меди (II) при определении КПАВ обусловлено неочевидным фактом изменения интенсивности хемилюминесценции растворов в присутствии КПАВ.

Использование указанных отличительных признаков позволяет определять КПАВ при их содержании 0,035 - 10 мкг/мл с относительной погрешностью 25-2 %.

Хемилюминесцентное определение проводили, как правило, с использованием кюветы емкостью 20 мл, в которую вводили раствор ДЭАФГ, бидистиллированную воду, исходя из общего объема смеси 5 мл, аликвоту анализируемого раствора КПАВ, растворы КОН и соли меди (II). Последним вводили раствор пероксида водорода, перемешивали и измеряли интенсивность свечения через 30 с помощью ФЭУ. Оптимальными для определения КПАВ являются следующие концентрации ДЭАФГ (2-5) М пероксида водорода - (2-3) .рН 10-11.

Для получения сравнимых результатов проводили определение по известному способу.

Пример 1 (прототип), В мерную колбу на 25 мл помещали 5 мл ацетатного буферного раствора с рН 3,95 и 5 мл 2- М раствора бромфенолового синего, 1 мл 10 2

М водного раствора монооктилового эфира полиэтиленгликоля-30 и аликвотную часть анализируемого раствора, содержащего КПАВ. Доводили раствор до метки водой и измеряли уменьшение светопоглощения

полученного раствора при А 595 нм в кювету с I 2 см относительно раствора сравнения, не содержащего КПАВ. Содержание КПАВ в анализируемом растворе определяли по градуировочиому графику. Построение градуировочного графика производили аналогичным способом с применением стандартного раствора определяемого КПАВ. Содержание КПАВ в конечном объема при построении градуировочного грзфика должно составлять 5-140 мкг.

Таким образом, из примера 1 видно, что известный способ позволяет определить КПАВ при содержания их в растворе 0,2 - 5,5 мкг/мл. Линейный динамический диапазон определения составляет 1,3 порядка.

Пример 2. Определение заявляемым способом.

В кювету вводилу 0,5 мл 2 М раствора ДЭАФГ, 0,3 мл М раствора КОН,

0,5 мл 2- М раствора нитрата меди(И), аликвоту анализируемого раствора КПАВ. Последним вводили 0,5 мл 2 М раствора пероксида водорода, перемешивали и измеряли интенсивность свечения через 30 с.

Содержание КПАВ находили по градуиро- вочному графику, построенному в биологра- фических координатах: интенсивность свечения - концентрация КПАВ. Построение градуировочного графика проводили

аналогично с использованием стандартного раствора КПАВ. Содержание КПАВ при построении графика должно составлять 0,035 мкг/мл.

Таким образом, из табл. 1 видно, что предложенным способом можно проводить определение различных КПАВ при их содержании 0,035 - 10 мкг/мл с относительной погрешностью 25 - 2 %. Линейный диапаЗон градуировочного графика составляет 2,3 порядка.

Пример 3. В кювету вводили все компоненты, как в примере 2, кроме раствора нитрата меди(П), вместо которого вводили раствор сульфата меди(П). Измеряли интенсивность свечения через 30 с. Содержание КПАВ находили по градуировочному графику. Чувствительность определения составляет 0,035 мкг/мл. Линейность градуи- ровочного графика соблюдается до 10 мкг/мл.

Из примера 3 видно, что для определения КПАВ можно использовать растворы как нитрата, так и сульфата мсди(П).

Пример 4. Обоснование концентрационного интервала нитрата меди(И). В кювету вводили все компоненты как в примере 2, кроме раствора нитрата меди, который вводили в количествах, указанных в табл. 2. Раствор перемешивали и измеряли интенсивность свечения через 30 с. Содержание КПАВ находили по градуировочному графику. Результаты приведены в табл. 2.

Из табл. 2 видно, что при концентрации меди меньше 2 10 М чувствительность определения КПАВ не снижается, однако значительно сокращается линейный динамический диапазон градуировочного графика с 2,3 порядков (при концентрации меди(П) 2 М) до 1 (концентрации меди-1 -10 М) и 0,5 (концентрация меди(М) - 5- М). Увеличение концентрации соли меди(П) приводит к снижению чувствительности в два и более раз.

Таким образом, реализация заявляемого способа определения КПАВ при использовании ДЭАФГ в смеси с пероксидом водорода и солью меди(И) позволяет достичь цели изобретения, выход за заявляемый интервал к достижению цели изобретения не приводит.

Использование заявляемого способа определения КПАВ дает положительный зффект по сравнению с известным способом выражающийся в следующем: повышение чувствительности способа (предел обнаружения 0,035 мкг/мл вместо 0,2 мкг/мл по прототипу);

- увеличение на порядок линейного динамического диапазона градуировочного графика (2,3 порядка вместе 1,3 по прототипу).

Практическое использование заявляемого способа определения КПАВ позволит существенно упростить анализ объектов, содержащих КПАВ на уровне и ниже ПДК, повысив надежность получаемых результатов.

Формула изобретения

Способ количественного определения катионных поверхностно-активных веществ, включающий обработку водного раствора анализируемого вещества

органическим реагентом, регистрацию спектральной характеристики раствора, по величине которой проводит определение, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, в качестве

органического реагента применяют 4-диэ- тиламинофталгидразид, обработку пробы реагентом ведут в щелочной среде в присутствии пероксида водорода и (2 - 4)- М раствора соли меди (II) и измеряют интенсивность хемилюминесцентного свечения полученного раствора.

Использование: в аналитической химии. Сущность изобретения заключается в том, что в способе количественного деления кэ- тионных поверхностно-активных веществ ведут обработку анализируемого раствора щелочным раствором 4-диэтиламинофтал- гидразина в присутствии пероксида водорода и раствора соли меди (II) с последующей количественной регистрацией интенсивности хемилюминесценцйи. Способ позволяет добиться 14-кратного увеличенйзгчувстви- тельности определения катионных поверхностно-активных веществ до 0.035 мкг/мл. 2 табл.

Таблица

Статистическая обработка результатов определения КПАВ в модельных растворах (концентрации ДЭАФГ, пероксида водорода и нитрата меди (II) составляют соответственно, М. 2 -10 5, 2- , 2- рН 10,6, п-6, ,95)

Таблица2

Результаты изучения влияния концентрации нитрата меди (II) на чувствительность и интервал определяемых концентраций КПАВ (концентрация ДЭАФГ, пероксида водорода равны соответственно, М: 2 , 2 рН 10,6)

Продолжение табл.1