Способ определения растворенного в воде кислорода Советский патент 1982 года по МПК C01B13/00 G01N21/77 

. . V . , . ,

Изобретение относится к аналитимеской химии, а именно к способам количественного определения кислорода D воде, и может 6bitb использовано при контроле химического состояния поЁерхностных вод.

Известны объемные методы определения кислорода в воде, основанные на эквивалентном окислении органических или неорганических реагентов кислородом, растворенным в воде, с последующим титрованием. Из этих методов большое распространение получила реакция окисления солей двухвалентного марганца в щелочной среде в присутствии солей с последующим титрованием выделившегося йода тиосульфатом натрия Cl ..

Недостатками объемных методов являются значительная продолжительность и сложность определения; необходимость использования больших объемов проб и реактивов; сложность применения в полевых условиях.

Известны колориметрические способы определения кислорода в воде, основанные на реакциях окисления как неорганических, так и органических реагентов, таких как индигокармин, метиленовый голубой 2, 3,3 диметилнафтидин, с последующим колориметрированием окрашенной формы.

Недостатками этих методой являются сложность определения, вызванная не10обходимостью применения большого числа реактивов и операций; большая про должительность эксперимента; ограниченная область применения вследствие нестойкости окисленной аналитичес15кой формы органического реагента.

Известны люминесцентные методы определения кислорода в воде.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемо20му результату является способ определения концентрации растворенного кислорода с сафррнином Т, который основан на окислении бесцветного ра39 5створа лейкосафранина с образованием сафранина Т, имеющего в растёоре одну полосу поглощения в видимой области с максимум при Л 520 мкм. Реакция, проводимая в щелочной среде,протекает в одну стадию: бесцветное лейкооснование - красный сафранин t. Раствор.бесцветного лейкосоединенип готовят энергичным восстановлением аммиамно-спиртового раствора сафранина Т в редукторе амальгамированным цинком . Однако известному способу свойст,венны длительность и трудоемкость анализа, необходимость, ежедневной предварительиой подготовки реактивов; ограниченная область применения вслед ствие нестабильности окисленной ана.литической формы реагента, непрйгодность для определения в полевых условиях; узкий диапазон определяемых концентраций кислорода (О-ЗО мкг/л/ /мкг/л) . Целью изобретения является упрощение анализа и расширение диапазона определяемых концентраций. .Поставленная цель достигается тем, что по, способу, основанному на восстановлении в щелочной среде растворен ного в виде кислорода органическими реагентами с последующим фотометрированием полученного окрашенного соединения, количественное связывание растворенного в воде кислорода осуществляют соединениями класса полифенолов при рН 12-13, а конечное ингибирование процесса окисления и стабилиза- , цию полученного окрашенного соединения - дозированным приливанием соляной кислоты до рН 2-3. В качестве соединений класса полифенолов используют 3 ДИокси-П.-ft-фенилаланин, галловую кислоту и пирокатехин. П р и м е р 1. Определение кислор рода в воде с использованием ЗусДиок си-ВЬ-(Ь-фенияаланина (ДОФА). ДОФЛ относится к дифенолам. Его окисление до меланина происходит через несколько промежуточных стадии, одной из которых является 5,о-дигидро ксииндол. Реакцию проводят в медицинс ком шприце объемом 10 или 5 мл. Реакт . тибы набираются в шприц из микроцилиндров, сделанных из пипеток с ценой деления 0,05 мл. В качестве реактивов используют раствор ДОФА 10 мг/мл: 100 мл реактива взбалтывают в 10 мл дистиллиро4ванной воды и подкисляют двумя каплями концентрированной IIC1; NaCII и концентрированную IIC1, В шприЦ вводится 1-3 мл пробы, 0,2 мл ДОФЛ концентрацией 10 мг/мл, 0,1 мп«0 -ной NaCH и вновь пробы до отметки 10 мл. Струе и в вод и мой пробы реактивы Перемешиваются и равномерно распределяются по объему. Через k мин проба из шприца выпускается в сосуд с 0,2 мл конц НС1. При использоваНИИ шприцов объемом 5 мл и меньше количество реактивов соответственно уменьшают. Пробы следует колориме.трировать в течение суток на спектрофотометрах при Л 315 ммк или 9ЭК любых марок, на 1-м светофильтре против холостой пробы, в состав которой входят: проба - ДОФА. Содержание кислорода находят . по калибровочной кривой или путем деления на соответствующий коэффициент регрессии, являющийся тангенсом угла наклона калибровочной к оси абсцисс, Например, получаем значение оптической плотности ,775, что соответствует на калибровочной кривой значению мг/мл Ог, или путем деления на коэффициент регрессии: 0,775 7,89 мг/л. 0,0982 Калибровочную кривую для нахождения коэффициента пересчета оптической плотности проб на концентрацию кислорода строят, измеряя оптическую плотность Проб и концентрацию кислорода в них методом Винклера в диапазоне концентраций 0,30 мг/л Ол. Для этой „ готовят пробы дистиллированной воды с пониженным и повышенным содержанием кислорода. Для получения проб с пониженным содержанием кислорода дистиллированную воду кипятят в колбе в течение 1015 мин, затем закрывают ее пробкой с Двумя трубками и охлаждают до комнатной температуры. Через одну трубку олбу поступает воздух, предварительно очищенный от кислорода с помощью щелочного раствора пирогаллола, а через другую - воду отбирают для анализа. Измеренную оптическую плотность пересчитывают на концентрацию при Е - 0,129: о ,29 % FSilfe

5 stsoes

Для получения проб с повышенным содержанием кислорода колбу с дистиллированной вoдovi охлаждают в водяной бане со льдом и продувают через нее воздух или кислород для получения ВОД с концентрацией кислорода до 30 мг/л. Затем воду из колбы отбирают сифоном и анализируют описанным образом. При проведении реакции сосуд с реакционно смесью помещают в водяную баню с температурой 30°С для повышения температуры пробы. Перед колориметрированием пробу разбавляют, затем полученный результат пересчитывают на первоначальный объем. На пример, оп ределили Е 0,6 70, раствор разбавили вдвое: г. - -2 13,6 мг/л 0„ 0;Г0982 Приме р 2. Определение содержания кислорода в воде с использованием галловой кислоты. , Галловая кислота относится к полифенолам. Реакцию проводят так же, как И с ДООА. Скорость реакции окисления галловой кислоты выше, чем ДОФЛ, и 2 минут достаточно для протекания реакции. Реактивы: 1.Галловая кислота 8 мг/мл - готовя растворением в дистиллированной воде Для ускорения растворения воду слег ка подогревают. Реактив годен2-3 дн Не рекомендуется держать на прямом солнечном свете. 2. Naai. 3.НС1 (конц.). , Порядок проведения анализа. В шприц объемом 10 мл вводится 173 мл пробы, 0,2 мл галловой кислоты, 0,1 NaOH и снова пробы до объема 10 мл. Через 2 мин проба из шприца выпускае ся в сосуд с 0,2 мл конц. НС1 и колориметрируется на спектрофотометрах при А 0, ммк или на приборах ФЭ на 2-м светофильтре против холостой пробы. Состав холостой пробы тот же, но без щелочи. Содержание кислорода находят по калибровочной кривой, построенной аналогично описанной с ДОФА, или путем пересчета. Например, определили Е 0,302: 4 1w примерз. Определение содерж ния кислорода в воде с использование пирокатехина.

Пирокатехин относится к классу дифенилов. Его окисление до меланина проходит в несколько стадий, одной из которых является о-бензохинон. Реакцию проводят так же, как в ДОФА. Реактивы: 1.Пирокатехин, 6 мг/мл - готовят растворением навески в дистиллированной воде, подкисленной одной каплей конц. iJGl на 10 мл воды. Раствор готовят на сушки, хранят в темном сосуде. 2.Ц0%-иая NaOl. 3.НС1 (конц.). Порядок проведения анализа. В шприц объемом 10 мл вводится 1-3 мл пробы, 0,1 мл Ц0%-ной NaOH и снова пробы до объема 10 мл. Через 3 мин проба из шприца выпускается в сосуд с 0, мл. конц. ИС1 и колориметрируется на спектрофотометрах при А 0,36 ммк или ФЭК на втором светофильтре. Содержание кислорода находят по калибровочной кривой, построенной аналогич ° описанной с ДОФА или путем пересчета. Например, определили Е 0,288: оа 1:11з 5,3 мг/л 0. рН 12-13 является оптимальным Для проведения реакции. Реакция окисления идет и при более низких значениях рН, но скорость реакции при этом ниже, и для количественного связывания всего растворенного кислорода требуется большой отрезок времени. Это усложняет анализ и увеличивает возможность ошибки. Повышать рН среды тоже не представляется целесообразным, так как это сказывается на стабильности окрашенного продукта - высокие концентрации щелочи разрушают меланины. Из изученного набора кислот для понижения рН соляная кислота избрана для ингибирования процесса окисления вследствие того, что она образует с. меланином стабильные солянокислые соли, а такие кислоты, как ШЮа , ICIO, lUCrO оказывают разрушающее воздейстсие на высокополимерные структуры меланинов вследствие их окисляющего влияния. Применение предлагаемого способа дает сокращение продолжительности определения единичной пробы по сравнению с известным в 5-10 раз, и, кроме того, возможность использования предлагаемого метода в полевых условиях, которая обусловлена стабиль