Способ определения карбонатной и гидрокарбонатной двуокиси углерода Советский патент 1982 года по МПК G01N31/16 C01B31/20 

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАРБОНАТНОЙ

И ГИДРОКАРБОНАТНОЙ ДВУОКИСИ УГЛЕРОДА

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам количественного определения ионных форм двуокиси углерода, и может быть использовано для селективного анализа карбонатной двуокиси углерода, а также для определения общего содержания гидрокарбонатн.ой и карбонатной двуокиси углерода в присутст вии пиридина и аммиака в водах коксохимического и других производств, сточных водах, электролитах.

Известен способ определения общего содерх ания всех форм двуокиси углерода - карбонатной, гидрокарбонатной и свободной, включаквдий осаждение CaCli в щелочной среде, растворение осадка стандартным раствором соляной кислоты, с последуюг им титрованием раствором гидроокиси натрия 1.

Однако этим способом получают лишь ориентировочное суммарное со- . держание всех трех форм двуокиси углерода. Способ не применим Д.ПЯ определения содержания отдельных форм двуокиси углерода или общего содержания ионных форм последней.

Известен способ газометрическоЕо определения общего содержания всех.

трех форм COj в воде, включающий обработку гидратом окиси бария с последующим разложением суммарного BaCOj соляной кислотой и измерением объема выделившегося углекислого газа. 2.

Однако способ, обеспечивая наиболее точные результаты определения общего содержания всех форм СО, является длительным и трудоемким и не пригоден для определения отдельных форм ео.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ определения карбонатной двуокиси углерода в присутствии аммиака титрованием соляной кислотой до определенных значений рН в водной.среде. Этот способ пригоден для определения

20 общего содержания гидрокарбонатной и и карбонатной двуокиси углерода в присутствии аммиака, так как по первой ступени до рН 7,0 титруются аммиак и карбонат до гидрокарбоната,

25 а по второй ступени до рН 4,0 количественно титруется суммарный гидрокарбонат-ион ГЗ.

Однако этот способ не применим для определения как карбонатной двуо30киси углерода в смеси с гидрокарбоHaTaNW и пиридином, так и для определения общего содерхсания карбонатной и гидоокарбонатной двуокиси углерода в аммиачных растворах, содержащих пиридин. Целью изобретения является селек тивное определение карбонатной двуо си углерода и определение суммарног содержания карбонатной и гидрокарбо натной двуокиси углерода в растворах, содержащих пиридин. Указанная цель достигается тем, что ацидиметрическое титройание осу ществляют в смеси воды и ацетона, . взятых в объемном соотношении 1:0,5 для селективного определения карбонатной двуокиси углерода и 1:4-10 для. определения суммарного содержания карбонатной и гидрокарбонатной двуокиси углеррда. Кроме того, для определения сумм кого содержания карбонатной и гидрокарбонатной двуокиси углерода исходный раствор предварительно титруют соляной кислотой в водной сред Интервал соотношений для селекти ного определения карбонатной двуоки си углерода установлен, исходя из следующего. При объемном соотисядении воды и ацетона 1:0,5 на кривой появляется скачок потенциала прибли зительно 80 мВ, отвечающий индивиду альному титрованию карбонатной двуокиси углерода до гидрокарбоната. При увеличении соотношении воды и ацетона в среде до 1:3 скачок потен циала улучшается и достигает 100 мВ Дальнейшее увеличение содержания ац тона в среде до 1:4 сопровождается уменьшением скачка потенциала, выпа дением осадка, медленным установлением потенциала, получением заниженных результатов определения карбонатной двуокиси углерода. Экспериментально показано, что для определения суммарного содержания карбонатной и гидрокарбонатной двуокиси углерода необходимо предва рительное титрование исследуемого раствора соляной кислотой в водной среде до получения скачка потенциала, отвечающего окончанию реакций NH3+H - NH и Cdf-+

1:0,5 1:3

3,98±0,07

1,8 3,95+0,07 1,8 с последующим титрованием этим же титрантом гидрокарбонантов в ацетоноводиой среде по реакции . + . После предварительного титрования исходная 4-компонентная система (COj, НСОз , NH40H, упрощается и содерясит только два компонента: HCOj и , Установлено, что при объемном соотношении водаа и ацетона 1:1 на кривой титрования появляется скачок потенциала (приблизительно 50 мВ), отвечающий титрованию гидрокарбоната отдельно от пиридина. Однако он является нечетким и размытым. С увеличением содержания ацетона в среде и при Достижении объемного соотношения воды и ацетона 1:4 величина скачка потенциала возрастает до 200 мВ. Это позволяет повысить точность определения гидрокарбонатов по сравнению с водными растворами. При дальнейшем увеличении содержания ацетона в среде и достижении соотношения воды и ацетона 1:10 этот скачок потенциала улучшается и достигает 300 мВ. Дальнейший рост содержания ацетона в ацетоноводной среде не улучшает скачка потенциала и приводит к увеличению времени установления равновесного потенциала и продолжительности титрования. При нахождении оптимальных соотнсшений воды и ацетона в среде в расчет принимались и объемы воды, введенные вместе с аликвотной частью пробы и титрантом, затраченным на достижение конечных точек титрования. В табл.1 приведены результаты селективного определения карбонатной двуокиси углерода в присутствии, г/л: ЫаНСОз 2,07; NH40H 1,7 И CsHsN 15,8. В табл. 2 приведены результаты определения суммарного содержания карбонатной и гидрокарбонатной двуокиси углерода в присутствии 1,7 г/л и 15,8 г/л C5H5N в ацетоноводной среде после предварительного переведения карбонатов в гидрокарбонаты титрованием соляной кислотой в одной среде. Таблица 1

Как видно иа табл. 1 и 2, способ селективного определения карбонатной двуокиси углерода и суммарного содержания карбонатной и гидрокарбонатной двуокиси углерода при совместном присутствии аммиака и пиридина отли-. чается точностью и не имеет систематической сядибки.

Пример 1. Определение карбонатов в растворе, содержащем, г/л: 5,3 (СО 2,2); NaHCOj 8,4 (СОа 4,4); NH40H 1,7; 15,8.

10 м)1 раствора помещают в стакан для титрования, добавляют 45 мл ацетона, свободною от кислых примесей. и титруют 0,1 н. водным раствором НС1. По данным титрования строят график в координатах мВ - мл и находят конечную точку, отвечаювйю превращению СО, в HCOj. На титрование 3атрачено 5,03 мл ОД н. НС1. Найдено карбонатов в расчете на СО 2,21 г/л. Относительная О1чибка 0,45%.

Объемное соотношение воды и ацетона в среде составляет 1:3.

Пример 2. Определение карбонатов в модельном растворе вакуумсодовой очистки коксового газа от сероводорода, содержащем, г/л: 30 (СОг 12,4); NaHCOj 14,5 (СО 7,6) NH40H 1; C5H5N 0,5.

2,мл раствора помещают в стакан для титрования, добавляют 10 мл свежепрокипяченной охлажденной дистиллированной воды, 25 мл ацетона, свободного от кислых примесей, и титруют 0,1 н. водным раствором НС). По данным титрования строят график в координатах мВ - мл и находят конечную точку, . отвечающую превращению COj в НСО На титрование затрачено 5,7 мл 0,1 н. НС1. Найдено карбонатов в расчете на СО 12,54 г/л. Относительная ошибка 1,13%.

Объемное соотнсниение воды и ацетона в среде составляет 1:1,4.

пример 3. Определение карбонатов в растворе, содержащем, г/л: NaaCO, 3,5 (COi 1,45); NaHCO 0,8

Таблица 2

(CO-i 0,42); N«4 ОН 0,4; 0,03; Ct,H50H 0,05.

15 мл раствора помещают в стакан

для титрования, добавляют 10 мл ацетона, свободного от кислых примесей, и титруют 0,1 н. водным раствором НС I. По данным титрования строят график в координатах мВ - мл и находят конечную точку, отвечаюьопо превращению HCOj, На титрование затрачено 4,9 мл 0,1 н. НС1. Найдено карбонатов в расчете на СО 1,44 г/л. Относительная етцибка

.

Объемное соотношение воды и ацетона в среде составляет 1:0,5.

Продолжительность определения 10-20 мин. Определению не мешают

СО свободная, , РО, НСО, С Г , NCS, NH4, NHj, фенол, пиридин.

Пример 4. Определение общего содержания гидрокарбонатной и карбонатной ) водном растворе, содержащем, г/л: 5,3 (СО«Гц. 2,2); МаНСОз 8,4 (C0i(.,4,4) ;

1,28; CjHjN 15,8.

4 мл исследуемого водного раствора помещают в стакан для ти-трования добавляют 5 мл дистиллированной

прокипяченной воды и титруют 0,1 и. водным раствором НС1 в соответствии с методикой. На титрование затрачено 5,0 МП 0,1 н. НС). Добавляют 200 мл ацетона и продолжают титрование 0,1 н. раствором НС в ацетоноводной среде до получения скачка потенциала. На титрование затрачено 6,02 мл 0,1 н. ИСК Найдено общее содержание гидрокарбонатной и карбонатной СОг 6,62 г/л. Относительная ошибка 0,3%.

Объемное соотношение воды и ацетона в среде составляет 1:10.

пример5. Определение общего содержания гидрокарбонатной и карбонатной СО в воде на аммиачную колонну коксохимических заводов, содержащую 2,99 г/л NHj и 1,1 г/л

CsHsN.