Способ определения органических веществ

Авторы патента:

G01N27/42 - измерение количества материала

Владельцы патента RU 2408878:

Житарь Светлана Владимировна (RU)

Изобретение относится к области аналитической химии и может найти применение при проведении анализов растворов на количественное определение органических веществ, в частности при определении фенолов в водных растворах, например воды, взятой из водоемов. Сущность способа согласно изобретению состоит в том, что способ осуществляется путем введения анализируемой пробы в раствор, содержащий бром, полученный генерированием из бромида калия, с последующем количественным определением пробы, при этом анализируемую пробу предварительно адсорбируют на сорбенте, генерирование проводят в фосфатном буферном растворе с pH 7-8 на графитовом электроде, а количественное определение пробы производят непосредственно на сорбенте путем кулонометрического титрования электрогенерированным бромом с последующим расчетом, исходя из времени титрования и силы тока. Изобретение обеспечивает возможность определения органических веществ в растворах и с их незначительным содержанием при минимальных затратах труда и средств, а также возможность расширения арсенала аналитических способов определения органических веществ. 1 ил., 3 табл.

Предлагаемое изобретение относится к области аналитической химии и может найти применение при проведении анализов растворов на количественное определение органических веществ, в частности при определении фенолов в водных растворах, например воды, взятой из водоемов.

Известен способ определения органических веществ, заключающийся в кулонометрическом титровании анализируемого образца бромом, электрогенерированным в солянокислых растворах из бромида калия на платиновом или золотом аноде (Зозуля А.П. Кулонометрический анализ. - Л.: Химия, 1968, с.62-71).

Недостатком этого способа является то, что генерирование брома возможно только в сильнокислых и электропроводных растворах.

Широко известен способ определения производных фенолов, заключающийся в прибавлении к анализируемому веществу в сильнокислой среде избытка бромида калия и определенного количества бромата калия. Образующийся бром реагирует с органическим веществом. Избыток брома определяют йодометрически (Эшворт М.Р. Титрометрические методы анализа органических соединений. - М.: Химия, 1968, с.149-158).

Однако этим способом может быть определено наличие органических веществ, в частности фенола, только при их значительном содержании в растворе.

Наиболее близким к заявляемому решению является принятый в качестве прототипа способ определения органических веществ (патент РФ по Кл. G01N 27/42 №2183324, опубликован 10.06.2002), включающий введение анализируемой пробы в раствор, содержащий бром, полученный путем генерирования из бромида калия, и количественное определение пробы. При этом генерирование проводят в буферном растворе с pH 6-7 в присутствии сенсибилизатора бенгальского розового и персульфата калия под действием излучения лампы накаливания, а о количестве определяемой пробы судят по калибровочному графику.

Однако этот способ несколько сложен за счет наличия операций подготовки раствора Na₂S₂O₃ с точной концентрацией, оттитровывания избытка брома, а также выполнения замеров изменения окраски раствора, что является субъективным и может быть несколько неточным.

Задачей изобретения является расширение арсенала аналитических способов, а также упрощение и повышение точности определения органических веществ, в частности фенолов, в растворах с малым их содержанием.

Техническим результатом является упрощение способа и повышение чувствительности к незначительному содержанию фенолов в растворах.

Технический результат достигнут за счет того, что в способе определения органических веществ, в частности фенолов, включающем введение анализируемой пробы в раствор, содержащий бром, полученный путем генерирования из бромида калия, и количественное определение пробы, анализируемую пробу предварительно адсорбируют на сорбенте, генерирование проводят в фосфатном буферном растворе с pH 7-8 на графитовом электроде, а количественное определение пробы производят непосредственно на сорбенте путем кулонометрического титрования электрогенерированным бромом с последующим расчетом, исходя из времени титрования и силы тока. При этом в качестве сорбента использован пенополиуретан.

Отличительной особенностью заявляемого технического решения является то, что генерирование брома из бромида калия проводят в фосфатном буферном растворе с pH 7-8 на графитовом электроде. Это упрощает способ за счет исключения операции подготовки раствора Na₂S₂O₃ точной концентрации.

Пробу предварительно адсорбируют на сорбенте. Адсорбированную на сорбенте пробу воды подвергают кулонометрическому титрованию электрогенерированным бромом. Количество образовавшегося на сорбенте титранта рассчитывают с учетом времени титрования и количества электричества, израсходованного на получение титранта.

При этом конец титрования в заявляемом способе определяют по изменению силы тока в индикаторной цепи вместо замера изменения окраски раствора, как в прототипе, что повышает точность заявляемого способа по сравнения с прототипом.

Заявляемый способ определения органических веществ, в частности фенолов, осуществляют следующим образом.

Анализируемую пробу адсорбируют на сорбенте, в качестве которого использован пенополиуретан.

Используют известную установку для кулонометрического титрования, содержащую индикаторную и генераторную цепи с источниками тока, электролитические ячейки, индикаторные платиновые электроды, рабочий и вспомогательный электроды, электролитический ключ, связывающий электролитические ячейки, а также средства учета силы тока и времени титрования.

В одну из электролитических ячеек помещают раствор бромида калия, фосфатный буферный раствор с pH 7-8 и дистиллированную воду, в другую - насыщенный раствор сульфата калия (K₂SO₄), электролитический ключ, также заполняют раствором сульфата калия.

Адсорбированную пробу помещают в электролитическую ячейку с раствором, содержащим бромид калия и фосфатный буферный раствор с pH 7-8.

В пробу помещают рабочий электрод, который электрически связывают с вспомогательным электродом, помещенным во вторую электролитическую ячейку с насыщенным раствором сульфата калия (K₂SO₄), через электролитический ключ, также заполненный насыщенным раствором сульфата калия, образуя генераторную цепь. Причем рабочий электрод - графитовый, а вспомогательный - платиновый.

В первую электролитическую ячейку помещают индикаторные платиновые электроды и устанавливают на них напряжение 280 мВ. Включением постоянного тока 1.5 мА начинают процесс генерирования брома на графитовом электроде.

Количество содержащегося в пробе анализируемого вещества, в частности фенола, определяют расчетным путем, исходя из времени титрования и силы тока по формуле Фарадея

m=Э×I×t/96500,

где m - масса вещества, г;

Э - эквивалентная масса, г/моль;

I - сила тока, А;

t - время титрования, с;

96500 - постоянная Фарадея.

При выполнении расчетов учитывают чистое время титрования, без учета холостого времени опыта, т.е. без времени, необходимого для диффузии брома из сорбента (в частности из пенополиуретана) до индикаторных электродов.

Заявляемый способ реализован на следующем примере.

Проводилось определение фенола в пробах природной воды из реки Сура с использованием стандартных растворов и известной кулонометрической установки, а также с применением сорбента, в качестве которого использован пенополиуретан.

Воду объемом 1 л пропускают через фильтр из измельченного пенополиуретана. Таким образом получают анализируемую пробу, адсорбированную на сорбенте. Эту операцию выполняют на фильтровальной установке (не показана).

Подготавливают к работе известную установку для кулонометрического титрования (чертеж), содержащую индикаторную 1 и генераторную 2 цепи, электролитические ячейки 3 и 4, связанные электролитическим ключом 5, индикаторные платиновые электроды 6 и 7, рабочий графитовый 8 и вспомогательный платиновый 9 электроды, амперметр 10, источник постоянного тока 11. Анализируемую пробу 12 помещают в электролитическую ячейку 3 таким образом, что графитовый электрод 8 размещают непосредственно в пробе 12. Индикаторная цепь 1 содержит микровольтметр 13, гальванометр 14.

В электролитическую ячейку 3 помещают раствор бромида калия, фосфатный буферный раствор с pH 7-8 и дистиллированную воду в следующих объемах:

- дистиллированная вода - 100 мл,

- фосфатный буферный раствор - 10 мл,

- 0,1-нормальный раствор бромида калия - 5 мл.

В электролитическую ячейку 4 помещают насыщенный раствор сульфата калия (K₂SO₄).

Электролитический ключ 5, также заполняют насыщенным раствором сульфата калия, образуя генераторную цепь.

В электролитическую ячейку 3 помещают индикаторные платиновые электроды 6 и 7 и устанавливают на них напряжение 280 мВ. Включают источник постоянного тока 11, и при постоянной силе тока 1,5 мА проводят генерирование брома на графитовом электроде 8, размещенном в пробе 12.

По секундомеру определяют время от начала включения до изменения силы тока в индикаторной цепи, т.е. время, реакции брома, образующегося на графитовом электроде 8, с фенолом, сорбированным на измельченном пенополиуретане (в пробе).

Проведены анализы трех одинаковых проб, результаты которых сведены в таблицу 1.

Таблица 1
Опыт 1	Опыт 2	Опыт 3
Время, t.сек	Сила тока I, мА	Время, t.сек	Сила тока I, мА	Время, t.сек	Сила тока I, мА
30	0,7	30	1,6	30	1,3
60	0,7	60	1,6	60	1,3
90	0,7	90	1,6	90	1,3
125	0,7	126	1,6	125	1,4
140	0,8	140	1,8	136	1,5
190	0,9	160	2,0	160	1,6
210	1,0	210	2,3	210	1,8

В связи с тем, что бром, образующийся на графитовом электроде, реагируя с фенолом, находящемся в пробе, не сразу от начала включения установки достигает индикаторных электродов, определяют холостое время опыта, которое учитывают при выполнении расчетов.

Холостое время определяют аналогично определению фенолов с той разницей, что через сорбент пропускают дистиллированную воду вместо природной воды (или другого анализируемого раствора).

Проведены три опыта на дистиллированной воде. Результаты опытов приведены в таблице 2.

Таблица 2
Опыт 1	Опыт 2	Опыт 3
Время, t.сек	Сила тока I, мА	Время, t.сек	Сила тока I, мА	Время, t.сек	Сила тока I, мА
30	0,8	30	1,8	30	1,4
60	0,8	60	1,7	60	1,4
90	0,7	90	1,7	90	1,4
120	0,7	120	1,7	120	1,4
150	0,8	135	1,9	146	1,5
180	0,9	150	2,0	150	1,6
210	1,0	210	2,3	210	1,8

Из таблицы следует, что холостое время опыта, т.е. время до начала изменения силы тока в цепи, составило 120 секунд.

По вышеприведенной формуле определяют концентрацию фенола в пробе в каждом опыте:

опыт 1 m=(125-120)×94/6×1,0×0.001/96500=0,0012,

опыт 2 m=(126-120)×94/6×2,3×0.001/96500=0,0014,

опыт 3 m=(125-120)×94/6×1.8×0,001/96500=0,0014.

Определяют среднее арифметическое трех опытов и получают значение концентрации фенола в анализируемой воде.

Для доказательства эффективности способа определения проведены опыты с вводом учтенного количества фенола в дистиллированную воду. Воду с фенолом пропустили через пенополиуретан (получили пробу). Затем определили содержание фенола в пробе.

Результаты двух опытов приведены в таблице 3.

Таблица 3
Концентрация фенола (мг/л)	Объем дистиллированной воды (мл)	Количество введенного фенола (мг/л)	Время опыта, t, сек	Холостое время опыта (t0), сек	Количество обнаруженного фенола (мг/л)
0,078	2,5	0.195	525	130	0,192
0,078	4,5	0,351	848	134	0,348

Результаты расчетов по этим опытам:

Первый опыт (525-130)×94/6×3×0,001/96500=0,192 мг/л,

Второй опыт (848-134)×96/6×3×0.001/96500=0,348 мг/л.

В результате: - по первому опыту количество введенного (0,195 мг/л) в раствор фенола и обнаруженного (0,192 мг/л) близки;

- по второму опыту количество введенного (0,351 мг/л) раствор фенола и обнаруженного (0,348) близки.

Предлагаемое техническое решение обеспечивает возможность определения органических веществ в растворах с их незначительным содержанием при минимальных затратах труда и средств, а также расширить арсенал аналитических способов определения органических веществ.

Способ определения органических веществ, в частности фенолов, включающий введение анализируемой пробы в раствор, содержащий бром, полученный путем генерирования из бромида калия, и количественное определение пробы, отличающийся тем, что анализируемую пробу предварительно адсорбируют на сорбенте, генерирование проводят в фосфатном буферном растворе с pH 7-8 на графитовом электроде, а количественное определение пробы производят непосредственно на сорбенте путем кулонометрического титрования электрогенерированным бромом с последующим расчетом, исходя из времени титрования и силы тока.

Способ определения доннановского потенциала // 2364859

Изобретение относится к области аналитической химии и мембранных технологий и может быть использовано для потенциометрического определения ионного состава электромембранных систем.

Способ определения концентрации фторид-ионов в воде (варианты) // 2331873

Изобретение относится к потенциометрическим методам определения концентрации фторид-ионов в водной среде. .

Способ определения неиногенных пав в их сульфатированных производных // 2329497

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано для определения массового содержания остаточных количеств полиоксиэтилированных неионогенных ПАВ в их сульфатированных производных.

Измерение способности к образованию осадка с помощью микровесов // 2310835

Изобретение относится к способу и устройству для измерения способности к образованию осадка у текучих сред и эффективности ингибиторов осаждения. .

Способ определения концентрации ионов в объеме жидких нефтепродуктов, протекающих в трубопроводах, и устройство для его осуществления // 2273022

Изобретение относится к области физики статического электричества и может быть использовано в газовой, нефтеперерабатывающей и химической промышленности, а именно для определения концентрации ионов в объеме нефтепродуктов.

Способ и устройство для измерения образования накипи оксалата кальция // 2251100

Изобретение относится к измерительной технике. .

Способ определения доннановского потенциала // 2250456

Изобретение относится к области мембранных технологий разделения и очистки веществ и может быть использовано для определения свойств селективной проницаемости ионообменных мембран.

Способ вольтамперометрического измерения концентрации йода // 2238551

Способ количественного определения содержания нейтральных фосфорорганических экстрагентов в углеводородных разбавителях // 2184959

Способ потенциометрического определения вещества // 2413211

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам потенциометрического определения веществ с использованием двух стандартных добавок определяемого вещества к анализируемому раствору этого вещества, и может быть использовано при анализе объектов со сложной матрицей, а также при наличии в пробе примесей неконтролируемого (переменного) содержания

Гигрометр // 2413935

Изобретение относится к области аналитического приборостроения

Способ и устройство для измерения концентрации субстрата // 2457474

Изобретение относится к измерению концентрации субстрата посредством аккумулирования энергии, полученной из реакции между биокатализатором и субстратом, распознаваемым биокатализатором

Способ определения платины в водных растворах методом хронопотенциометрии // 2494384

Изобретение направлено на определение платины в водных растворах методом хронопотенциометрии и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства для определения содержания в растворах различных концентраций ионов металлов. Способ определения ионов металлов включает определение платины (IV) методом хронопотенциометрии при контролируемом потенциале минус 0,24 B в режиме реального времени на графитовом электроде. Определение ионов платины (IV) на графитовом электроде в перемешиваемом растворе при контролируемом потенциале минус 0,24 B и регистрацией отклика на фоновом электролите 0,1 М HCl относительно насыщенного хлоридсеребряного электрода методом добавок аттестованных смесей. Изобретение обеспечивает возможность снизить предел и нижнюю границу определяемых содержаний платины (IV) по пику электровосстановления в режиме реального времени. 2 пр., 1 табл., 2 ил.

Способ определения золота в водных растворах методом хронопотенциометрии // 2494385

Изобретение направлено на определение золота в водных растворах методом хронопотенциометрии и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства для определения содержания в растворах различных концентраций ионов металлов. Способ определения ионов металлов включает определение золота (III) методом хронопотенциометрии, при контролируемом потенциале минус 0,3 B в режиме реального времени на графитовом электроде. Определение проводят на графитовом электроде в перемешиваемом растворе на фоновом электролите 0,1 M HCl, относительно насыщенного хлоридсеребряного электрода методом добавок аттестованных смесей. Изобретение обеспечивает возможность снизить предел и нижнюю границу определяемых содержаний золота (III) по пику электровосстановления в режиме реального времени при контролируемом потенциале на графитовом электроде. 2 пр., 1 табл., 2 ил.

Кулонометрическая установка с контролируемым потенциалом // 2545318

Изобретение направлено на повышение точности и упрощение конструкции кулонометрической установки с контролируемым потенциалом. Указанный результат достигается тем, что кулонометрическая установка с контролируемым потенциалом, содержащая потенциостат, задатчик потенциала, подключенный к первому входу потенциостата, трехэлектродную электролитическую ячейку, рабочий электрод, которой соединен с общим проводом потенциостата, электрод сравнения соединен со вторым входом потенциостата, а вспомогательный электрод соединен с выходом потенциостата, резисторный преобразователь ″ток-напряжение″, включенный между выходом потенциостата и вспомогательным электродом ячейки, первый и второй развязывающие резисторы, переключатели, интегратор напряжения, блоки регистрации и управления, дополнительно содержит операционный усилитель, переключатель полярности и сдвоенный переключатель с первой и второй группами переключающих контактов, при этом вход переключателя полярности через первый и второй развязывающие резисторы соединен с резисторным преобразователем ″ток-напряжение″, а выход - со входом и общим проводом операционного усилителя, выход которого соединен со входом интегратора напряжения, переключающий контакт первой группы сдвоенного переключателя подключен к выводу резисторного преобразователя ″ток-напряжение″, нормально разомкнутый и нормально замкнутый контакты этой группы сдвоенного переключателя соединены соответственно со вспомогательным электродом электролитической ячейки и с общим проводом, переключающий контакт второй группы сдвоенного переключателя подключен ко второму входу потенциостата, нормально разомкнутый и нормально замкнутый контакты этой группы переключателя соединены соответственно с электродом сравнения электролитической ячейки и с выходом потенциостата, а управляющие входы задатчика потенциала, сдвоенного переключателя, переключателя полярности, операционного усилителя, интегратора напряжения и блока регистрации соединены с соответствующими выходами блока управления. 5 з.п. ф-лы, 5 табл., 1 ил.

Кулонометрическая потенциостатическая установка // 2549550

Изобретение относится к аналитическому приборостроению. Кулонометрическая потенциостатическая установка, содержащая потенциостат, задатчик потенциала, подключенный к первому входу потенциостата, трехэлектродную электролитическую ячейку, рабочий электрод, которой соединен с общим проводом потенциостата, а электрод сравнения - со вторым входом потенциостата, резисторный преобразователь ″ток-напряжение″, включенный между выходом потенциостата и вспомогательным электродом ячейки, блок переключения полярности, подключенный к резисторному преобразователю ″ток-напряжение″, интегратор напряжения, выполненный по схеме интегрирующего преобразователя ″напряжение-частота″ с подключенным на его выходе счетчиком импульсов, блоки регистрации и управления, первый и второй развязывающие резисторы, первый и второй переключатели и эталонный резистор, причем вход и общий провод интегратора напряжения соединены с выходом блока переключения полярности соответственно через первый и второй развязывающие резисторы, а управляющие входы задатчика потенциала, блока переключения полярности, первого и второго переключателей, интегратора напряжения и блока регистрации соединены с соответствующими выходами блока управления. В установку дополнительно введено устройство контроля фонового тока, включающее третий и четвертый развязывающие резисторы и дополнительный интегрирующий преобразователь ″напряжение-частота″, вход и общий провод последнего через третий и четвертый развязывающие резисторы соединены с выходом блока переключения полярности, а выход соединен с блоком регистрации. Изобретение обеспечивает возможность упрощения конструкции потенциостатической кулонометрической установки, что позволило одновременно обеспечить проверку правильности хода процесса электролиза и измерение массы определяемого химического элемента. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ определения платины в рудах методом хронопотенциометрии // 2549554

Изобретение может быть использовано в гидрометаллургии, в различных геологических разработках при поиске и разведке. Способ определения платины в руде методом хронопотенциометрии заключается в том, что платину (IV) переводят в раствор и проводят хронопотенциометрическое определение. При этом согласно изобретению платину (IV) переводят в растворе в фосфатный комплекс и проводят определение ионов платины (IV) на графитовом электроде в перемешиваемом растворе, при контролируемом потенциале минус 0,3 B и с регистрацией отклика на фоновом электролите 0,1 М H3PO4, относительно насыщенного хлоридсеребряного электрода методом добавок аттестованных смесей. Изобретение позволило существенно улучшить метрологические характеристики анализа платины (IV); повысить чувствительность определения до 0,0005 мг/дм3. 2 пр., 1 табл., 2 ил.

Способ стабилизации динамических характеристик кулонометрических гигрометров // 2572064

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и предназначено для измерения объемной доли влаги (ОДВ) в газах. Способ стабилизации динамических характеристик кулонометрических гигрометров заключается в том, что в гигрометре с целью стабилизации динамических характеристик независимо от температуры окружающей среды используется кулонометрическая ячейка, в которой поддерживается постоянной температура сорбента с использованием общего электрода ячейки. Техническим результатом является стабилизация динамических характеристик кулонометрических гигрометров независимо от температуры окружающей среды. 1 ил., 1 табл.

Гигрометр // 2589516

Изобретение относится к области аналитического приборостроения, предназначено для измерения объемной доли влаги в газах, может быть использовано в гигрометрах, основанных на кулонометрическом методе измерения влажности. Гигрометр содержит датчик, включающий блок формирования потока со стабилизатором расхода газа, измерительный канал, в котором установлен кулонометрический чувствительный элемент, источник постоянного тока, измеритель тока электролиза. Для достижения технического результата включен дополнительный источник постоянного тока, который подключается к электродам кулонометрического чувствительного элемента с помощью контактов многопозиционного выключателя общего питания гигрометра. Технический результат заключается в сокращении времени подготовки гигрометра к работе. Данный гигрометр рекомендуется применять в технологиях с прерывистым циклом, имеющим большие перерывы в работе. Наиболее эффективно применение данного технического решения в переносном гигрометре. Это решение увеличивает ресурс основного источника питания, экономит анализируемый газ, гигрометр становится более оперативным и мобильным. 1 ил.