Способ определения о-нитроанилина и фенола в водных растворах 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, например, анилинокрасочной промышленности, содержащих о-нитроанилин и фенол.

Известен способ концентрирования органических соединений не смешивающимися с водой растворителями в присутствии высаливателя 1. Недостатком способа является невозможность раздельного определения о-нитроанилина и фенола при их совместном присутствии в экстракте.

Известен способ определения о-нитроанилина в среде диметилформамида по реакции с гидроокисью тетраэтиламмония 2. Недостатком способа является высокий предел обнаружения о-нитроанилина.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности, и достигаемому результату является способ потенцио- метрического титрования фенола в среде диметилформамида 3. Недостатками способа являются невозможность раздельного определения о-нитроанилина и фенола при совместном присутствии и высокий предел обнаружения фенола.

Цель изобретения - раздельное количественное определение о-нитроанилина и фенола, снижение пределов обнаружения и повышение точности определения.

Цель достигается тем, что способ определения о-нитроанилина и фенола включает обработку водного раствора органическим растворителем с последующим определением фенола потенциометрическим титрованием в среде диметилформамида, в котором новым является то, что обработку ведут органическим растворителем для концентрирования в присутствии высаливателя - сульфата натрия в количестве 30,0-34,2 мае. % по отношению к водному анализируемому раствору, а в качестве органического растворителя используют бутиловый спирт, причем о-нитроанилин определяют в экстракте фотометрически

СП

С

xj о

XI Ј О О

На основании проведенных исследований по патентной и научно-технической литературе можно сделать вывод, что технических решений со сходными признаками, свойства которых совпадали бы со свойствами предла- гаемого технического решения, не обнаружено, а совокупность существенных признаков позволяет количественно раздельно определять о-нитроанилин и фенол, снизить пределы их обнаружения и повысить точность определения. Следовательно,предлагаемое техническое решение соответствует критерию существенных отличий.

Положительный эффект по предлагаемому способу достигается за счет того, что наиболее полное концентрирование о-нит- роанилина и фенола из анализируемой водной пробы осуществляется бутиловым спиртом, а присутствие сульфата натрия способствует снижению растворимости бу- тилового спирта в водной фазе, повышению концентрации фенола и о-нитроанилина в органическом растворителе, а также получению концентрата с таким содержанием воды, которое не мешает надежной индика- ции точки стехиометричности при потенци- ометрическом титровании фенола. Титрование в среде диметилформамида способствует увеличению скачка потенциала, что повышает точность определения.

Присутствие фенола в экстракте не мешает фотометрическому определению о- нитроанилина по собственной окраске.

Способ раздельного определения о- нитроанилина и фенола заключается в том, что к 200 см насыщенного сульфатом натрия (30,0-34,2 мае. %) водного раствора о-нитроанилина и фенола добавляют 10 см бутилового спирта и экстрагируют в течение 5-10 мин (этого времени достаточно для ус- тановления межфазного равновесия). После расслаивания фаз (5 мин) отбирают экстракт и измеряют его оптическую плотность ( Я 411 нм, I 1 см) на спектрофотометре (или ФЭК). Содержание о-нитроанилина находят по градуировочному графику, построенному по стандартным растворам определяемого вещества в органическом растворителе. Далее 5 см экстракта помещают в сосуд для потенциометрического титрования и добав- ляют 15 см3 диметилформамида. Фенол от- титровывают при перемешивании с помощью магнитной мешалки 0,1 М раствором гидроксида калия в изолропиловом спирте.

Примеры осуществления способа.

Пример по прототипу. В 25 см3 диметилформамида растворяют 40 мл фенола. Раствор титруют 0,1 моль/дм изопропа- нольным раствором КОН. Содержание фенола находят на основании потен циометри- ческой индикации момента стехиометричности. Минимальная определяемая концентрация фенола Сф 1 мг/см3.

Предлагаемый способ.

Пример 1. К 200 см3 анализируемой воды, насыщенной сульфатом натрия (34,0 мае. %), прибавляют 10 см3 бутилового спирта и экстрагируют в течение 10 мин. После расслаивания фаз (5 мин) отбирают экстракт и на спектрофотометре измеряют оптическую плотность окрашенного в желтый цвет раствора ( А 411 нм) в кюветах с толщиной поглощающего слоя I 1 см. В качестве раствора сравнения используют бутиловый спирт. Содержание о-нитроанилина находят по градуировочному графику, построенному по стандартным растворам о-нитроанилина в бутиловом спирте. Исходное соотношение объемов водной и органической фаз (г) равнялось 20. Концентрация о-нитроанилина рассчитывается по уравнению:

с - So т 8в--0-,

где SB - концентрация о-нитроанилина в водном растворе, мг/см3;

S0-концентрация о-нитроанилина в органической фазе, мг/см ;

D - коэффициент распределения о-нитроанилина в насыщенном сульфатом натрия растворе между бутиловым спиртом и водой;

г- соотношение объемов водной и органической фаз,

Далее 5 см3 экстракта помещают в сосуд для титрования, снабженный магнитной мешалкой, и добавляют 15 см3 диметилформамида. Фенол оттитровывают 0,1 М раствором КОН в изопропиловом спирте. Концентрацию фенола в экстракте Сф находят потенциометрическим методом. Градуи- ровочный график строят по стандартным растворам фенола в диметилформамиде в координатах: объем титранта, соответствующий моменту стехиометричности, - концентрация фенола.

Концентрацию фенола в водном растворе рассчитывают по уравнению

г - СФ Св D

где Св - концентрация фенола в анализируемом водном растворе, мг/см3;

Сф - концентрация фенола в органическом экстракте, мг/см3;

D - коэффициент распределения фенола между бутиловым спиртом и водным раствором сульфата натрия.

Расчет по примеру 1.

Для фенола: Сф 0,01 мг/см3; D 150; Св 0,01/150 0,07 мкг/см3. Для о-нитро- анилина: Со 0,01 мг/см3; D 200. Концентрация о-нитроанилина в водной фазе: Св 0,01 20/200 0,001 мг/см3.

Пример 2. К 200 см3 исследуемой воды, насыщенной сульфатом натрия (30,0 мае. %), прибавляют 10 см3 бутилового спирта и далее анализируют, как указано в примере 1: Св 0,001 мг/см3, Сф 0,01 мг/см ,

Пример 3. К 200 см3 исследуемой воды, насыщенной сульфатом натрия (34,2 мае. %), прибавляют 10 см3 бутилового спирта и далее анализируют, как указано в примере 1: Со 0,001 мг/см3, Сф 0,01 мг/см ,

Пример 4. К 200 см исследуемой воды, насыщенной сульфатом натрия (34,4 мае. %), прибавляют 10 см3 бутилового спирта и далее анализируют, как указано з примере 1. Способ неосуществим, так как выпадают кристаллы соли (сорбция определяемых веществ).

Пример 5. К 200 см3 исследуемой воды, насыщенной сульфатом натрия (28.0 мае. %), прибавляют 10 см3 бутилового спирта и далее анализируют, как указано в примере 1. Способ неосуществим, так как в этих условиях выделяется органическая фаза, содержащая такое количество воды, которое не позволяет количественно оттитровать фенол.

Пример 6. К 200 см3 исследуемой воды, насыщенной сульфатом натрия (26,0 мае. %), прибавляют 10 см3 бутилового спирта. Способ неосуществим, так как в этих условиях не происходит образование органической фазы.

Из примеров 1-6 и таблицы видно, что положительный эффект по предлагаемому способу достигается при введении в водную пробу 30,0-34,2 мае. % сульфата натрия и соотношении объемов водной и органической фаз, равном 200:10. Эти условия позволяют получить концентрат и раздельно

определять о-нитроанилин фотометрическим способом (по собственной окраске) и фенол - методом потенциометрического титрования в среде диметилформамида. 5 При уменьшении количества вводимого вы- саливателя (примеры 5 и 6) осуществление способа невозможно вследствие выделения концентрата с таким содержанием воды, которое мешает определению фенола. Увели10 чение количества вводимого высаливателя (пример 4) приводит к выпадению кристаллов соли (образованию новой фазы), мешающих определению.

По сравнению с прототипом предлагае15 мый способ имеет следующие преимущества:

создаются условия для раздельного количественного определения о-нитроанилина и фенола при их совместном присутствии

20 в водной пробе;

снижаются пределы обнаружения для фенола в 100 раз (по прототипу 1 мг/см3, про изобретению - 0,01 мг/см3);

повышается точность определения: для

25 о-нитроанилина в 2 раза, для фенола в раза в условиях, одинаковых с прототипом (Сф 1 мг/см3), и в 1,3 раза в условиях, когда количественное определение по прототипу неосуществимо;

30 предлагаемый способ прост в исполнении, не требует дорогостоящих реагентов и приборов.

Формула изобретения Способ определения о-нитроанилина и

35 фенола з водных растворах, включающий обработку органическим растворителем, о т- личающийся тем, что, с целью их Ј раздельного количественного определения, снижения пределов обнаружения и повы40 шения точности определения, обработку ор ганическим растворителем ведут в присутствии сульфата натрия в количестве 30,0-34,2 мае, % по отношению к пробе, в качестве органического растворителя ис45 пользуют бутиловый спирт с последующим определением в экстракте о-нитроанилина и фенола известными методами.

Сравнение результатов осуществления способов по прототипу и предлагаемому способу

Использование: аналитическая химия. Сущность изобретения: анализируемую пробу обрабатывают бутиловым спиртом в присутствии сульфата натрия, взятого в количестве 30,0-34,2 мае. %jэкстракт отделяют и определяют в нем о-нитроанилин и фенол известным методом. 1 табл.

Ошибка определения, &

Примечание. - способ не осуществляется; + способ осуществляется