Методы определения анилина в природных и сточных водах

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовая работа

По предмету

Физико-химические методы анализа

На тему

Методы определения анилина в природных и сточных водах



1. Амины

По систематической номенклатуре амины называют путем добавления приставки амин к названию углеводорода. По рациоальной номенклатуре их рассматривают как алкил или ариламины.

Метанамин Этанамин N-Метилэтанамин N-Этилэтанамин

(метиламин) (этиламин) (метилэтиламин) (диэтиламин)

N,N-Диэтилэтанамин 2-Аминоэтанол 3-Аминопропановая

триэтиламин) (этаноламин) кислота

Циклогексанамин Бензоламин N-Метилбензоламин 2-Метилбензоламин (циклогексиламин) (анилин) (N-метиланилин) (о-толуидин)

Гетероциклические амины называют по соответствующему углеводороду вставляя приставку аза-, диаза- или триаза- для обозачения количества атомов азота.



1-Азациклопета- 1,2-Диазациклопета- 1,3-Диазациклопета-2,4-диен 2,4-диен 2,4-диен

1.1 Основность аминов

Аммиак и амины благодаря наличию на их атомах азота неподеленной пары электронов обладают нуклеофильными свойствами, т.е. предоставляют эту пару обедненному электронами атому углерода. Они способны предоставлять ее и протону, т.е. обладать основностью.

Основные свойства аминов (K_b = 10^-4) обусловлены способностью свободных (неподеленных) электронов атомов азота присоединять протон. Подобно аммиаку амины при действии минеральных кислот превращаются в соли:

(22)

Метиламмонийхлорид

Основность аминов тем выше, чем больше электронная плотность на атоме азота (чем выше электронодонорный характер атома азота).

Все простейшие алифатические амины, взаимодействуя с водой, генерируют гидроксид-анион и, следовательно, окрашивают лакмус в синий цвет:

Сравнивать основность аминов можно и по значениям pK_a сопряженных им кислот - аммониевых ионов.

pK_a + pK_b = 14

Чем выше основность амина, тем сильнее он удерживает протон в аммониевом катионе RNH₃⁺ и наоборот.

Алифатические амины - более сильные основания, чем аммиак, поскольку алкильные группы обладают +I-эффектом.

Нуклеофильность и основность аминов изменяются, как правило, симбатно: они уменьшаются с уменьшением электроннной плотности на атоме азота или при его пространственном экранировании и увеличиваются с увеличением электронной плотности на атоме азота или с увеличением его доступности. В качестве примера можно привести основность метиламинов. По силе основности они располагаются в следующий ряд:

(СH₃)₂NH > СH₃NH₂ > (СH₃)₃N >> NH₃

pK_b 3,28 3,36 4,30 4,74 9,42 13,00 13,20

pK_a 10,72 10,64 9,70 9,26 4,58 1,00 0,80

Влияние пространственного фактора на основность и на нуклеофильность аминов наглядно демонстрируется сравнением свойств некоторых вторичных аминов.

Анилин и другие ароматические амины являются слабыми основаниями.

рK_b 3,36 9,42 8,92

1.2 Методы получения аминов

1.2.1 Восстановление нитросоединений

Восстановление ароматических нитросоединений (1.2.3) в сочетании с нитрованием аренов является главным способом получения аминов.

1.2.2 Аммонолиз галогенуглеводородов

Наиболее очевидный путь синтеза аминов заключается в алкилировании аммиака или амина алкилгалогенидами. Однако, при проведении этой реакции возможно многократное алкилирование. Недостатком этой реакции является то, что ее трудно остановить на какой-либо стадии. Первичные амины все же можно получать при использовании большого избытка аммиака, например:

(26)

(27)

бутилбромид бутиламин

Упражнение 8. Напишите продукты реакции аммиака с (а) метилиодидом; (б) этилбромидом, (в) 1-бромбутаном

Упражнение 9. Напишите реакции, позволяющие получить (а) аллиламин из пропена; (б) бензиламин из толуола и (в) этилендиамин из этилена.

Ароматические амины тоже можно получать из арилхлоридов и аммиака, но для этого требуются очень жесткие условия. Однако, если в орто- и пара-положениях к хлору находятся такие сильно электроноакцепторные группы, как нитрогруппа, замещение происходит сравнительно легко, например:

(28)

o-Хлорнитробензол о-Нитроанилин о-Фенилендиамин

Упражнение 10. Предложите схемы получения из бензола (а) о-фенилендиамина; (б) м-фенилендиамина и (в) п-нитроанилина.



1.2.3 Замена гидроксильной группы в спиртах на аминную (алкилирование аммиака и аминов спиртами)

При нагревании спиртов с галогенидами аммония в зависимости от соотношения реагентов могут быть получены первичные, вторичные или третичные амины. Алкилирование анилина обычно ведется спиртами в присутствии кислот, причем получают смесь N-алкил- и N,N-диалкиланилинов:

(29)

Процесс осуществляют также каталитическим путем - пропуская аммиак и соответствующий спирт над Al₂O₃ при 300^оС. Катализ, очевидно, сводится к протонированию спирта активными гидроксильными группами, имеющимися на поверхности катализатора, и реакция протекает, следовательно, по той же схеме, что и в кислой среде.

В промышленности алкилирование аммиака проводится первичными спиртами в присутствии хромита меди или окиси алюминия и других катализаторов при 300^оС. При этом образуется смесь аминов, которую далее разделяют ректификацией.

(30)

Упражнение 11. Напишите реакцию этилового спирта с анилинийхлоридом при нагревании и опишите ее механизм.

Упражнение 12. Напишите продукты реакции этилового спирта с аммиаком в присутствии окиси алюминия при нагревании.

1.2.4 Фталимидный метод Габриэля

Аммонолиз алкилгалогенидов и алкилирование аммика спиртами приводят к образованию смесей аминов, разделение которых представляет большую трудность. Индивидуальные первичные амины можно получать фталимидным методом Габриэля.

фталимид калия N-этилфталимид фталазин-1,4-дион этиламин

Упражнение 13. Напишите реакции получения (а) пропиламина; (б) аллиламина; (в) бензиламина, и (г) 2-фенилэтиламин фталимидным методом Габриэля.

анилин токсичный фотометрический спектральный



2. Фотометрический метод анализа

2.1 Основные законы и формулы

Фотометрический анализ относится к абсорбционным методам, т.е. основан на измерении поглощения света веществом. Он включает спектрофотометрию, фотоколориметрию и визуальную фотометрию, которую обычно называют колориметрией.

Каждое вещество поглощает излучение с определенными (характерные только для него) длинами волн, т.е. длина волны поглощаемого излучения индивидуальна для каждого вещества, и на этом основан качественный анализ по светопоглошению.

Основой количественного анализа является закон Бугера-Ламберта-Бера:

А = ? l c

где

А = -lg (I / I₀) = -lg T - оптическая плотность;

I₀ и I - интенсивность потока света, направленного на поглощающий раствор и прошедшего через него;

с - концентрация вещества, моль/л;

l - толщина светопоглощающего слоя;

? - молярный коэффициент светопоглощения;

T - коэффициент пропускания.

Для определения концентрации анализируемого вещества наиболее часто используют следующие методы:

1) молярного коэффициента светопоглощения;

2) градуировочного графика;

3) добавок;

4) дифференциальной фотометрии;

5) фотометрического титрования.

Метод молярного коэффициента поглощения. При работе по этому методу определяют оптическую плотность нескольких стандартных растворов А_ст, для каждого раствора рассчитывают

? = А_ст / (lс_ст)

и полученное значение ? усредняют. Затем измеряют оптическую плотность анализируемого раствора А_х и рассчитывают концентрацию с_х по формуле

с_х = А_х /(?l).

Ограничением метода является обязательное подчинение анализируемой системы закону Бугера-Ламберта-Бера, по крайней мере, в области исследуемых концентраций.

Метод градуировочного графика. Готовят серию разведений стандартного раствора, измеряют их поглощение, строят график в координатах А_ст - С_ст. Затем измеряют поглощение анализируемого раствора и по графику определяют его концентрацию.

Метод добавок. Этот метод применяют при анализе растворов сложного состава, так как он позволяет автоматически учесть влияние «третьих» компонентов. Сущность его заключается в следующем. Сначала определяют оптическую плотность А_х анализируемого раствора, содержащего определяемый компонент неизвестной концентрации с_х, а затем в анализируемый раствор добавляют известное количество определяемого компонента (с_ст) и вновь измеряют оптическую плотность А_х+ст.

Оптическая плотность А_х анализируемого раствора равна

А_х = ? l c_х,

а оптическая плотность анализируемого раствора с добавкой стандартного

А_х+ст = ? l (c_х + с_ст).

Концентрацию анализируемого раствора находим по формуле:

с_х = с_ст А_х / (А_х+ст - А_х).

Метод дифференциальной фотометрии. Если в обычной фотометрии сравнивается интенсивность света, прошедшего через анализируемый раствор неизвестной концентрации, с интенсивностью света, прошедшего через растворитель, то в дифференциальной фотометрии второй луч света проходит не через растворитель, а через окрашенный раствор известной концентрации - так называемый раствор сравнения.

Фотометрическим методом можно определять также компоненты смеси двух и более веществ. Эти определения основаны на свойстве аддитивности оптической плотности:

А_см = А₁ + А₂ + …+ А_n

где А_см - оптическая плотность смеси; А₁ , А₂, А_n - оптические плотности для различных компонентов смеси.

Фотометрические методы анализа применяются для контроля разнообразных производственных процессов. Эти методы могут быть применены для анализа больших и малых содержаний, но особенно ценной их особенностью является возможность определения примесей (до 10^-5...10^-6%). Методы абсорбционной спектроскопии используют в химической, металлургической, фармацевтической и других отраслях, а также в медицине и сельскохозяйственном производстве.

Промышленностью выпускаются приборы для абсорбционной спектроскопии: колориметры, фотометры, фотоэлектроколориметры, спектрофотометры и т. д., в которых используют различные комбинации осветителей, монохроматоров и приемников света.

2.2 Выбор спектральной области для фотометрических измерений

Чувствительность и погрешность фотометрического определения зависят от выбранного интервала длин волн поглощаемого света. Оптимальная спектральная область, в которой проводят фотометрические измерения, определяется спектрами поглощения фотометрируемого комплекса и применяемого реагента. При этом встречаются следующие основные варианты

1. В рассматриваемой области спектра фотометрический реагент света не поглощает (спектры поглощения не перекрываются).

В этом случае измерение оптической плотности фотометрируемого раствора желательно производить в той области спектра, в которой поглощение света определяемым соединением является максимальным. Это дает возможность провести количественное определение с наибольшей чувствительностью и меньшей погрешностью.

Рассмотрим влияние результатов измерения оптической плотности раствора при разных длинах волн на чувствительность и погрешность фотометрического определения. Допустим, что рассматриваемый комплекс имеет спектр поглощения, показанный на рис. 1, а. Выбирают участки спектра, где анализируемое соединение поглощает лучи максимально (при л = = 550 нм) и минимально (при л = 640 нм). Затем, приготовив окрашенные растворы с различными концентрациями так, чтобы с₁ < с₂ < с₃, измеряют их оптические плотности при л_макс и л_мин.

Рис. 1. Сравнение погрешности фотометрического определения при разных длинах волн поглощаемого света:

а -- спектры поглощения растворов, б -- зависимость А от с при л_макс и л_мин

Для обеих длин волн строят графическую зависимость оптической плотности от концентрации раствора определяемого вещества (рис. 14.4.6, б). Из рисунка видно, что при изменении концентрации вещества в интервале от с₁ до с₂ (Дс) соответствующее ему изменение оптической плотности ДА будет гораздо больше при л_макс, чем при л_мин. Так как практическая погрешность измерения оптической плотности раствора приблизительно одинакова, то изменение концентрации Дс (погрешность определения) будет гораздо больше при л_мин, чем при л_макс. Угловой коэффициент зависимости , характеризующий чувствительность определения, будет значительно выше при л_макс, чем при л_мин. К такому же выводу приводит анализ уравнения основного закона светопоглощения A = еcl. Продифференцировав это выражение по с, получают

,

т. е. с изменением концентрации Дс изменение оптической плотности ДА фотометрируемого раствора тем больше, чем больше молярный коэффициент поглощения фотометрируемого соединения, а е всегда является наибольшим при л_макс.

В качестве примера можно привести оценку погрешности определения концентрации раствора диэтилдитиокарбамината меди, спектр поглощения которого представлен на рис. 14.4.7 при л = 436 нм и л = 540 нм. Зависимость оптической плотности от концентрации раствора диэтилдитиокарбамината меди при этих длинах волн показана на рис. 14.4.8. Если измерение оптической плотности раствора производить при 436 нм, т.е. при л_макс, то из рис. 14.4.8 видно, что погрешность измерения оптической плотности ДА = ± 0,01 обусловливает погрешность (ошибку) при определении концентрации раствора меди, равную ± 0,01 мкг/мл. При 540 нм та же погрешность в измерении оптической плотности (± 0,01) обусловливает ошибку при определении концентрации раствора уже ± 0,05 мкг/мл, т. е. ошибка определения концентрации раствора меди при л = 540 нм в 5 раз больше, чем при л = 436 нм.

· условиях, при которых строился градуировочный график.

Статистическая обработка всех результатов при построении градуировочного графика и растворов проводится согласно методикам, описанным в разделе 2.

Фотоэлектроколориметры

Фотоэлектроколориметры предназначены для измерения коэффициентов пропускания или оптической плотности растворов. Современные приборы позволяют проводить измерения в видимой области спектра (400-760 нм) и в примыкающих к ней ультрафиолетовой (300-400 нм) и инфракрасной (760-1000 нм) областях. Приемниками излучения являются фотоэлементы разных типов, монохроматорами -- светофильтры с шириной полосы пропускания 10-15 нм (интерференционные светофильтры) или 30-50 нм (абсорбционные светофильтры). Спектральные характеристики светофильтров приводятся либо в виде графической зависимости пропускания от длины волны, либо в виде таблиц с указанием длины волны, соотвеетствующей максимальному пропусканию данного светофильтра. В последних моделях колориметров, например КФК-3, в качестве монохроматоров применяют дифракционные решетки.

Принцип работы фотоэлектроколориметров состоит в сравнении интенсивности потоков света, прошедшего через растворитель (I₀) и через исследуемый раствор (I).

Однолучевые фотоэлектроколориметры

Среди отечественных приборов этого типа последними моделями являются фотоэлектроколориметры КФО и КФК.

КФО -- колориметр фотоэлектрический однолучевой -- предназначен для измерения коэффициентов пропускания прозрачных сред в видимой области спектра.

На рисунках представлены оптическая схема прибора, его внешний вид, характеристика светофильтров; в таблице -- перевод значений светопропускания в значения оптической плотности (см. ниже).

Рис. 2. Оптическая схема фотоэлектроколориметра КФО:

1 -- источник света; 2 -- светофильтр; 3 -- конденсор;4 -- шторка для перекрытия светового потока; 5 -- фотометрический клин; 6 -- фотоприемник;7 -- защитное стекло кюветной камеры; 8 -- кюветы

Рис. 3. Внешний вид фотоэлектроколориметра КФО:

1 -- ручка смены светофильтров;2 -- ручка перемещения кювет;3 -- ручка установки 100%-го светопропускания;4 -- ручка установки нуля;5 -- крышка кюветного отделения



3. Источники образования аминов

К основным источникам образования и поступления в природные воды аминов следует отнести:

1. декарбоксилирование при распаде белковых веществ под воздействием декарбоксилаз бактерий и грибов и аминирование;

2. водоросли;

3. атмосферные осадки;

4. сточные воды анилино-красочных предприятий.

Амины присутствуют преимущественно в растворенном и отчасти в сорбированном состоянии. С некоторыми металлами они могут образовывать довольно устойчивые комплексные соединения.

Амины токсичны. Обычно принято считать, что первичные алифатические амины токсичнее вторичных и третичных, диамины токсичнее моноаминов; изомерные алифатические амины более токсичны, чем алифатические амины нормального строения; моноамины с большей вероятностью обладают гепатотоксичностью, а диамины - нефротоксичностью. Наибольшей токсичностью и потенциальной опасностью среди алифатических аминов характеризуются непредельные амины из-за наиболее выраженной у них способности угнетать активность аминооксидаз [6].

Амины, присутствуя в водных объектах, отрицательно влияют на органолептические свойства воды, могут усугублять заморные явления.

3.1 Амины, летучие с паром

Фотометрический метод

Сущность метода. Предлагаемый метод применим для суммарного определения отгоняющихся с водяным паром аминов различных классов: алифатических и ароматических, первичных, вторичных и третичных.

Не определяются метиламин и некоторые замещенные амины: (дибензиланилин, дифениламин) и, естественно, неотгоняемые с паром амины (например, бензидин, диамины).

Мешающие вещества. Кроме аминов с сульфофталеинами реагируют с образованием окрашенных продуктов пиперидин, хинолин, пиридин и их производные, а также некоторые алкалоиды.

Если анализируемая вода содержит только один какой-либо летучий амин (или несколько, но один из них преобладает), то калибровочный график строят по этому амину, в противном случае график строят по диэтиламину. Растворяют 15,59 г диэтиламина солянокислого или 10,44 г диэтиламина (основания) в воде (при растворении основания диэтиламина прибавляют 12 мл концентрированной соляной кислоты) и разбавляют дистиллированной водой до 1 л; полученный раствор содержит 2 грамма аминного азота в 1 л.

Рабочий раствор. Отбирают 5 мл основного стандартного раствора и разбавляют дистиллированной водой до 1 л. Полученный раствор содержит 10 мг аминного азота в 1 л.

Нитратный буферный раствор, рН = 3,5. В мерную колбу вместимостью 500 мл помещают 10,5070 г лимонной кислоты, приливают 100 мл 1 н. раствора едкого натра, разбавляют дистиллированной водой до метки. Переносят 234 мл Полученного раствора в другую колбу вместимостью 500 мл, доводят до метки 0,1 н. соляной кислотой и перемешивают.

Калибровочный график. Отбирают микробюреткой 0; 0,2; 0,4, 2,0- мл рабочего стандартного раствора диэтаноламина, что отвечает содержанию 0; 2; 4, ..., 20 мкг аминного азота, и разбавляют в центрифужных пробирках до 2,0 мл. Затем прибавляют раствор бромкрезолового пурпурного, хлороформ и продолжают, как при анализе пробы. По результатам измерения оптической плотности строят кривую в координатах содержание аминного азота, (в, мкг) -- оптическая плотность.

Ход определения. В перегонную колбу, вместимостью 500 млг

Помещают 75 г едкого натра и через воронку вливают такой объем линолизируемой пробы, чтобы в нем содержалось от 4 до 40 мг аминов в расчете на азот. Затем через ту же воронку наливают дистиллированную воду, чтобы заполнить приблизительно половину колбы. В приемник прибора наливают 15 мл 1 н. соляной кислоты. Конец трубки холодильника должен быть погружен в соляную кислоту. Перегоняют в приемник приблизительно 150 мл дистиллята.

Затем отгон переливают в фарфоровую чашку, прибавляют 0,5 мл 0,1 н. раствора серной кислоты и выпаривают на водяной бане досуха, но не пересушивая остатка. Остаток растворяют в 4 мл буферного раствора, отбирают пипеткой 2 мл полученного раствора, переносят в центрифужную пробирку, снабженную притертой пробкой, приливают 0,5 мл раствора бромкрезолового пурпурного, 4 мл хлороформа, взбалтывают 2 мин, затем центрифугируют 10--15 мин и переносят в маленькую делительную воронку для отделения слоя хлороформа.

После разделения слоев окраска хлороформного слоя не изменяется 30--40 мин. Отобрав (не позже чем через 20 мин) 3,5 мл хлороформного слоя в градуированную пробирку, снабженную притертой пробкой, добавляют 0,5 мл хлороформа, перемешивают, переносят в кювету фотоколориметра или спектрофотометра с толщиной слоя 1 см, закрывающуюся крышкой, измеряют оптическую плотность по отношению к хлороформу и по калибровочному графику находят содержание азотааминов.

3.2 Амины тяжелые, содержащие более 10 атомов углерода в молекуле

Алифатические амины, содержащие более 10 атомов углерода и молекуле, применяют в процессе флотации руд черных металлов. Технический их препарат (АНП) содержит 60--65% гидрохлоридов алифатических аминов (преимущественно первичных). В процессе флотации алифатические амины частично переходят в сточные воды могут загрязнять водоемы.

Для определения содержания алифатических аминов в сточных подах предлагается два метода: фотометрический с пикриновой кислотой, которым можно определять очень малые количества алифатических аминов, не требующий предварительной отгонки, тетриметрический, в котором сточная вода непосредственно титруется раствором анионоактивного ПАВ,

Фотометрический метод с применением пикриновой кислоты

Сущность метода. Растворы пикриновой кислоты в сухом толуоле почти не окрашены, растворы солей пикриновой кислоты и алифатических аминов окрашены в желтый цвет. Наиболее интенсивную окраску дают соли первичных аминов, слабее окрашены толуольные растворы солей вторичных и третичных аминов. Для получения толуольного раствора аминов, содержащихся в сточной воде, сначала из подкисленной пробы отгоняют с паром кислотные и нейтральные органические вещества, затем подщелачивают пробу, извлекают из нее амины диэтиловым эфиром, отгоняют эфир и растворяют остаток в сухом толуоле.

Ход определения. Отбирают такой объем анализируемой сточной воды, чтобы в нем содержалось от 0,01 до 0,4 мг аминов, помещают в круглодонную колбу, приливают по 5 мл соляной кислоты на каждые 100 мл анализируемой сточной воды и перегоняют с водяным, паром, собирая 200--500 мл отгона. (Этот отгон может служить для определения других компонентов сточной воды, в частности, соснового масла, которое обычно применяют вместе с аминами в процессе флотации руд.) Из остатка в колбе выделяют эфиром алифатические амины, как описано выше, но не взвешивая колбу с эфирной вытяжкой, отгоняют эфир и растворяют остаток в2--3 мл сухого толуола.

В калиброванную пробирку, снабженную притертой пробкой» наливают 5 мл раствора пикриновой кислоты в толуоле, прибавляют полученный раствор аминов в толуоле и разбавляют сухим толуолом до 10 мл. Через 30 мин определяют оптическую плотность полученного раствора в кювете с толщиной слоя 1 см прил = 413 нм. Во вторую кювету фотометра наливают холостой раствор (5 мл раствора пикриновой кислоты, разбавляли сухим толуолом до 10 мл).

Содержание алифатических аминов в пробе находят по калибровочному графику, для построения которого в калиброванные пробирки наливают по 5 мл раствора пикриновой кислоты в толуоле, приливают различные объемы (от 0,1 до 4 мл) рабочего стандартного раствора аминов (что соответствует их содержанию от 0,01 до 0,4 мг), доливают каждую пробирку до 10 мл сухим толуолом и через 30 мин определяют оптические плотности полученных окрашенных растворов, как при анализе пробы.

Молярный коэффициент поглощения окрашенных растворов ра* вен 3,5-103 при расчете на среднюю молекулярную массу алифатических аминов, равную 213. Окраска растворов устойчива 48 ч.

Другие органические вещества, обычно встречающиеся в указанных сточных водах, определению не мешают.

Титриметрический метод

Сущность метода. Первичные алифатические амины образуют с эозином соли, которые растворяются в органических растворителях с образованием растворов, окрашенных в розовый цвет. Сам эозин, растворяясь в тех же растворителях, их не окрашивает.

В предлагаемом методе к сточной воде, содержащей первичные амины, прибавляют раствор эозина в тетрахлориде углерода, взбалтывают (тетрахлорид углерода окрашивается в розовый цвет) и титруют установленным раствором анионоактивного ПАВ. При титровании происходит замещение эозина в его соединениях в аминами анионом применяемого ПАВ. Продукт этого замещения» как и выделяющийся свободный эозин, в среде тетрахдорида углерода бесцветен, поэтому в конечной точке титрования слой тетрахлорида углерода обесцвечивается. После каждого добавления титрующего раствора смесь надо энергично взбалтывать.

При титровании раствором анионоактивного ПАВ указанной ниже концентрации можно определять 0,5 мг/л аминов и больше без предварительного их выделения из сточной воды. Если концентрация аминов в анализируемой сточной воде ниже 0,5 мг/л, ее можно повысить предварительным упариванием.

Мешающие вещества. Сосновое масло, а также те нейтральные органические соединения, которые, входят в состав технического препарата алифатических аминов (АНГЛ), окраски, с эозином не дают и, следовательно, не мешают определению.

Одновременно с алифатическими аминами титруется анилин (возможно, и другие амины ароматического ряда). Метод может быть использован для определения анилина в водных растворах.

Ход определения, В калиброванную пробирку вместимостью 20 мл, снабженную притертой пробкой, наливают 5 мл анализируемой нейтральной или слабокислой сточной воды. Если сточная вода имеет щелочную реакцию, ее предварительно нейтрализуют 0,1 н. раствором кислоты. Необходимый объем кислоты находят титрованием другой порции сточной воды с метиловым оранжевым. Затем приливают 1 мл раствора эозина и 0,1 мл буферного раствора. Закрыв пробирку пробкой, встряхивают ее 30с и дают жидкости расслоиться. Нижний слой органического растворителя окрашивается в розовый цвет. Следует отметить, что расслоение в начале титрования происходит медленно, но при приближении к конечной точке оно ускоряется.

Титруют раствором анионоактивного ПАВ, приливая его маленькими порциями из микробюретки, сильно встряхивая содержимое пробирки после каждого прибавления реактива до тех пор, пока нижний слой не обесцветится.

Рекомендуется пользование раствором-свидетелем, для приготовления которого 5 мл дистиллированной воды приливают все реактивы.

Расчет. Содержание аминов в мг/л вычисляют по формуле

Если титр был установлен не по выделенным аминам, а непосредственно по навеске препарата АНП, то вводят соответствующую поправку на содержание аминов в препарате АНП.

Метод чувствителен, поскольку молярный коэффициент поглощения образующегося в тетрахлориде углерода окрашенного в розовый цвет соединения равен 4,6-10s.

Изобретение относится к технологии сорбентов, а именно сорбентов для очистки сточных вод от анилина.

Известен способ получения сорбента путем измельчения электродного пекового кокса [Пилипенко И.Г. Установка для очистки конденсата. - "Кокс и химия", 1961, N 5, с. 58-59].

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения сорбента для очистки конденсата водяного пара от масел путем пропитки электродного пекового кокса водным раствором триполифосфата натрия [А.с. СССР N 801873, 07.02.81. Бюллетень N 5, прототип].

Однако степень поглощения ароматических аминов, а именно анилина из сточных вод сорбентом, полученным данным способом, невелика.

Цель предлагаемого изобретения - повышение степени поглощения анилина из сточных вод.

Сущность изобретения заключается в том, что электродный кокс пропитывают раствором глинозема Al₂O₃ в расплавленном криолите Na₃AlF₆ состава 6-8% Al₂O₃ и 94-92% Na₂AlF₆ и 8-10 мас. % в криолите смеси AlF₃, CaF₂ и MgF₂ при температуре 800-950^oC.

Данные условия соответствуют условиям работы анодных электродов в процессе производства алюминия.

Технология способа состоит в следующем: электродный кокс марки КЗ, спрессованный в блоки, помещается в ванны с раствором глинозема в расплавленном криолите состава 90-92 мас. % Na₃AlF₆ состава 6-8% Al₂O₃ и 94-92% Na₂AlF₆ и 8-10 мас. % в криолите смеси AlF₃, CaF₂ и MgF₂. Катодом служит подина ванны с вышеуказанным раствором, анодом являются блоки из электродного кокса. Плотность тока на аноде 0,8 ± 0,1 А/см², на катоде 0,45 ± 0,05 А/см², сила тока 130 ± 10 кА, рабочее напряжение 4,3 ± 0,1 В. Электролиз протекает при температуре 800-950^oC.

В процессе электролиза кокс (анод) подвергается пропитке (модифицированию) расплавленными фторидами металлов. Отработанные электроды извлекают из ванны, измельчают и используют как сорбент.

Полученный предлагаемым способом сорбент испытывался при различных концентрациях анилина для проверки неизменности сорбционной емкости при малых концентрациях, что очень важно при очистке сточных вод с малыми концентрациями и следами анилина.

Пример 1.Спрессованный кокс марки КЗ в качестве анода помещают в ванну с раствором глинозема в расплаве криолита состава 90% Na₃AlF₆ и 10% смеси AlF₃, CaF₂ и MgF₂. Плотность тока на аноде 0,8 ± 0,1 А/см², на катоде 0,45 ± 0,05 А/см², сила тока 130 ± 10 кА, рабочее напряжение 4,3 ± 0,1 В. Процесс протекает при температуре 800-950^oC. После пропитки анод из спрессованного кокса марки КЗ извлекают из ванны, выдерживают на воздухе при нормальных условиях не менее суток, измельчают до фракции 1-4 мм и используют в качестве сорбента.

Определение сорбционной способности полученного сорбента проводили при нормальных условиях путем перемешивания в 100 мл 1%-ного водного раствора анилина, при соотношении кокс : анилин, равном 1 : 1, в течение 1 часа. По изменению количества анилина в растворе определяли емкость сорбента.

Литература

Фритц Дж., Гьертде Д., Поланд К. Ионная хроматография. М.:Мир. 221 с.

Шпигун О.А, Золотов Д.А. Ионная хроматография и её применение в анализе вод. Издательство МГУ, 1990. - 150c.

Несмеянов А.И., Несмеянов Н. А. Основы органической химии. М: Изд. Химия. 1983. Т.2. С.169 - 180.

Карпов Ю.А., Савостин А.П. Пробоподготовка в экологическом анализе. М.:Бином, 2003. - 235с.

Другов Ю.С. Экологическая аналитическая химия. С.-Пб.: Анатолия, 2002. - 468 с.

Основы аналитической химии / Под ред. Ю.А. Золотова. В 2-х т. М.: Высш. шк., 2000. - 345 с.

Основы аналитической химии. Практическое руководство / Под ред. Ю.А. Золотова. М.: Высш. шк., 2001. - 249 с.

Кунце У., Шведт Г. Основы качественного и количественного анализа / Пер. с нем. М.: Мир, 1997. - 321 с.

Пилипенко А.Т., Пятницкий И.В. Аналитическая химия. В 2-х т. М.: Химия, 1990. - 450 с.

Юинг Г. Инструментальные методы химического анализа / Пер. с англ. М.: Мир, 1989. - 427 с.

Дерффель К. Статистика в аналитической химии / Пер. с нем. М.: Мир, 1994. - 341 с.

Кузьмин Н.М., Золотов Ю.А. Концентрирование следов элементов. М.: Наука, 1988. - 237 с.

Москвин Л.Н., Царицына Л.Г. Методы разделения и концентрирования в аналитической химии. Л.: Химия, 1991. - 364 с.

Тельдеши Ю. Радиоаналитическая химия / Пер. со словац. М.: Энергоатомиздат, 1987. - 267 с.

Шараф М.А., Иллмен Л., Ковальски Б.Р. Хемометрика / Пер. с англ. Л.: Химия, 1989. - 223с.

Айвазов Б.В. Введение в хроматографию. М.: Высш. шк., 1983. - 349 с.

В.Н. Филимонов, С.И. Сирицо, Л.Н. Балятинская Внеколоночное образование ионной пары для разделения смеси карбоновых и оксикислот методом ион-парной вэжх.

Суслова А.Д., Корнилов С.Н., Ившин Н.В., Ившина Т.Н. Определение полифенольных соединений подвидов подорожника большого.

Анализ объектов окружающей среды /под ред. Р. Сонияси. М.: Мир, 1993.

Августинович О.В., Наумова Л.Б., Хустенко Л.А. , Шелковников В.В. Использование ионообменного разделения при определении мышьяка в природных объектах методом ИВА.

Давыдова Н.Н., Заболотная А.А., Сергеева Л. В. Электроды с откликом на некоторые лекарственные препараты.

Шуталева Е. А. Особенности распределения форм тяжелых металлов в поверхностных водах озера Кучак.

http://www.eliks.ru

Размещено на Allbest.ru