Способ определения 4-аминобензойной кислоты в водных растворах

 

Изобретение относится к аналитической химии органических соединений и может быть использовано для контроля качества технологических и очищенных сточных вод предприятий по производству синтетических красителей, фармацевтических препаратов. В способе определения 4-аминобензойной кислоты в водных растворах, включающем отбор 100 см3 пробы, жидкостную экстракцию и концентрирование кислоты в присутствии в качестве высаливателя 23 мас.% Li 2SO4 по отношению к пробе с последующим анализом экстракта методом титрования, расчет массы кислоты по формуле m=0,01·C·V·M·R, где С - концентрация титранта КОН в этиловом спирте, моль/дм3; V - объем титранта, затраченный на титрование, см3; М - молярная масса эквивалента кислоты, г/моль; R - степень извлечения кислоты при однократной экстракции, %, пробу предварительно подкисляют Н 2SO4 до рН ~2, в качестве экстрагента применяют смесь изобутилового спирта, ацетона и этилацетата в количестве, соответственно, 2-5, 5-10 и 2-5 см3, анализ экстракта осуществляют методом потенциометрического титрования со стеклянным индикаторным электродом при использовании в качестве титранта раствора КОН в этиловом спирте. Достигается упрощение анализа, повышение его избирательности и точности. 1 табл. 1 ил.

Изобретение относится к аналитической химии органических соединений и может быть использовано для контроля качества технологических и очищенных сточных вод предприятий по производству синтетических красителей, фармацевтических препаратов.

Ближайшим аналогом может служить экстракционно-кондуктометрическое определение аминобензойных кислот в воде (Способ раздельного определения моноаминобензойных кислот в воде. Пат. №2212655 / Я.И.Коренман, С.И.Нифталиев, Н.А.Константинова). Экстракцию кислот осуществляют 5-20 см3 изопропилового спирта в присутствии до 25 мас.% Li2SO4 в качестве высаливателя. Концентрацию 4-аминобензойной кислоты находят путем обобщения результатов прямого алкалиметрического (титрант КОН в изопропиловом спирте) и осадительного (титрант CuCl2 в изопропиловом спирте) титрования экстракта. Недостатки способа: низкая степень концентрирования, трудоемкость, погрешность определения превышает 6%.

Технической задачей изобретения является определение 4-аминобензойной кислоты в водных растворах при концентрациях на уровне 0,1 мг/дм3, упрощение анализа, повышение его избирательности и точности.

Поставленная задача достигается тем, что в способе определения 4-аминобензойной кислоты в водных растворах, включающем отбор 100 см3 пробы, жидкостную экстракцию и концентрирование кислоты в присутствии в качестве высаливателя 23 мас.% Li 2SO4 по отношению к пробе с последующим анализом экстракта методом титрования, расчет массы кислоты по формуле

m=0,01·C·V·M·R,

где С - концентрация титранта КОН в этиловом спирте, моль/дм3;

V - объем титранта, затраченный на титрование, см3;

М - молярная масса эквивалента кислоты, г/моль;

R - степень извлечения кислоты при однократной экстракции, %, отличающийся тем, что пробу предварительно подкисляют H2 4 до рН ~2, в качестве экстрагента применяют смесь изобутилового спирта, ацетона и этилацетата в количестве, соответственно, 2-5, 5-10 и 2-5 см3, анализ экстракта осуществляют методом потенциометрического титрования со стеклянным индикаторным электродом при использовании в качестве титранта раствора КОН в этиловом спирте.

Технический результат состоит в оптимизации условий экстракции (соотношение объемов органических растворителей) и потенциометрического титрования экстракта (выбор индикаторного электрода и титранта). Предлагаемый способ основан на экстракции 4-аминобензойной кислоты смесью гидрофильных растворителей (изобутиловый спирт-ацетон-этилацетат), что повышает степень однократного извлечения кислоты при 10-кратном концентрировании. Значительно упрощает анализ потенциометрическое титрование непосредственно экстракта раствором КОН в этиловом спирте.

Способ заключается в следующем. К 100 см3 водной пробы, содержащей 0,1 мг/дм3 4-аминобензойной кислоты, добавляют высаливатель (23 маc.% Li2SO4), подкисляют H2SO 4 до рН ~2 и экстрагируют 15 мин смесью изобутилового спирта (2-5 см3), ацетона (5-10 см3) и этилацетата (2-5 см3). После расслаивания равновесных фаз в течение 5 мин органический концентрат отделяют и помещают в ячейку для потенциометрического титрования. Индикаторный электрод - стеклянный; электрод сравнения - хлоридсеребряный. Титрант - 0,001 моль/дм 3 раствор КОН в этиловом спирте.

Дифференциальная кривая потенциометрического титрования имеет один четко выраженный пик (чертеж). В формуле для расчета массы кислоты (m, мг) коэффициент 0,01 получен следующим образом:

Степень извлечения кислоты при однократной экстракции рассчитывают по формуле

R=100D/(D+Vв/Vo ), %

где D - коэффициент распределения, выражает соотношение общих концентраций бензойной кислоты в обеих фазах (не зависит от соотношения объемов водной и органической фаз, но зависит от состава экстрагента); Vв и Vo - объем водной и органической фаз, см3; Vo =Vo1+Vo2+Vo2, где Vo1 , Vo2, Vo2 - объем изобутилового спирта, этилацетата и ацетона соответственно, см3.

Погрешность определения находят по формуле

где m1 - истинная масса кислоты в растворе, мг; для всех примеров m1=0,1 мг.

ПРИМЕРЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБА

Пример 1. К 100 см3 водной пробы, содержащей 0,1 мг/дм3 4-аминобензойной кислоты, добавляют высаливатель (23 мас.% Li2SO4), подкисляют H2 SO4 до рН ~2 и экстрагируют 15 мин смесью 5 см 3 ацетона и 5 см3 этилацетата. После расслаивания равновесных фаз в течение 5 мин, органический концентрат отделяют и помещают в ячейку для потенциометрического титрования. Индикаторный электрод - стеклянный; электрод сравнения - хлоридсеребряный. Титрант - 0,001 моль/дм3 раствор КОН в этиловом спирте.

Массу кислоты в анализируемой водной пробе вычисляют с учетом того, что С=0,001 моль/дм3; V=0,73 см3 ; М=131 г/моль; D=313

R=100·313/(313+100/(5+5))=96,9%;

m=0,01·0,001·0,73·131·96,9=0,0929 мг.

Погрешность определения составит

=100(|0,1-0,0929|)/0,1=7,1%.

Продолжительность анализа 30 мин. Характеристики способа приведены в табл. 1.

Пример 2. К 100 см3 водной пробы, содержащей 0,1 мг/дм3 4-аминобензойной кислоты, добавляют высаливатель (23 маc.% Li2SO4 ), подкисляют H2SO4 до рН ~2 и экстрагируют 15 мин смесью 5 см3 ацетона и 5 см3 изобутилового спирта. Далее анализируют, как указано в примере 1.

Массу кислоты в анализируемой водной пробе вычисляют с учетом того, что С=0,001 моль/дм3; V=0,73 см3; М=131 г/моль; D=407.

R=100·407/(407+100/(5+5))=97,6%.

m=0,01·0,001·0,73·131·97,6=0,0936 мг.

Погрешность определения составит

=100(|0,1-0,0936|)/0,1=6,4%.

Продолжительность анализа 30 мин. Характеристики способа приведены в табл.1.

Пример 3. К 100 см3 водной пробы, содержащей 0,1 мг/дм3 4-аминобензойной кислоты, добавляют высаливатель (23 маc.% Li2SO4 ), подкисляют H2SO4 до рН ~2 и экстрагируют 15 мин смесью 5 см3 этилацетата и 5 см3 изобутилового спирта. Далее анализ и расчет проводят аналогично примеру 1, с учетом того, что D=151.

Пример 4. К 100 см 3 водной пробы, содержащей 0,1 мг/дм3 4-аминобензойной кислоты, добавляют высаливатель (23 маc.% Li2SO 4), подкисляют H2SO4 до рН ~2 и экстрагируют 15 мин смесью 2 см3 ацетона, 2 см3 изобутилового спирта и 5 см3 этилацетата. Далее анализ и расчет проводят аналогично примеру 1, с учетом того, что D=472.

Пример 5. К 100 см3 водной пробы, содержащей 0,1 мг/дм 3 4-аминобензойной кислоты, добавляют высаливатель (23 маc.% Li2SO4), подкисляют H2 SO4 до рН ~2 и экстрагируют 15 мин смесью 5 см 3 ацетона, 5 см3 изобутилового спирта и 5 см 3 этилацетата. Далее анализ и расчет проводят аналогично примеру 1, с учетом того, что D=599.

Пример 6. К 100 см 3 водной пробы, содержащей 0,1 мг/дм3 4-аминобензойной кислоты, добавляют высаливатель (23 маc.% Li2SO 4), подкисляют H2SO4 до рН ~2 и экстрагируют 15 мин смесью 10 см3 ацетона, 5 см3 изобутилового спирта и 5 см3 этилацетата. Далее анализ и расчет проводят аналогично примеру 1, с учетом того, что D=551.

Пример 7. К 100 см3 водной пробы, содержащей 0,1 мг/дм 3 4-аминобензойной кислоты, добавляют высаливатель (23 маc.% Li2SO4), подкисляют H2 SO4 до рН ~2 и экстрагируют 15 мин смесью 5 см 3 ацетона, 3 см3 изобутилового спирта и 3 см 3 этилацетата. Далее анализ и расчет проводят аналогично примеру 1, с учетом того, что D=690.

Пример 8. К 100 см 3 водной пробы, содержащей 0,1 мг/дм3 4-аминобензойной кислоты, добавляют высаливатель (23 маc.% Li2SO 4), подкисляют H2SO4 до рН ~2 и экстрагируют 15 мин смесью 5 см3 ацетона, 3 см изобутилового спирта и 3 см3 этилацетата. После расслаивания равновесных фаз в течение 5 мин органический концентрат отделяют и помещают в ячейку для потенциометрического титрования. Индикаторный электрод - платиновый; электрод сравнения - хлоридсеребряный. Титрант - 0,001 моль/дм3 раствор КОН в этиловом спирте. Далее расчет проводят аналогично примеру 1, с учетом того, что D=690.

Продолжительность анализа 30 мин. Характеристики способа приведены в таблице.

Пример 9. К 100 см3 водной пробы, содержащей 0,1 мг/дм3 4-аминобензойной кислоты, добавляют высаливатель (23 маc.% Li2SO4 ), подкисляют H2SO4 до рН ~2 и экстрагируют 15 мин смесью 5 см3 ацетона, 3 см3 изобутилового спирта и 3 см3 этилацетата. После расслаивания равновесных фаз в течение 5 мин органический концентрат отделяют и помещают в ячейку для потенциометрического титрования. Индикаторный электрод - оксидно-платиновый; электрод сравнения - хлоридсеребряный. Титрант - 0,001 моль/дм3 раствор КОН в этиловом спирте.

Способ неосуществим, невозможно зафиксировать точку эквивалентности, на кривой потенциометрического титрования отсутствует скачек.

Пример 10. К 100 см3 водной пробы, содержащей 0,1 мг/дм3 4-аминобензойной кислоты, добавляют высаливатель (23 маc.% Li2SO4), подкисляют H2 SO4 до рН ~2 и экстрагируют 15 мин смесью 5 см 3 ацетона, 3 см3 изобутилового спирта и 3 см 3 этилацетата. После расслаивания равновесных фаз в течение 5 мин органический концентрат отделяют и помещают в ячейку для потенциометрического титрования. Индикаторный электрод - стеклянный; электрод сравнения - хлоридсеребряный. Титрант - 0,001 моль/дм3 раствор гидроксида тетраметиламмония ((CH3)4NOH) в этиловом спирте. Далее расчет проводят аналогично примеру 1, с учетом того, что D=690.

Продолжительность анализа 30 мин. Характеристики способа приведены в табл.1.

Как видно из таблицы двухкомпонентная смесь экстрагентов не обеспечивает степень однократного извлечения (R,%) 4-аминобензойной кислоты более 98%, погрешность определения 6,5-10,5% (примеры 1-3). Трехкомпонентная смесь экстрагентов зарекомендовала себя положительно (примеры 4-7). Причем смеси с большим содержанием этилацетата менее эффективно извлекают кислоту (R=97,7%), погрешность определения превышает 6%. Оптимальный результат получен при применении смеси с максимальным содержанием ацетона (примеры 6 и 7). В целях экономного расхода экстрагентов и повышения степени концентрирования рекомендуется экстрагент следующего состава: 3 см3 изобутилового спирта, 3 см3 этилацетата и 5 см 3 ацетона (пример 7).

При потенциометрическом титровании с платиновым индикаторным электродом получены заниженные результаты (пример 8), при использовании оксидно-платинового электрода зафиксировать точку эквивалентности не удается (пример 9). Применение в качестве титранта раствора (СН3)4NОН не дало положительных результатов, скачок на кривой титрования выражен нечетко, погрешность определения более 12% (пример 10).

Таким образом, для надежного экстракционно-потенциометрического определения 4-аминобензойной кислоты в водных растворах необходима система со стеклянным индикаторным электродом; титрант - раствор КОН в этиловом спирте.

Формула изобретения

Способ определения 4-аминобензойной кислоты в водных растворах, включающий отбор 100 см3 пробы, жидкостную экстракцию и концентрирование кислоты в присутствии 23 мас.% Li2 SO4 по отношению к пробе в качестве высаливателя с последующим анализом экстракта методом титрования, расчет массы кислоты по формуле

m=0,01·С·V·М·R,

где С - концентрация титранта КОН в этиловом спирте, моль/дм 3;

V - объем титранта, затраченный на титрование, см3;

М - молярная масса эквивалента кислоты, г/моль;

R - степень извлечения кислоты при однократной экстракции, %; отличающийся тем, что пробу предварительно подкисляют Н2SO4 до рН ~2, в качестве экстрагента применяют смесь изобутилового спирта, ацетона и этилацетата в количестве соответственно 2-5, 5-10 и 2-5 см3, анализ экстракта осуществляют методом потенциометрического титрования со стеклянным индикаторным электродом при использовании в качестве титранта раствора КОН в этиловом спирте.

РИСУНКИ



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области исследования или анализа материалов, в частности, нефти или других вязких маслянистых жидкостей, путем определения их химических или физических свойств

Изобретение относится к способам определения массовой доли сернокислого и азотнокислого кальция в аммиачной селитре с доломитно-сульфатной добавкой

Изобретение относится к способам определения термодинамических, реальных, условных констант равновесия неорганических и органических веществ, которые применяются в теоретической и практической областях химии

Изобретение относится к аналитической химии органических соединений и может быть использовано для контроля качества технологических и очищенных сточных вод предприятий по производству синтетических красителей, полимерных материалов и пестицидов

Изобретение относится к аналитической химии органических соединений и может быть использовано для контроля технологических и очищенных сточных вод предприятий по производству синтетических красителей и пестицидов

Изобретение относится к фармацевтической и пищевой промышленности и касается стандартизации пектинов и альгинатов, используемых в качестве детоксикантов тяжелых металлов

Изобретение относится к аналитической химии органических соединений и может быть применено при анализе очищенных сточных вод фармацевтических предприятий

Изобретение относится к способам определения массовой доли азотнокислого и углекислого кальция в известково-аммиачной селитре, применяемым для аналитического контроля при производстве известково-аммиачной селитры, нашедшей широкое применение в качестве удобрения на почвах с недостатком кальция

Изобретение относится к анализу эпоксидных смол, а именно к определению гидроксильных групп в эпоксидно-диановых смолах

Изобретение относится к области исследования свойств воды, используемой в системах водоснабжения, и может быть применено при эксплуатации охлаждающих систем, систем горячего водоснабжения и теплоснабжения
Изобретение относится к области исследования или анализа материалов, в частности, нефти или других вязких маслянистых жидкостей, путем определения их химических или физических свойств

Изобретение относится к области технической физики, в частности к способам получения локального электрического разряда в жидкости

Изобретение относится к области аналитической химии и может быть использовано для определения концентрации анализируемого вещества в носителе

Изобретение относится к области контроля нефтепродуктов

Изобретение относится к способу и системе для измерения потока двухфазной смеси "жидкость/жидкость" или "жидкость/газ" или трехфазной смеси "жидкость/жидкость/газ", протекающей через эксплуатационный или транспортный трубопровод

Изобретение относится к технике измерения влажности газов, в частности к датчикам определения влажности воздуха, которые могут быть использованы при аэрологических исследованиях приземных слоев атмосферы, в производственных, сельскохозяйственных и бытовых помещениях

Изобретение относится к средствам измерения состава газовых смесей и может быть использовано для контроля газовой атмосферы в помещениях промышленных предприятий с опасными условиями производства, в частности для обеспечения водородной взрывобезопасности под защитной оболочкой АЭС

Изобретение относится к ячейкам для кварцевых кристаллических датчиков

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам определения ионов металлов, и может быть использовано в гидрометаллургии, в различных геологических разработках при поиске и разведке в случае анализа руд, а также в нефтехимии для определения содержания в растворах, рудах и рудных концентратах концентраций ионов рения методом инверсионной вольтамперометрии (ИВА)

Изобретение относится к области газового анализа, в частности, к детектирующим устройствам, применяемым для регистрации и измерения содержания кислорода

Изобретение относится к аналитической химии органических соединений и может быть использовано для контроля качества технологических и очищенных сточных вод предприятий по производству синтетических красителей, фармацевтических препаратов

Наверх