Способ определения содержания уксусной кислоты в электролитах

 

(72) Авторы изобретения

A. В. Федин, H.À. Родин и Н. M.Шеина f .1

;.3, 1

l а

/ (7I ) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ УКСУСНОЙ

КИСЛОТЫ В ЭЛЕКТРОЛИТАХ

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам определения уксусной кислоты в промышленных растворах, содержащих хлориды.

Известен способ определения уксусной кислоты путем титрования раствором щелочи в присутствии фенолфталеина (1).

Недостатком этого способа является малая точность вследствие высокой чувствительности индикатора к примесям.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ определения уксусной кислоты в электролитах путем добавления раствора серной кислоты, отгонки уксусной кислоты с водяным паром с последующим титрованием раствором щелочи в присутствии фенолфталеина (? j.

Недостатком известного способа

-является малая точность всле дствие высокой чувствительности индикатора к примесям в титранте.

Цель изобретения - повышение точности и селективности способа.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения содержания уксусной кислоты в электролитах путем добавления раствора серной кислоты отгонки уксусной кислоты ведут до 0,1-0,15 первоначального объема с последующим многократным измерением оптической плотности в интервале длин волн 230-240 нм, причем количество используемых при этом

15 длин волн выбирают превышающим число примесей, влияющих на определение, и концентрацию уксусной кислоты определяют по формуле

c=(3- (ETÀÓ E А (к +к с) (E. À) E A, (<) где A вектор столбец величин опти ческих плот не стей, измеренных при

3 100291 различных длинах волн(1), в кюветах с толшиной слоя жидкости ц 1 см;.

Е - матрица размера )„. у1, строки матрицы соответствуют условным коэф" фициентам экстинкции для данной

5 длины волны, а столбцы " длинам волн в интервале 230-240 нм; и- число столбцов матрицы, равное числу примесей, влияющих на определение; t0 и K> - калибровочные коэффициенты, равные 65 и 95 соответственно.

Пример 1. 5 мл анализируемого электролита помещают в круглодонную колбу Вюрца емкостью,250 мл, 15 соединенную с прямым водяным холодильником. В колбу добавляют 50 мл воды, 20 мл раствора серной кислоты (1:5) и отгоняют 65 мл жидкости, за;тем добавляют 30 мл воды и продолжают перегонку до получения 95 мл дистиллята. Отгон переносят в мерную. колбу емкостью 100 мл, доводят до метки водой, перемешивают и измеряют оптическую плотность полученного 25 раствора в диапазоне волн 230-240 нм в .кювете с толщиной слоя жидкости

1,0 см.

Ориентировочно содержание уксусной кислоты (С ) оценивают по получен. 50 ной из уравнения f 1) приближенной формуле 2) С = 65 А — 95 A,1, (г/л) (2)

П

35 где A — величина оптической плотнос-..

1 ти, измеренная при длине волны нм., формулу (2) выводят следующим образом.

При определении уксусной кислоты в присутствии диспергатора концентрацию кислоты находят, используя результаты измерения оптических плотностей при двух длинах волн по уравнениям

Преобразуют уравнение следующим образом (при t 1) (4. A - с А 4, -еа %1 л, л1 13 ла)ц

Ь А л„, Я.)

Е„ 1„,- ZP 6,„1 .

ЯЛ. а.

) 1 1) 5. 1 1 2

Вводят следующие обозначения

Тогда = 4 ),;"2 ha

Готовят раствор уксусной кислоты с С = 1,34 г/л и измеряют оптическую плотность при Р 235 нм и

240 нм, равную соответственно

0,09528 и 0,0511. Составляют первое уравнение

1,34=Р„ 0,095028 - F;0,0511 Аналогично поступают с раствором уксусной кислоты при С = 1,46 г/л

Составляют второе уравнение

0 11238 - F 0,06148;

Решают систему двух уравнений

1,34=F„ 0,09528-F . 0,0511

1,47=7 " 0,11238-F 0,06148

Находят значения F u F которые оказались равными

- 65 F1 = 95

Измерив оптические плотности исследуемого раствора при двух длинах волн и зная значения f„ F<, по уравнению (2) вычисляют концентрацию уксусной кислоты. д - =Е„),с„г+, c,ó

А)„--8„„C„5+Е1 С 1, где 5.1 - величины молярных коэффициентов экстинкции кислоты;

If - величины молярных коэффициентов экстинкции диспергатора;

С 1 и С - соответственно концент рации кислоты и диспергатора.

Решают систему уравнения относительно С,1

Результаты определений приводятся в табл.1.

Два последних столбца табл.1 ис-.пользуют в качестве вектор-столбцов матрицы Е, уравнение (1).

Для определения численных величин вектор-Столбца матрицы А измеряют оптическую плотность растворов анализируемого электролита в кювете с толщиной слоя жидкости d(c ).

Результаты определений приводятся .в табл.2.

У - истинное содержание уксусной кислоты;

Х вЂ” количество уксусной кислоты в отгоне; а и в — параметры, определяемые методом наименьших квадратов для нескольких искусственных смесей.

Численные значения названных пара-ЗО метров оказались равными соответствен но 0,57606 и 0,1046 и приведены в уравнении (4).

Таким образом, более точно содержание уксусной кислоты оцени- 55 вают по формуле (1), которую можно записать в виде системы уравнений (3) и (4)

А =Ъ2, 0544 С +9071727Ñ, А =М, Ю47 Сд -0,056791 Ск (3)

А,г 4О 15,021696CA+0005496Ск

С=С (06760Ь+0,1046Сg 1, (Ф) где коэффициенты при неизвестных

С (концентрация диспергатора);

С - условные коэффициенты экстин— ции соответственно диспергатора и уксусной кислоты. (г/л), Соотношение между определяемой концентрацией уксусной кислоты С и параметром С определено уравнением (4).

Совместное решение системы (3 ) и.

55 уравнения. (4) позволяет учесть про40

5 10029

Вследствие наличия в анализируемой

f системе побочных процессов, например этерификации, образования эфиров серной кислоты и т.д., изменяющих результаты анализа, оказалось необ- 5 ходимым провести калибровку используемой установки для отгонки суммы уксусной, соляной и серной кислрт из анализируемой смеси. Для этого готовят искусственные электролиты, аналогичные по составу исследуемым, после. чего проводят определение содержания уксусной кислоты и аппроксимируют отношения компонентов взятой и полученной концентрацией уксусной кислоты уравнением (1) путем определения параметров К„ и К методом наименьших квадратов с йспользованием гиперболической модели го

17 6 текание перечисленных выше побочных процессов и повысить точность расчетов содержания уксусной кислоты.

Результаты анализов приведены в табл.3.

Пример 2. Условия проведенйя анализа аналогичны примеру 1. Для определения взято 25,9 г/л уксусной кислоты в растворе. Результаты определения при различных длинах волн приведены в табл.4.

Пример 3. Изучалось влияние границ допустимой отгонки от первоначального объема. Концентрация уксусной кислоты 25,9 г/л. Результаты приведены в табл.5.

Предлагаемый способ был опробован на электролитах аммиакатного цинкования. Состав электролитов:цинк сернокислый 70-100 г/л, аммоний хлористый 200-250 г/л, кислота уксусная ледяная 25 мл/r, диспергатор Нф (304-ный раствор) 50-100 и/л. Резуль таты определении приведены в табл.3.

Для сравнения s табл.3 представлены результаты определений уксусной кислоты в отгоне методом нейтрализации и при соблюдении режима отгонки, рекомендуемого ОСТом. Данные таблицы свидетельствуют о непригодности метода нейтрализации вследствие присутствия в отгоне, кроме уксусной кислоты, смеси серной и соляной кислот, и о неудовлетворительности результатов, полученных согласно ОСТУ. Полученные предлагаемым способом резуль" таты определений уксусной кислоты свидетельствуют о достаточной точности и воспроизводимости определе" ний.

Использование предлагаемого спо-. соба в сравнении с известными обес-.. печивает достаточную точность и селективность определений. На результаты количественных определений не влияет присутствие в отгоне сильных неорганических кислот (соляной и серной), так как последние не погло" щают в выбранном интервале длин волн; а также присутствие отгоняющихся вместе с уксусной кислотой органи" ческих веществ, для которых возможно определение величин, составляю" щих вектор-столбец матрицы Е, формула (1 ).

1002917 !

Таблица 1

), нм

Условный коэффици-. ент экстинкции диспергатора

Условный коэффициент экстинкции .уксусной кислоты

0,071727

230

0,056781

231

232

233

234

235

236

18,503

237

238

16,184

17,485

15,022

239

240

Таблица 2,нм А растворов электролита

0,2660

0,2343

" 0,2062

0,1811

О, 1586

0,1391

О, 1221

0,1073

0,0937

230

231

232

233

234

235

236

238

0,0819

239

240

0,0721

32,476

31 305

28,598

26,607

25,081.

22,497

20,786

0,045094

0,037425

0,028822

0,024176

0,015858

0,014278

0,009644

0,008651

0,0054315

1002917

10 л

4I

I о

<о

<м

С).

1 о

О

<о

OO

О1 о

I

СО

0 ю о л л О

СО

I

1

1 !

1

1

1 !

1

1

1 !

1

I о х

>х

1I! т

X,м

СЧ л

СО л л м м

О м

М

lО о

lo

1 о

О

Io ч ! ч

Ф

Cl.

СЧ м1

+ с»4

Ю

С"\ м

1

1 (I

I !

I

1 !

< !

1

I

I

1

1 м

1

01 а.

М! л

LA

° л.

CD

»О

СЧ

О о Ю

01 л

0 о

I

I Е о

< ..х

< z

1 Е

< ч

I >Х

1 t5

1 !

1 S

О о л л

-Ф м

Ю сО

ID

1 X

z о э

z е о о с

Z Y

1Q с о

СЧ о о

+ 0

CTl о о

СЧ

Ю

+ о

1

1

lI

I

Ф

z е с

3 ф l

Х

СЧ

Ю

СЧ

СО с»4 м м

ОЪ

Ю

С»4 О О

О л

Ю

Ф о

z

Ф ч

>х с<< л ъО

Ю м\

СЧ

СЧ

1»

Ю

СЧ о

I»

СС

Ф

01

СЧ

00 л

I 1 .0 Э

1 Е э а

<- a L.

*ео ох с о е

1 С X

<-эхх яо<-э<

«;z oz л

Ф

Ф e z

Э Z 6

Z C5 J

Ф

° л

ЩLAМ

36 I- л аv с

ФО <Л ч о оо ссп

1 1

4< э

С<«1 Э

6 III O «L

<- zc л о э схс

Ф Y z »» ао<-6< о х

Ф

1 X 1» э 5 Х N э х Ф

Х С< З

Ф

* е

<6 З Е мхо

CL Е «С э э о ч Р

OlO Э оое

Ф Э

zэм

-й «l 1О о

Ф о хо с

3 N

Ф Х L

X *

Х Ф

z моо а « ч

Ч Ф IО «L6

О С

1 2i о<-с

x o

Y С L

i0 LA ч,О <Г\

LA

СЧ сЧ о о

Ю О О

СО LA О -М. СЛ 0 о

+ + + м л

Ю м сЧ .0 LA Я) LA 0 \ м

Ю СО (4 м м л сч м л о

О СО М

СЧ

LA СЧ CA

СЧ о о о

+. 1 +

СЧ - CO м м

СЧ СЧ СЧ м м с со

СЧ СЧ СЧ

СЧ 01 м О л

СЧ СЧ м 01 м е

СЧ СЧ

I °

I

I !

1

I

I .I

1

1

I

l

1 !

1

I

1

1

1 !

1 .1

1

1 ! !

1

1

1

1

1 !

1

I

1

1

i

I

1

1

1

1

1 !

l !

I

1 (!

1

1

I

I ! !

1 !

1

I !

1

1

1 !

1

1

I

1

I ! !

1002917

Т а б л и ц а 4

Интервал длин волн

Количество определяемой кислоты в отгоне, г/л

Номер серии опытов

Среднее значение

40,5

43,6. 1

39,5 38,3

220-240

225-240

230-240

235-240

28,6.

27,8

27,7

26,5

26,1

26,5

25,2

25,0

23 2

Таблица .5, для первоначального объема ержание в отго не, г/л

12 58

0>30

19,98

23,60

25,15

0,21

0,12

25,65

0,11

62,05

0,04

Формула изобретения { .), в кюветах с толщиной

Способ определения содержания слоя жидкости () = 1 см; уксусной кислоты в электролитах путем Š— матрица размера, п, строки добавления раствора серной кислоты, матрицы соответствуют условотгонки уксусной кислоты с последую- ным коэффициентам экстинкции щим измерением оптической плотности для данной длины волны, а отгона, отличающийся тем, @ столбцы - длинам волн в инчто, с целью повышения точности и тервале 230-240 нм; селективности способа, отгонку ведут и - число столбцов матрицы, равдо 0,1-0,15 первоначального объема ное числу примесей, влияющих и измерение оптической плотности ве- на определение; дут многократно в интервале длин волн45 k„pk>- калибровочные коэффициенты, 230-240 нм, причем количество ис- равные 65 и 95 соответственно. пользуемых при этом длин волн выбираИсточн к сточники и рмации, ют превышающим число при принятые во внимание при экспертизе ющих наопРеделение,и концентрациюУк- 1. Крешков Д.П. Основы аналити=, сусной кислотыопределяют по формуле ческой химии Т 2 И „ имия!! 1976 (ET г еТ +1 -"(òAÓ ÒA

4 1 с. 184.

2. Покрытия металлические и немегде А — вектор-столбец величин опти- таллические неорганические. Типовые ческих плотностей, измеренных технологические процессы ОСТ 5.9145при различных длинах волн

-,73, с. 126-127 (прототип). .ВНИИПИ Заказ 1537/24 Тираж 871 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Ужгород, ул. Проектная,4