Способ количественного определения анилина и N-нитроанилина в водном растворе Советский патент 1992 года по МПК G01N21/78 

Изобретение относится к аналитической химии органических соединений (разделение и анализ) и может быть использовано при анализе очищенных сточных вод предприятий анилинокрасочной промышленности, содержащих анилин и п- нитроанилин.

Известен способ фотометрического определения анилина и п-нитроанилина, включающий взаимодействие определяемых соединений с 4-диметилбензальдеги- дом с образованием интенсивно окрашенных продуктов.

Недостатком способа является невозможность раздельного определения анилина и п-нитроанилина при их совместном присутствии в водных растворах, так как максимумы светопоглощения этих веществ совпадают (Я 450 нм).

Известен способ фотометрического определения анилина и п-нитроанилина, основанный на образовании определяемыми веществами в щелочной среде окрашенных

соединений при взаимодействии с 2,4-ди- иитрофторбензолом,

Недостатком способа является невозможность раздельного определения анилина и п-нитроанилина при их совместном присутствии, поскольку максимумы светопоглоще- веществ совпадают (А 495 нм),

Наиболее близким к заявляемому способу по технической сущности является способ фотометрического определения анилина и п-нитроанилина по реакции с хлорамином Т.

Недостаток способа состоит в невозможности раздельного определения анилина и п-нитроанилина, так как их окрашенные соединения с хлорамином Т имеют близкие максимумы светопоглощения. Нижний предел определения анилина и п-нитроанилина составляет 6 мг/л.

Цель изобретения - обеспечение возможности раздельного определения анилина и п-нитроанилина в их смеси и повышение чувствительности способа.

сл

с

4 СЛ СЛ

.«А

Сд 00

Поставленная цель достигается тем, что способ количественного определения анилина и п-нитроэнилина включает экстракцию органическим растворителем сначала п-нитроанилина при рН 2 - 3, затем анилина при рН 9 - 11 с последующим фотометрическим анализом экстрактов, а в качестве органического растворителя используют смесь бутилацетата и трикрезилфосфата при следующих соотношениях компонен- тов, моль, доли:

Бутилацетат0,45 - 0,55

Трикрезилфосфат0,45 - 0,55

Способ раздельного определения анилина и п-нитроанилина при их совместном присутствии в водных растворах осуществляют следующим образом: в анализируемой пробе, содержащей анилин и п-нитроани- лин. растворяют сульфат натрия, затем рИ водного раствора доводят до 2 - 3 и экстра- гируют п-нитроанилин органическим растворителем, состоящим из смеси бутилацетата (0,45 - 0,55 моль доли) и трикрезилфосфата (0,45 - 0,55 моль доли). После расслаивания фаз (4-6 мин) экстракт, со- держащий п-нитроанилин, отделяют. Затем водный раствор подщелачивают до рН 9 - 11 и тем же растворителем извлекают анилин. Экстракт, содержащий п-нитроанилин, обезвоживают 0,5 г сульфата натрия. Содер- жание п-нитроанилина находят по градуи- ровочному графику, построенному по стандартным растворам определяемого вещества в органической фазе. Второй экстракт помещают в делительную воронку и проводят реэкстракцию анилина, который определяют фотометрически по реакции с хлорамином Т.

П р и м е р , По прототипу: к 10 мл раствора, содержащего 0,1 мг анилина и 0,5 мг п-нитроанилина, прибавляют 5 мл 1 М раствора соляной кислоты и 3 мл 2 %-ного раствора хлорамина Т. Жидкость нагревают 10 мин при 100°С, охлаждают до комнатной температуры, вводят 7 мл 1 М раствора NaOH и воду до объема 50 мл. Оптическую плотность желтого раствора измеряют при 500 нм. Присутствие п-нитроанилинз не мешает определению анилина. Однако дальнейшее определение п-нитроанилина не представляется возможным.

Пример 1 по способу количественного определения анилина и п-нитроанилина в водном растворе.

В 100 мл водного раствора, содержаще- го анилин и п-нитроанилин, растворяют 21,3 г (1,5 моль/л) сульфата натрия, добавляют 1 мл соляной кислоты (d 1,639 г/л) до рН 2 и приливают 20 мл органического растворителя, состоящего из 5,1 мл бутилацетата (0.45 моль доли) и 14,9 мл трикрезилфосфата (0,55 моль доли), встряхивают в делительной воронке 5 мин. При этом п-нитроанилин практически полностью переходит в органический слой, который отделяют после расслаивания системы (через 5 мин). Затем для обезвоживания в экстракт вводят 0,5 г сульфата натрия и измеряют оптическую плотность прозрачного экстракта (А 405 нм). Концентрацию п-нитроанилина рассчитывают по градуировочному графику, построенному по стандартным растворам п-нитроанилина в смешанном органическом растворителе.

К водному раствору, содержащем анилин, приливают 1,5 мл 1 М раствора гидро- ксида натрия до рН 9, вводят 25 мл органического растворителя, состоящего из 6,4 мл бутилацетата (0,45 моль доли) и 18,6 мл трикрезилфосфата (0,55 моль доли), встряхивают в делительной воронке 6 мин, При этом анилин практически полностью переходит в органический слой, который отделяют после расслаивания системы (через 5 мин). Экстракт помещают в делительную воронку и проводят реэкстракцию анилина 25 мл 1 М раствора соляной кислоты, К ре- экстракту добавляют необходимые фотометрические реагенты (2,5 мл 1 М раствора соляной кислоты, 1,5 мл 2 %-ного раствора хлорамина Т и 3,5 мл 1 М раствора гидро- ксида натрия) и измеряют оптическую плотность реэкстракта при Я 500 нм, Концентрацию анилина рассчитывают по градуировочному графику, построенному по стандартным растворам анилина.

Примеры с 2 по 25 приведены в табл. 1.

Относительная погрешность определения 6 - 10 % (не выше, чем в прототипе), нижний предел определения анилина 1 мг/л, п-нитроанилина - 2 мг/л.

При проведении избирательной экстракции из водного раствора, содержащего анилин и п-нитроанилин, использованы различные объемы органического растворителя (20 и 25 мл). Соотношение объемов водной и органической фаз выбирают так, чтобы достигалось 95 - 96 %-ное извлечение компонентов. Такой эффект в отношении анилина наблюдается при соотношении объемов фаз 4 : 1 (в примерах 100 мл водного раствора и 25 мл органического растворителя). Экстрагирующая эффективность органического растворителя в отношении п-нитроанилина выше, чем для анилина, поэтому при определении п-нитроанилина соотношение объемов фаз увеличивают до 5 : 1 (в примерах 100 мл водного раствора и 20 мл органического растворителя).

Степень извлечения анилина и п-нитро- анилина рассчитывают по уравнению:

R

S -8ь

100%,

где S - исходное содержание анилина или п-нитроанилина в анализируемом растворе, мг; SB - содержание анилина или п-нитроанилина в реэкстракте, найденное пор гра- дуировочному графику, мг; г-соотношение объемов водной и органической фаз.

Соотношение объемов экстракта и реэк- страгирующего раствора (1 М соляная кислота) принято равным 1 : 1 (в примерах 25 мл для реэкстракции анилина), увеличение объема реэкстрагирующего раствора нецелесообразно, так как это приводит к повышению пределов определения анилина. Уменьшение объема реэкстрагирующего раствора приводит к значительным анилина в процессе реэкстракции, и; как правило, к снижению правильности и воспроизводимости результатов анализа.

Из представленных в таблице данных следует, что для раздельного определения анилина и п-нитроанилина оптимальным является следующий состав органического растворителя: 0,45 - 0,55 моль доли бутила- цетата и 0,45 - 0,55 моль доли трикрезил- фосфата. Изменение соотношения компонентов предлагаемого органического растворителя в сторону увеличения содержания бутилацетата свыше 0,55 моль доли приводит к снижению степени извлечения анилина, следовательно, к значительным потерям его при экстракции и увеличению погрешности определения, Увеличение содержания трикрезилфосфата в органическом растворителе выше 0,55 моль доли, хотя и приводит к незначительному повышению степени извлечения определяемых соединений, но сопровождается образованием в водной фазе трудноразделяемой физическими методами устойчивой эмульсии. Кроме того, увеличение содержания трикрезилфосфата в органическом растворителе приводит к значительному насыщению ре- экстракта этим компонентом, что вызывает

помутнение резкстракта и делает фотометрическое определение невозможным.

Экспериментальные данные, небходи- мые для обоснования оптимальных значений рН водного раствора при экстракции анилина и п-нитроанилина, приведены в табл. 2.

Из табл. 2 видно, что значения рН, обеспечивающие максимальное (95 - 96 %-ное) извлечение анилина, находятся в интервале 9 - 11, в то время, как соответствующие величины для п-нитроанилина, обеспечивающие его наибольшую степень извлечения (95 %), равны 2-11.

По заявляемому способу сначала экстрагируется п-нитроанилин, поэтому оптимальным является рН - 2 - 3; при рН 3 происходит возрастание степени извлечение анилина и он будет переходить в экс- т ракт вместе с п-нитроанилином, что недопустимо при раздельном определении

По сравнению с известным способами определения анилина и п-нитроанилина заявляемое техническое решение имеет следующие преимущества: возможность раздельного (селективного) определения компонентов при их совместном присутствии в водных средах, нижний предел определяемых концентраций по сравнений с прототипом снижен в 5 раз для анилина и в 4 раза для п-нитроанилина.

Формула изо б р е тения Способ количественного определения анилина и п-нитроанилина в водном растворе путем экстракции органическим растворителем с последующим фотометрическим анализом экстракта, отличающийся тем, что, с целью обеспечения раздельного определения анилина и п-нитроанилина в их смеси и повышения чувствительности способа, сначала ведут экстракцию п-нитроанилина при рН 2 - 3, затем анилина при рН 9 - 11, в качестве органического растворителя используют смесь бутилацетата и трик- резил-фосфата при следующих соотношениях компонентов. моль. доли: Бутилацетат0,45 - 0,55,

Трикрезилфосфат 0,45 - 0,55.

-J ел ел

со

оэ

Таблица 2

Степень извлечения анилина и п-нитроанилина (R, %) органическим растворителем, состоящим из 0,45 мол. доли бутилацетата и 0,55 моль доли трикрезилфосфата, в зависимости от рН водного раствора при содержании компонентов 1-2 мг/л

Сущность изобретения: заключается в экстракционном извлечении п-нитроанили- на при рН 2 - 3 и анилина при рН 9-11 органическим реагентом, состоящим из бу- тилацетата (0,45 - 0,55 моль доли) и трикре- зилфосфата (0,45 - 0,55 моль, доли), с последующим фотометрическим определением компонентов в экстракте и раэкстрак- те соответственно по реакции с хлорамином Т. 3 табл

Таблица 3 Сравнительные характеристики известного способа (прототипа) и заявляемого способа