Способ определения железа в адипиновой кислоте

 

Использование: в аналитической химии. Сущность изобретения: анализируемую пробу обрабатывают раствором хлористоводородной кислоты при массовом соотношенииадипиновойкислоты , хлористоводородной кислоты и воды, равном 1 :(0.03-0,05):(1.2-1,4). в течение 8-12 мин при температуре кипения смеси в горячий раствор вводят последовательно гидроксиламин, щелочной реагент при молярном соотношении адипиновой кислоты и щелочного реагента, равном 1:(1,2-1,9). и 1,10-фенантролин охлаждают и измеряют оптическую плотность окрашенного раствора при 510 нм и при 580-620 нм. 3 табл. (Л

. СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю G 01 N 21/78

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

<,.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4824687104 (22) 11.05.90 (46) 30.11.92. Бюл. ЬЬ 44 (71) Институт коллоидной химии и химии воды им. А.В. Думанского и Ровенское производственноее объединение "Азот" (72) И.Е. Калиниченко и С.Б. Омельчук (73) Институт коллоидной химии и химии воды им. А.В. Думанского (56) ГОСТ 10555-75 Реактивы. Методы определения содержания примеси железа.

Методы анализа чистых химических реактивов. Совместное изд. СССР и ЧССР, M.:

Химия, 1984, с. 94 — 101.

Пришбл P. Аналитическое применение этилендиаминтетрауксусной кислоты и родственных соединений. М.: Мир, 1975, с. 475—

476.

ГОСТ 10558 — 80 Кислота адипиновая, технические условия.

Изобретение относится к области аналитической химии, а именно к способам определения примеси железа в реактивах, и может быть использовано для технологического контроля производства адипиновой кислоты.

Для определения примеси железа в реактивах широко применяют фотометрические методы, основанные на образовании окрашенных комплексов железа (II) или (IП) с 1,10-фенантролином, роданидом и другими соединениями.

Известен способ определения примеси железа в этилендиаминтетрауксусной кислоте (ЭДТА) или ее натриевой соли в аиде комплексов железа (li) с 1,10-фенантроли„„. >Ц „„1779289 АЗ (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗА В

АДИПИНОВОЙ КИСЛОТЕ (57) Использование: в аналитической химии.

Сущность изобретения. анализируемую пробу обрабатывают раствором хлористоводородной кислоты при массовом соотношении адипиновой кислоты, хлористоводородной кислоты и воды, равном 1:(0,03-0,05):{1,2 — 1,4), в течение 8-12 мин при температуре кипения смеси в горячий раствор вводят последовательно гидроксиламин, щелочной реагент при молярном соотношении адипиновой кислоты и щелочного реагента, равном 1:(1,2-1,9), и 1,10-фенантролин охлаждают и измеряют оптическую плотность окрашенного раствора при 510 нм и при 580 — 620 нм. 3 табл. ном. После растворения навески ЭДТА в воде устанавливают рН 7,5, добавляют гидроксиламин (восстановитель) и 1,10-фенантролин, измеряют оптическую плотность полученного раствора приблизительно при

500 нм, Недостатком метода является его низкая чувствительность (предел обнаружеияжелеэаoKono1.104$)

Нами показано, что этот метод неприменим для анализа адипиновой кислоты, так как значительная часть железа в ней находится в неактивной форме.

Известен способ определения примеси железа в адипиновой кислоте в виде комплексов железа (НI) с роданидом. Адипиновая кислота отгоняется при нагревании, железо окисляется до трехвалентного азотной кислотой, добавляется роданид и измеряется оптическая плотность полученного раствора при 450 — 480 нм. Предел обнаружения железа в адипиновой кислоте составляет

1 10 5 . Зтот способ наиболее близок к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту и поэтому выбран нами в качестве прототипа.

Недостатком известного способа является его длительность (время проведения анализа около 10 ч), что делает этот способ неудобным для осуществления технологического контроля производства адипиновой кислоты.

Целью настоящего изобретения является ускорение процесса определения железа в адипиновой кислоте.

Для достижения поставленной цели предложен способ определения железа в адипиновой кислоте, состоящий в том, что адипиновую кислоту обрабатывают раствором хлористоводородной кислоты при массовом соотношении адипиновая кислота, хлористоводородная кислота (в пересчете на сухое) и вода равном 1:(0,03 — 0,05):(1,2 — 1,4) в течение 8-12 мин при температуре кипения смеси, в горячий раствор вводят последовательно гидроксиламин, щелочной реэгент при малярном соотношении адипиновая кислота и щелочной реагент равном 1:(1,21,9) и-1,10-фенантролин, охлаждают и измеряют оптическую плотность при 510 нм и при 580 —,620 нм.

Заявляемый способ отличается от известного условиями переведения железа в активную форму, условиями комплексообразования железа (II) с цветореагентом и условиями фотометрирования окрашенных комплексов, Для ускорения процесса определения железа в адипиноной кислоте необходимо исключить отгонку пробы, но это вызывает значительные трудности. Кислота малорастворима в воде (15 г/дм при 20 С), что ограничивает величину навески и чувствительность определения железа. Она содержит нерастворимые примеси, мешающие измерениям оптической плотности.

Железо в адипиновой кислоте находится в виде как двух-, так и трехвалентного, причем значительная часть — в неактивной форме, которая не взаимодействует с фотометрическими реагентами. Адипиновая кислота дает с ионами железа устойчивые бесцветные комплексы и при высоких концентрациях разрушает окрашенные комплексы железа с многими фотометрическими реагентами, Все это приводит к тому, что большинство известных фотометриче20 ских реагентов на железо (II, III) не представляется возможным использовать для определения примеси железа в адипиновой кислоте с требуемой чувствительностью и без отгонки кислоты.

В предлагаемом способе определения железа создаются условия, обеспечивающие полное переведение его s активную форму, полное связывание в окрашенные комплексы с выбранным фотометрическим реагентом (1,10-фенантролином) при переводе кислоты в хорошо растворимые соли, учет снетопоглощения нерастворимыми примесями в адипиноной кислоте.

Для переведения примеси железа в активную форму предложено нагревание смеси адипиновой кислоты с водным раствором хлористоводородной кислоты до растворения адипиновой кислоты и последующее кипячение полученного раствора. Азотная и серная кислотй не дают подобного эффекта, Чтобы при охлаждении полученного раствора адипиновая кислота снова не выпадала в осадок, предложено частично нейтрализовать ее до смеси одно- и двухзамещенных солей, которая одновременно служит буфером, регулирующим необходимую величину рН для реакции ионов железа с 1,10-фенантролином. Для учета снетопоглощения нерастворимыми примесями в адипиновой кислоте предложено проводить два измерения оптической плотности — в максимуме поглощения комплексов железа при 510 нм и при 580 — 620 нм, где эти комплексы практически не поглощают свет, Нами найдено, что существует оптимальный оежим активирования железа в адипиноной кислоте (табл.1), Он соответствует весовому соотношению адипиновая кисло а, хлористоводородная кислота (н пересчете на сухое) и иода, равйому

1:(0,03 — 0,05):(1,2-1,4), при нагревании в течение 8-12 мин при температуре. кипения смеси, 8 этих условиях относительная ошибка определения железа не превышает

8Я, (примеры 1-7). Ошибка определения железа возрастает при более низком и более высоком содержании воды, при низком содержании хлористоводородной кислоты, при недостаточном времени кипячения рас50 твора (примеры 2 — 12). Содержание хлористоводородной кислоты и время кипячения раствора могут быть выше заявляемых (примеры 13, 14), однако в этих условиях выполнять анализ нецелесообразно.

55 Количество щелочи, добавляемой к горячему раствору адипиновой кислоты, должно обеспечивать растворение этой кислоты при концентрации около 200 г/дмз после охлаждения раствора до комнатной

1779289 температуры. Оно составляет 1,2-1,9 моль аммиака, гидроксида натрия или гидроксида калия на 1 моль кислоты, что соответствует величине рН 5,2 — 6,2. Относительная ошибка определения железа при этом не превышает 67 (табл.2, примеры 1 — 6). Запредельное снижение расхода щелочи приводит к выпадению осадка адипиновой кислоты, запредельное повышение — к понижению выхода окрашенных комплексов (примеры 7,8).

Для учета поглощения света нерастворимые примесями в адипиновой кислоте предложено кроме измерений оптической плотности при 510 нм дополнительно измерять ее при 580 — 620 нм, где комплексы железа практически не поглощают свет, а светопоглощение примесей примерно такое же, как и при 510 нм, Полезный сигнал рассчитывается как разность между указанными значениями оптической плотности.

Необходимость в измерениях оптической плотности при двух значениях длины волны иллюстрируют данные, приведенные в табл.3.

Пример. Навеску эдипиновой кислоты (10 г) помещают в стакан вместимостью 50 см, добавляют 10 см воды и 2 см раство3 з ра соляной кислоты (18%). Стакан с этой смесью нагревают на электроплитке до растворения адипиновой кислоты и начала кипения раствора, кипятят в течение 10 мин, Добавляют 1 см раствора гидроксиламина сериокислопо (10 $) и по каплям при перемешивании 10 см раствора аммиака (10 моль/дм ). Добавляют 1 см водного раствора 1,10-фенантролина солянокислого (0,02 моль/дм ), полученный раствор переносят в мерную колбу вместимостью 50 смз, охлаждают, добавляют воду до метки. Через 15 мин измеряют оптическую плотность этого раствора на спектрофотометре СФ-26 в кювете с толщиной слоя 5 см при 510 нм (А1) и при 600 нм (Аг). Найдено: А1 = 0,068, А2 =

0,014, содержание железа — 2.9. 10 (табл.З„проба 1}. Продолжительность onðåделения железа составляет около 40 мин.

Пример по прототипу

Навеску адипиновой кислоты (40 r) помещают в фарфоровую чашку и нагревают на песчаной бане до улетучивания кислоты.

Чашку устанавливают в муфельную печь, нагретую до 200 С, и сжигают остаток кислоты, Повышают температуоу печи до 500—

600 С и прокаливают в течение часа. В течение часа. B охлажденную чашку с золой добавляют 1 см раствора соляной кислоты з (37$) и нагревают до растворения золы.

Раствор переносят в мерную колбу вместимостью 100 см, добавляют воду до метки, отбирают 20 см полученного раствора и

5 помещают его в мерную колбу вместимостью 50 см . Добавляют 0,25 см раствора з азотной кислоты (25 ), нагревают до кипения и кипятят в течение 2 минут. Получен ный раствор охлаждают, добавляют 0,5 см

10 раствора соляной кислоты (257), 4 см расз твора роданистого аммония (30 Q и воду до метки. Через 2 мин измеряют оптическую плотность этого раствора на спектрофотометре СФ-26 при 480 нм в кювете с толщи15 ной слоя 5 см. Найдено: А = 0,031, содержание железа — 2,7 .10 % (табл,З, проба 1). Время проведения анализа составляет около 10 ч.

Данные, иллюстрирующие точность и

20. воспроизводимость метода, приведены в табл.3, из которой видно, что результаты определения железа известным и предлагаемым методом в разных пробах адипиновой кислоты совпадают.

Преимущество предлагаемого способа

Формула изобретения

Способ определения железа в адипиновой кислоте, включающий нагоевание анализи руемой пробы, обработку хлористоводородной кислотой, цветореагентом с последующим измерением оптической плотности раствора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью ускорения способа, 45 анализируемую пробу адипиновой кислоты обрабатывают раствором хлористоводородной кислоты при массовом соотношении адипиновой кислоты, хлористоводородной кислоты . и воды. равном 1:(0,03 — 0,05);(1,2-1,4), в тече50 ние 8-12 мин при температуре кипения смеси, в горячий раствор вводят последовательно гидроксиламин, щелочной реагент, равном 1:(1,2 — 1,9), и 1,10-фенантролин, охлаждают и измеряют оптическую плотность полученного окрашенного раствора при 510 нм и 580 — 620 нм. определения железа в адипиновой кислоте состоит в меньшей продолжительности проведения анализа (около 40 мин) при сохранении высокой чувствительности (предел

30 обнаружения — 1 10 ). Продолжительность определения железа по сравнению с известным способом сокращается примерно в 15 раз. Предлагаемый-способ можно использовать для технологического контро35 ля производства адипиновой кислоты.

1779289

Таблица 1

Оптимальные условия переведения железа в активную форму, Навес.ка адипиновой кислоты — 10 r, содержание железа — 1,00 10 нейтрализация раствором аммиака (1,5 моль на 1 моль адипиновой кислоты).

Таблица 2

Оптимальные условия проведения реакции коплексообразования, Навеска адипиновой кислоты — 10 г, содержание железа — 1,00 10" $. Массовое соотношение адипиновая кислота, хлористоводородная кислота (в пересчете на сухое) и вода -1:0,036:1,2.

1779289

Таблица 3

Результаты определения железа а адипиновой кислоте по ГОСТ 10558-80 и предлагаемым методом, t — продолжительность определения. п=5, Р=0,95.

Составитель И.Калиниченко

Техред М.Моргентал Корректор Н. Король

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 4205 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5