Способ определения нитратов Советский патент 1981 года по МПК C01B21/38 G01N21/27 

1

Изобретение относится к аналитической химии и может йлть использовано для определения нитратов в сточных водах после биохимической очистки от аммиака, в.природных водах,

воздухе, почвах, реактивах, удобрениях и др.

Известен способ определения нитратов, включающий их растворение в конденсированной фосфорной кислоте с плотностью 1,85-1,94 г/см с последующим потенциометрическим титрованием солью закисного железа Ij.

Однако этот способ пригоден для определения только больших содержаний нитратов (от 300 мг и выше). Кроме того, этот способ не может Ч1ыть применен для определения нитратов в присутствии ионов Fe (И) и С обычных компонентов вод.

Известны фотометрические способы определения нитратов, основанные на следуклцчх реакциях:

а) реакциях нитрования фенолдисульфоновой кислоты; салицилата натрия; 2,6-ксиленола в среде концентрированной серной кислоты в присутствии хромотроповой кислоты; б) на реакции окисления 4-дифенил-4-сульфоновой кислоты;

в) на измерении собственвенного светопоглощения нитрат-ионов без введения специальных реагентов .

В большинстве этих методов при определении нитратов оказывают мешающее влияние хлориды. В присутствии хлоридов и высоких концентраций серной кислоты результаты опре0деления нитратов занижены.

Мешающее влияние хлоридов устраняют введением дополнительных операций, резко усложняющих способ и увеличивающих его продолжительность:

5 добавлением дефицитных и дорогих солей серебра с последующим удалением их избытка осаждением фосфатом натрия и фильтрованием раствора или введением ядовитого HgSOj, рабо0та с которым требует специальных мер предосторожности.

Недостатком методов группы О является также меша1зшее влияние органических веществ. Под действием

5 используемых в качестве среды для нитрования крепких растворов серной кислоты, проявляющих сильные окислительные свойства, образуются окрашенные органические вещества, что 0 делает невозможным фотометрическое определение нитратов, В связи с этим для устранения мешающего влияния органических веществ, присутствующих в водах, необходимо вводить дополнительные приемы. Группа о характеризуется отсутствием линейной зависимости между концентрацией нитрата и интенсивностью окраски и не обеспечивает точные результаты определения. Ослож няющими анализ факторам является мёшаняцее влияние окислителей и солей железа, необходимости тщательного контроля температуры, времени, количества добавляемого хлорида натрия и серной кислоты. Метод в настоящее время в практике не применяется. Группа 1) наименее селективна. Необходимо удалять примеси ( С Г, Fe (I Fedit), Мл(11))и все другие, обычно встречающиеся в водах, пропусканием пробы через активированный угол что резко усложняет метод. Область его применения - чистые растворы нитратов. В практической работе не используется. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ определения малых количеств нитратов (от 10 мг и выше включающий разложение нитратов сульф аминовой кислотой с последующим образованием окрашенного соединения при добавлении к продукту этой реакции соли железа (II) и серной кисло ты, разбавленной водой в отношении 5:1, и спектрофотометрирование раствора f 3} . Однако этот способ сложен из-за необходимости обработки нитратов дефицитной сульфаминовой кислотой и трудности удаления пузырьков газообразных продуктов этой реакции, присутствие которых искажает результаты определения. Кроме того, в связи с малой прочностью окрашенного соеди нения, реакция его образования проводится при охлаждении в ледяной бане, что также осложняет анализ. Этот способ не пригоден для определе ния нитратов в присутствии хлористо го аммония в количестве более 15 мг в . Цель изобретения - упрощение спо ооба и повышение точности определения нитратов в присутствии хлоридов Указанная цель достигается за сЛет обработки нитратов солью железа (II) и ортофосфорной кислоты с плотностью 1,73-1,78 г/СУ при 70-100С. При этом образуется прозрачный раствор, окрашенный в розово-красный цвет, имеющий максимум светопоглощения при 465 нм. Выбор фосфорной кислоты обусловлен тем, что в ее присутствии восстановительная способность двухвалентного железа сильно увеличивается что позволяет провести прямое восстановление Нитратов без предвосстановления сульфаминовой кислотой. При использовании для фотометрического определения нитратов ортофосфорной кислоты с плотностью меньше 1,73 г/см оптическая плотность растворов падает, что приводит к уменьшению чувствительности метода. Оптическая плотность растворов, приготовленных взаимодействием нитрата с солью железа (II) падает с увеличением плотности фосфорной кислоты выше 1,78 г/см-, что также понижает чувствительность метода. В среде конденсйрованной.-,фосфорной кислоты (плотность 1, 85-1,94 г/см) спектрофотометрическое определение нитратов по реакции взаимодействия с солями железа (II) вообще невозможно из-за образования белой мути,препятствующей измерению интенсивности окраски раствора. При плотности фосфорной кислоты 1,73-1,78 г/см оптическая плотность растворов является максимальной и постоянной, чем и объясняется выбор данных концентрационных условий для фотометрического определения нитратов. ; Проведение реакции образования окрашенного комплекса при t меньше 70с приводит к развитию окраски в течение 30 мин, что значительно увеличивает время анализа. При комнатной температуре окраска не развивается вообще. Проведение реакции образования окрашенного комплекса при t более ЮООс сопровождается получением пониженных значений оптической плотности вследствие частичного его разрушения. Оптимальной является температура 70-100-с, при которой время полного развития окраски составляет 5-10 мин. Закон Бера выполняется в интервале 10-250 мг/л иона N0. В таблице представлена математическая обработка результатов спектрофОтометрического определения нитратов предлагаемым методом. Как видно из таблицы, предлагаемый способ обеспечивает получение воспроиэводимых и точных результат тов определения нитратов. Относитель ная ошибка определения нитратов рб 1ОО вычисленная с помощью статистического метода не превышает 3%. Определению не мешают ННлС в количестве до 5 г/л. Fed I), С С CNS7 HCOj, Fe (I I I), формальдегид. Время определения 10-15 мин. Пример 1. В стаканчик емкостью 50 мл помещают 2 мп исследуемой воды, прибавляют 25 мп раствора Fe(II) в ортофосфорной кислоте с пло ностью 1,73 г/см и нагревают в термостате при 70°С 5-10 мин. Охлаждают раствор до комнатной температуры, пере г;ивают в кювету с расстоянием между рабочими гранями 50 мм и измеряют оптическую плотность при длине волны 470 нм на спектрофотометре или на фотоэлектроколориметре с зеленым светофильтром. По калибровоч .ному графику находят количество N0 в пробе (мг) и рассчитывают концентрацию нитрат-иона в исходной воде по формуле X Q-lOOO k 0,164-1000 82 мг/л, где X - концентрация N0, мг/л; Q - количество N01,, найденное по калибровочной кривой, мг; k - коэффициент, показываннций во сколько раз разбавлена проба. Для приготовления раствора Fe (II в фосфорной кислоте 1 г железа марк карбонильное растворяют в 300 мл ортофосфорной кислоты с плотностью 1,73-1,78 г/смЗ при слабом нагревании. Раствор охлаждают до кс 1натной температуры и хранят в склянке с при тертой пробкой. Пример 2. В стаканчик емкостью 50 мл помещают 2 мп воды, при бавляют 25 мл раствора Fe(II) в ортофосфорной кислоте с плотностью г/см и нагревают на кипящей водяной бане при в течение 510 мин. Далее поступают, как в примере 1. Найдено нитрата 83,5 мг/л. Пример 3. В стаканчик емкостью 50 мл помещают 2 мл воды, прибавляют 25 мл раствора Fe (I I ) в ортофосЛорной кислоте с плотностью 1,78 г/см и нагревают в термостате при 70°С в течение 10 мин. Далее поступают, как в примере 1. Найдено нитрата 83 мг/л. Пример 4. В стаканчик емкостью 50 мл помещают 2 мл воды, прибавляют 25 мл раствора Fe(И) в ортофосфорной кислоте с плотностью 1,78 г/см и нагревают на кипящей водяной бане при 5-10 мин. Далее проводят анализ, как в примере 1. Найдено нитрата Я34 мг/л. Формула изобретения Способ определения нитратов, включакнций переведение их в окрашенное соединение путем обработки солью закисного железа и минергшьной кислотой с последующим спектрофотометрированием раствора, отличающийся тем, что, с целью упрощения анализа и повыиения точности определения нитратов в присутствии хлоридов,в качестве минеральной кислоты используют ортофосфорную кислоту плотностью 1,73-1,78 r/CNr и обработку ведут при 70-100°С. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 658083, кл. С 01 В 21/38, 06.01.76. 2.РЖ Химия, 23 Г-143, 1977. 3.Привалов В.Е. и др. Анализ сточных вод коксохимических заводов, М., Металлургия, 1976, с. 101-103 (прототип).