Способ количественного определения содержания нейтральных фосфорорганических экстрагентов в углеводородных разбавителях

 

Использование: в области аналитической химии при определении концентрации экстрагентов в экстракционных растворах, в частности для определения содержания ТБФ в растворе н-парафинов. Сущность изобретения: в способе количественного определения нейтральных фосфорорганических экстрагентов в углеводородных разбавителях, включающем обработку экстракционного раствора концентрированной азотной кислотой (11-13 моль/л), обработку проводят при соотношении органической и водной фаз 5:1÷5:3, измеряют электродвижущую силу (ЭДС) между органическим раствором и равновесной водной фазой, а содержание экстрагента определяют по градуировочному графику в координатах ЭДС - %(об.) экстрагента. Техническим результатом изобретения является упрощение способа, сокращение времени анализа, повышение точности способа. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области аналитической химии и может быть использовано при определении концентрации экстрагентов в экстракционных растворах, в частности для определения содержания трибутилфосфата (ТБФ) в растворе н-парафинов.

Известен потенциометрический метод определения концентрации веществ в растворах экстракционных систем с измерением скачка потенциала в органической фазе, осуществляя токоотвод через контактирующие с ней водные фазы (патент РФ 2092829, G 01 N 27/42, 1997 г.).

Этот метод не пригоден для определения концентрации органических веществ, в частности для трибутилфосфата, поскольку может быть использован только для веществ, распределяющихся между двумя несмешивающимися растворами, например для азотной кислоты.

Известен способ определения содержания ТБФ по количеству экстрагируемой азотной кислоты в присутствии высаливателя нитрата алюминия (а.с. СССР 186194, G 01 N 31/00, 1966 г.).

Недостатком способа является высокая трудоемкость, обусловленная многостадийностью процесса определения, - сначала экстрагент насыщают азотной кислотой, затем определяют количество проэкстрагированной кислоты путем титрования органической фазы. Если экстрагент содержит уран и другие металлы, то требуется дополнительная отмывка экстрагента от них содой.

Известен также способ определения содержания трибутилфосфата с использованием 55-60% азотной кислоты с добавлением высаливателя 3,0-4,5% Zr(NО₃)₄ с последующим измерением объема выделившейся тяжелой фазы (а.с. СССР 615411, G 01 N 31/00, 1978 г.).

Недостатком известного способа является медузообразование на границе раздела фаз, что снижает точность измерения объема выделившегося слоя ТБФ. Относительная ошибка этого способа составляет ±1,6%.

По технической сущности и достигаемому положительному зффекту наиболее близким к заявляемому техническому решению является последний (а.с. СССР 615411, G 01 N 31/00, 1978 г.). Он и взят нами в качестве прототипа.

Задачей, решаемой изобретением, является упрощение способа, сокращение времени анализа, повышение точности способа.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в способе количественного определения нейтральных фосфорорганических экстрагентов в углеводородных разбавителях, включающем обработку экстракционного раствора концентрированной азотной кислотой (11-13 моль/л), обработку проводят при соотношении органической и водной фаз (О:В) 5:1÷5:3, измеряют электродвижущую силу (ЭДС) между органическим раствором и равновесной водной фазой, а содержание экстрагента определяют по градуировочному графику в координатах ЭДС-% (об.) экстрагента.

ЭДС измеряют иономером с помощью мембранного электрода, погружаемого в органический раствор, и стандартного электрода, погружаемого в равновесный водный раствор.

Изобретение поясняется графическими материалами: фиг.1 - схема установки для измерения ЭДС анализируемого раствора; фиг.2 - график зависимости ЭДС от концентрации азотной кислоты при соотношении фаз O:В=5:1; фиг.3 - график зависимости ЭДС от концентрации ТБФ при различных соотношениях фаз O:В и концентрации азотной кислоты - 12 моль/л.

Пример 1.

Установка для проведения опытов (фиг.1) представляет собой ячейку 1, заполненную исследуемым органическим раствором 2, который находится в равновесии с водной фазой 3. Мембранный измерительный электрод 4 при этом находится в органической фазе, а вспомогательный стандартный электрод 5 с помощью солевого моста - в водной фазе. ЭДС в цепи (в мВ) фиксируется иономером 6, например ЭВ-74. Строят график в координатах ЭДС -% (об.) ТБФ.

Исследуемый органический раствор ТБФ в разбавителе (разбавитель экстракционный деароматизированный) РЭД-2 (5 мл) перемешивают с водным азотнокислым раствором (1 мл) на магнитной мешалке (~ 5 мин), затем фазы отстаивают (~ 5 мин) и замеряют ЭДС в цепи мембранный электрод - исследуемый органический раствор - равновесная водная фаза - стандартный электрод.

Оптимальные условия осуществления способа выбирали, исходя из условия линейной зависимости процента ТБФ от ЭДС ячейки и максимального градиента концентрации. Опыты проводили при разной концентрации азотной кислоты (3 моль/л, 6 моль/л, 10,3 моль/л, 12,15 моль/л) при соотношении фаз O:В=5:1, а также при разном соотношении фаз (5:0,5; 5:1; 5:2; 5:3; 5:5) и концентрации азотной кислоты 12 моль/л.

Результаты опытов приведены на фиг.2 и фиг.3.

Из графиков, приведенных на фиг.2 и фиг.3, видно, что пропорциональная зависимость между ЭДС ячейки и процентным содержанием ТБФ наблюдается при концентрации азотной кислоты более 10 моль/л и при соотношении фаз O:В=5: 1÷5:3.

Пример 2. Определяют относительную ошибку при анализе содержания ТБФ в эталонном растворе 30% ТБФ в РЭД-2. Концентрация НNО₃ - 12 моль/л, соотношение фаз O:В=5:1. Результаты приведены в таблице.

Способ не требует точной фасовки проб, что позволяет исключить погрешность, обусловленную высокой вязкостью экстрагента, сократить время определения. Согласно прототипу абсолютное время одного определения составляет 30 мин с учетом расфасовки и содовой реэкстракции. Абсолютное время, затрачиваемое на одно определение (норма времени) предлагаемого способа без учета отстоя фаз составляет 20 мин.

Формула изобретения

1. Способ количественного определения содержания нейтральных фосфорорганических экстрагентов в углеводородных разбавителях, включающий обработку экстракционного раствора концентрированной азотной кислотой (11-13 моль/л), отличающийся тем, что обработку проводят при соотношении органической и водной фаз 5: 1÷5: 3, измеряют электродвижущую силу (ЭДС) между органическим раствором и равновесной водной фазой, а содержание экстрагента определяют по градуировочному графику в координатах ЭДС -%(об. ) экстрагента.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что ЭДС измеряют с помощью мембранного электрода, погружаемого в органический раствор, стандартного электрода, погружаемого в равновесный водный раствор, и иономера.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4