Способ определения n-метил-2-пирролидона методом инверсионной вольтамперометрии



Владельцы патента RU 2391658:

Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования "Томский государственный университет" (RU)

Изобретение относится к анализу вредных органических соединений в водных объектах. Способ заключается в электрохимическом концентрировании N-метил-2-пирролидона на ртутно-пленочном электроде, причем концентрирование проводят в течение 60-300 с при потенциале электролиза -(0,05÷0,15) В на фоне этиленгликоля с добавкой тетрабутиламмония бромистого с последующей регистрацией катодных вольтамперных кривых при линейной развертке потенциала со скоростью 80 мВ/с и определяют концентрацию N-метил-2-пирролидона по высоте пика при значении потенциала -(0,25÷0,45) В относительно хлоридсеребряного электрода. Достигается повышение чувствительности и ускорение анализа.

 

Изобретение относится к области аналитической химии, к анализу вредных органических соединений в водных объектах методом инверсионной вольтамперометрии.

N-метил-пирролидон (N-МП) используется в промышленности как растворитель углеводородов нефти, синтетических смол, осветлитель нефтяных смазочных масел, диспергатор минеральных и органических пигментов в лакокрасочном производстве, интермедиат в производстве фармацевтических препаратов. При утечке он очень опасен для водных сред (http://chemindustry.ru/ms/chemicals/N-Methylpyrrolidone.php, Кнунянц И.Л. Химическая энциклопедия. - М.: Научное изд-во «Большая Российская энциклопедия», 1992. - Т. 3.)

Известен способ определения N-метил-2пирролидона в неводной среде газохроматографическим методом (ГОСТ 52532-2006, «Масла базовые. Газохроматографический метод определения N-метилпирролидона») на уровне концентраций 0,002% в маслах. Сущность метода заключается в экстрагировании N-метилпирролидона из образца продукта гептаном и водой с последующим хроматографическим исследованием водной вытяжки и сопоставлением площадей пиков N-метилпирролидона в искусственной смеси и испытуемой пробе. Недостатком является то, что газохроматографический метод подразумевает использование дорогостоящего оборудования, сложность в подготовке хроматографических колонок, сложную процедуру пробоподготовки и использование сорбента Хромосорб 103.

В водных средах известен способ определения N-метил-2 пирролидона методом потенциометрии под током по реакции осаждения вольфрамофосфорной кислотой (Богословский В.В., Пизелкин И.П. Потенциометрическое определение водорастворимых органических амидов с применением вольфрамофосфорной гетерополикислоты. // Журн. аналит. химии. - 2006. - Т. 61, №11. - С.1215-1217). Метод основан на потенциометрическом титровании с поляризованным микроплатиновым электродом в среде НСl раствором вольфрамофосфорной кислоты. Диапазон определяемых концентраций 0,4-65%. Недостатком данного метода является низкая чувствительность определения.

Наиболее близким к предлагаемому нами способу является инверсионно-вольтамперометрический способ определения корданума (патент РФ 2167418, G01N 27/48 от 1998.05.05), взятый за прототип. Вещество концентрируют на ртутно-пленочном электроде с серебряной подложкой при потенциале электролиза Еэ=(1,35-1,45) В на фоне 0,1-0,5 н. хлорида лития с добавлением 0,2·10-4 г/мл сернокислого магния в течение 300 с с последующей регистрацией поляризационных кривых при линейной скорости развертки потенциала 20-50 мВ/с, а концентрацию препарата определяют по высоте волны в интервале потенциалов от -(0,9-1,0) В относительно хлорсеребряного электрода. Использование условий, приведенных в способе прототипа, делает невозможным применение данного способа для определения метилпирролидона в водных объектах. Предложенный способ заключается в том, что проводят электрохимическое накопление метилпирролидона на поверхности электрода с последующей регистрацией катодных вольтамперных кривых.

Задачей заявляемого изобретения является увеличение чувствительности и экспрессности способа определения метилпирролидона в водных средах методом инверсионной вольтамперометрии.

Поставленная задача решается тем, что способ определения N-метил-2 пирролидона методом инверсионной вольтамперометрии включает электрохимическое концентрирование N-метил-2-пирролидона на ртутно-пленочном электроде, но в отличие от прототипа концентрирование проводят в течение 60-300 с при потенциале электролиза -(0,05÷0,15) В на фоне этиленгликоля в присутствии тетрабутиламмония бромистого (ТБАВr) с последующей регистрацией катодных вольтамперных кривых при линейной развертке потенциала со скоростью 80 мВ/с, а концентрацию N-метил-2-пирролидона определяют по высоте пика при значении потенциала -(0,25÷0,45) В относительно хлоридсеребряного электрода.

В предлагаемом способе определение метилпирролидона проводят на фоне этиленгликоля в присутствии ТБАВr. Фон ранее применялся при определении тяжелых металлов методом ИВА с УФ-облучением для удаления растворенного кислорода (Захарова Э.А., Мокроусов Г.М., Волкова В.Н., Лисецкий В.Н. Фотохимический способ устранения влияния влияния кислорода в полярографических методах анализа. / Журнал аналитической химии. 1983. Т.38. Вып.9. С.1584-1586). Отличительным признаком являются установленные условия электрохимического накопления: Еэ=-0,05÷-0,15 В. В прототипе диапазон потенциалов электролиза Еэ=-(1,35-1,45)В, который не позволяет накапливать метилпирролидон на индикаторном электроде.

Известно, что органические вещества способны образовывать с ртутью устойчивые комплексы или труднорастворимые соли. Это позволяет концентрировать их на ртутном электроде. В предлагаемом способе аналитический сигнал метилпирролидона тем выше, чем положительнее значение Еэ (Еэ>-0,05 В). К тому же, при отрицательных потенциалах накопления (Еэ≤-0,05 В) сигнал просто отсутствует. Поскольку аналитический сигнал метилпирролидона появляется только после выдерживания электрода при потенциалах, когда растворяется ртуть с поверхности электрода, то мы предположили, что он обусловлен образованием ртуть-органического соединения. Время электролитического накопления выбирают в зависимости от концентрации определяемого вещества. Важным для определения метилпирролидона методом инверсионной вольтамперометрии является способ очистки электрода. Способ очистки состоит из двух стадий:

1) десорбция органических веществ при отрицательных потенциалах (Е=-1,6 В);

2) растворение ртути (Е=0,05 В) при перемешивании раствора.

Общее время очистки электрода составляет 40-60 с.

Оптимально экспериментально установленным является Еоч=0,05 В. Наилучшим потенциалом накопления Еэ=-0,05 В, так как при данном потенциале происходит оптимальное для образования Hg-органического соединения выделение ионов Hg2+ из электрода. Установленные условия впервые позволили количественно определить метилпирролидон путем регистрации вольтамперных кривых при потенциалах

-0,05÷-0,15 В на фоне этиленгликоля в присутствии тетрабутиламмонийбромида. Нижняя граница определяемых содержаний МП равна 0,025 г/л. Все условия определения метилпирролидона подобраны экспериментально. Приготовление фоновых и стандартных растворов органического вещества в воде является общепринятым.

Пример 1. Определение метилпирролидона методом инверсионной вольтамперометрии в растворе

В кварцевый стаканчик емкостью 20 мл наливали 10 мл этиленгликоля (безводный), добавляли кристаллы сухого тетрабутиламмония бромистого. Раствор облучали УФО при перемешивании 300 с для удаления растворенного кислорода, и снимали вольтамперограмму фона при следующих условиях:

развертка - 80 мВ/с;

Е начала развертки - 0,05 В;

Е конца развертки - 1,50 В.

Затем вносили 0,025 мл раствора N-метилпирролидона с концентрацией 10 г/л и снимали вольтамперные кривые при указанных условиях. Время единичного анализа не превышает 15 минут. Установленные экспериментальные условия позволяют определить метилпирролидон методом инверсионной вольтамперометрии в водных объектах с чувствительностью не менее 0,025 г/л. Преимуществом заявленного изобретения является его высокая селективность и экспрессность.

Способ определения N-метил-2-пирролидона методом инверсионной вольтамперометрии, заключающийся в электрохимическом концентрировании N-метил-2-пирролидона на ртутно-пленочном электроде, отличающийся тем, что концентрирование проводят в течение 60-300 с при потенциале электролиза -(0,05÷0,15)В на фоне этиленгликоля с добавкой тетрабутиламмония бромистого с последующей регистрацией катодных вольтамперных кривых при линейной развертке потенциала со скоростью 80 мВ/с и определяют концентрацию N-метил-2-пирролидона по высоте пика при значении потенциала -(0,25÷0,45)В относительно хлоридсеребряного электрода.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к аналитической химии применительно к тест-системам для экспресс-обнаружения, идентификации и определения неорганических и органических соединений.
Изобретение относится к анализу природных и технических материалов, а также водных сред. .

Изобретение относится к способам определения неметаллов в урановых материалах и представляет интерес для научно-исследовательских и производственных лабораторий добывающих, перерабатывающих, обогатительных и разделительных предприятий атомной промышленности.

Изобретение относится к анализу неорганических и органических соединений применительно к решению задач экологического контроля. .

Изобретение относится к анализу органических соединений применительно к экологическому контролю при решении аналитических задач, связанных с операциями с бета, бета'-дихлордиэтилсульфидом.

Изобретение относится к анализу органических соединений применительно к экологическому контролю в отношении -хлорацетофенона. .

Изобретение относится к области аналитической химии цианидов, применительно к здравоохранению, криминалистике, обороне и экологии. .

Изобретение относится к химической технологии и может быть использовано при разработке и проектировании промышленных массообменных газожидкостных аппаратов, в том числе при изучении кинетики газожидкостных химических реакций.

Изобретение относится к аналитической химии применительно к определению жесткости воды. .

Изобретение относится к области индикации и экспересс-анализа в воздухе веществ различной природы, в том числе отравляющих веществ, аварийно химически опасных веществ, сильно действующих ядовитых веществ и др.

Изобретение относится к электрохимическим способам определения концентрации элементов в водных растворах, может быть использовано в промышленности при анализе растворов, в контроле объектов окружающей среды, пищевых продуктов и других объектов, особенно в непрерывных и автоматических измерениях, а также для амперометрического детектирования в жидкостной хроматографии.

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано для автоматического или экспресс-анализа технологических растворов цинкового производства, а также сточных или оборотных вод предприятий цветной металлургии.

Изобретение относится к способам контроля очистки сточных вод гальванических цехов от соединений хрома (6+) и нейтрализующих его реагентов. .

Изобретение относится к газовым датчикам, использующим электрохимическую ячейку. .

Изобретение относится к области биофизики

Изобретение относится к области электрохимических методов анализа

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для электрохимического анализа растворов, в том числе при определении содержания растворенных газов, в частности концентрации кислорода

Изобретение относится к электрохимическому газовому датчику, который содержит электролит, включающий, по меньше мере, одну ионную жидкость и, по меньшей мере, один рабочий электрод, при этом потенциал рабочего электрода поддерживается, в основном, постоянным, при этом ионная жидкость содержит аддитивную часть, включающую, по меньшей мере, одну органическую добавку в количестве от 0,05 до 5,0 мас.%. Изобретение также относится к устройству электрохимического газового датчика и его применению для обнаружения/измерения газов, выбирающихся из группы, включающей NН3, SO2, H2S, Н2, НСl, HCN и смешанные газы. Изобретение позволяет получить электрохимический газовый датчик с повышенной чувствительностью/избирательностью, что достигается за счет аддитивной добавки. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 10 ил., 2 табл., 6 пp.

Изобретение относится к анализу вредных органических соединений в водных объектах

Наверх