Способ количественного определения алкилбензолсульфонатов

 

Изобретение относится к аналитической химии, в частности к способу количественного определения алкилбензолсульфонатов. Цель изобретения - повышение селективности способа. Анализ ведут обработкой пробы фосфатным буферным раствором с PH 7,25-7,55, раствором полиэтиленгликоля с мол.мас. 1500, красителем нейтральным красным с последующим фотометрированием окрашенного раствора при длине волны 510-520 нм. Определению не мешают алкилсульфаты и алкилсульфонаты. Чувствительность способа 5 мкг/мл. 7 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

А1

„„Я0„„1575107 (gI)g С 01 М 21/78

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (2! ) 4447427/31-04 (22) 30,05,88 (46) 30.06.90. Бюл. К - 24 (71) Харьковский государственный университет им, А.M,Ãîðüêîãî и Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт поверхностно-активных веществ (72) Н.О.Мчедлов-Петросян, С,A.It!aïoâàлов, П.A,Ïåðîâ, Е.И.Маркова и А,П.Рудой (53) 543 ° 42.062(088 ° 8) (56) К.Toel, Н.Fuj ii, Spectrophotometric determination of traces of

anionic Surfactants with methylene

blue derivatives, Anal, Chim, Acta, v,9О, 1977, р.319-322, К.ОЪа, К.Miura, Н.Sekiguchi, R. agi, А.Mori, Microanaiysis of anionic surfactants in waste water Ъу infrared spectroscopy, water Res., v.10, К - 2,1976, р. 149-!55.

Изобретение относится к аналитической химии„ а именно к способам количественного определения алкилбенэолсульфонатов (АБС), Целью изобретения является повышение селективности способа, Пример 1, Приготовление реактивов, Фосфатные буферные растворы готовят смешением соответствующих количеств однозамещенных и двузамещенных фосфатов калия и растворением их в воде, Для приготовления 1 л 0,6 М буферного раствора с рН 7,40 берут

2 (54) СПОСОБ КОЛИЧЕСТВЕННОГО ОПРЕДЕЛЕ-НРЯ ЛЛКИЛБЕНЗОЛСУЛЬФОНАТОВ (57) Изобретениеотносится к аналитической химии, в частности к способу количественного определения алкилбензолсульфонатов, !!ель изобретения повышение селективности способа. Анализ ведут обработкой пробы фосфатным буферным раствором с рН 7,25-7,55, раствором полиэтиленгликоля с мол,мас, 1500, красителем — нейтральным красным с последующим фотометрированием окрашенного раствора при длине волны

510-520 нм. Определению не мешают алкилсульфаты и алкилсульфонаты. Чувствительность способа 5 мкг/мл. 7 табл.

9,7064 ч !1а НРО 2Н О и 0,1651 ч

КН РО4 помещают в мерную колбу на 1 л и доводят до метки дистиллированной водой.

Раствор нейтрального красного готовят растворением 0,05 r красителя в 500 мл дистиллированной воды и фильтруют через фильтр "белая лента", Раствор стабилизатора, В качестве стабилизатора используют 0,6%-ный раствор полиэтиленгликоля (ПЭГ) с мол. мас. 1500, Стандартный раствор определяемого додецилбенэолсульфоната Щ БС), Раст 1575107. воряют точную навеску примерно 0,180 r ДЦБС в 80 мл дистиллированной воды, !, раствор переносят в мерную колбу на

100 мл и доводят дистиллированный во5 дой до метки. Полученный раствор разбавляют в 10 раз.

Построение градуировочного графика, В мерную колбу на 25 мл приливают

5 мл буферного раствора, 0,4 мл раст- 10 вора красителя, 3 мл раствора стаби-! .. лиэатора, порцию стандартного раствора

ДДБС (последовательно от 1 до 7 мл в каждую колбу) доводят дистиллированной водой до метки и перемешивают, Полученные растворы спектрофотометрируют при длине волны, соответствующей максимуму полосы поглощения

510 нм, в кюветах (5 см) относительно раствора сравнения, приготовленного таким же образом, но не содержащего ДДБС. Строят градуировочный график, откладывая по оси ординат значения измеряемой оптической плотности, а по оси абсцисс — объем 2 добавляемого раствора ДДБС, Статистические параметры уравнения градуировочного графика определяют с помощью метода наименьших квадратов.

Ход анализа. 30

В мерную колбу на 25 мл помещают

5 мл буферного раствора, 0,4 мл раствора красителя, 3 мл раствора стабилизатора и водный раствор анализируемой пробы, содержащий определяемый

ДЦБС в таком количестве, чтобы его

35 содержание в фотометрируемом растворе было не менее 5 мкг/мл (1,4 ° 10 моль/л) .

Затем поступают так, как описано при построении градуировочного графика, Искомую концентрацию ДЦБС оценивают с помощью уравнения градуировочного графика.

В табл,1 приведены исходные,цанные для построения градуировочного графика, а в табл,2 — значения параметров его уравнения.

Величина предела обнаружения ДЦБС (для минимального инструментального значения оптической плотности, принятого равным 0,010).m„„„=(A мин +

+0,0354)/0,074 О,б мл, что соответствует ж 4,4 мкг/мл, Как видно из табл,1 и 2 при рН больше 7,55 краситель преимуществен55 но существует в виде нейтральных частиц, не способных к взаимодействию с АБС„ с появлением полосы поглощения, характеризующейся 9 с»„ =510 нм.

Даже при больших содержаниях АБС ! в спектре раствора красителя проходят несущественные изменения. Измеряемая величина оптической плотности А принимает малые значения.

При этом не наблюдается отчетливо выраженной про*орциональности между содержанием АБС и величиной А анализируемого раствора (величина коэффициента корреляции не превышает

О, 975), величина m „ „более 14 мкг/мл.

При рН меньше 7,25 в спектре красителя наблюдается интенсивная полоса поглощения с максимумом 530 нм, принадлежащая катиону нейтрального красного. Добавки АБС и в этом случае не вносят существенных спектральных изменений А.

Величина m м „ также не ниже

14 мкг/мл, Поскольку большие содержания АБС вызывают малые. изменения оптической плотности, ухудшается также точность определения.

Таким образом, только при условии одновременного существования катионных и анионных частиц красителя (7, 25 < рН < 7, 55) спектральные изменения красителя происходят наиболее существенным образом, что обеспечивает наименьшую величину m „д„ Из числа известных и наиболее применяемых буферных систем в интервале рН водного раствора 7,0-7,б приемлемс использование только фосфатной буферной смеси, поскольку в этом случае величина буферной емкости больше, чем для других буферных смесей.

Боратная смесь в этой области рН обладает слабым буферным действием и, следовательно, хуже стабилизирует требуемое значение рН.

Использование универсальной буферной смеси также нецелесообразно,так как она содержит компоненты (уксусную, борную кислоты), способные оказывать неблагоприятное влияние на спектр катионной формы нейтрального красного и на взаимодействие ПА — краситель.

В табл.3 и 4 приведены результаты опытов по влиянию длины волны на оптическую плотность анализируемых растворов и параметры уравнения градуировочных графиков.

Как видно из табл.4, предел обнаружения минимальный при длинах волн

510-520 нм.

1575107

Для определения АБС с наибольшей чувствительностью и точностью необходимо, чтобы АБС был в небольшом избытке к красителю, Так, в интервале концентраций

ДДБС от 2 ° 1 О до 2. 1 0 моль/л достаточно создать, как следует из данных табл.5, в фотометрируемом растворе концентрацию красителя от 6,5» х 10 до,9,7 IO моль/л. Это и реа.лиэовано в приведенных примерах, где содержание нейтрального красного составляет 8,7 ° 10 моль/л.

Наличие в системе нейтральный крас-15 ,ный — АБС стабилизатора полиэтиленгликоля практически не влияет на чувствительность способа, поскольку абсолютная величина оптической плотности раствора (см.данные табл,6) в при- 2Р сутствии стабилизатора не увеличивается.

Роль ПЭГ сводится к предотвращению резкого уменьшения величины оптичес кой плотности А фотометрируемого раст-25 вора во времени и, тем самым, к повышению воспроизводимости определения.

Наилучшим образом предотвращает уменьшение А раствор ПЭГ с мол„мас. 1500 (относительное понижение А эа первые 30

10 мин не более 3,4 за 60 мин—

6,5%). Испытанный для этой цели поливиниловый спирт (ПВС) также может в некоторой степени предотвращать понижение А (относительное понижение А 35 за первые 10 мин 5,4Х, эа 60 мин—

17,2 ). Но он оказался менее пригодным с практической точки зрения, поскольку в его присутствии с алкилсульфатами и алкилбензолсульфатами, 4р как правило сопутствующими АБС в анализируемых объектах, легко образуется муть.

Из представленных в табл.6 данных следует, что наименьшее ослабление 45 окраски раствора наблюдается в случае 0,07Х-ной концентрации ПЭГ (п р им е р 1: 3 мл 0,6Х-ного раствора

ПЭГ разбавляют до 25 мл). При этом за время, достаточное для осуществле- 5р ния измерения А (5-!О мин с момента приготовления раствора), она изменяется не более, чем на 3,4 .. При увеличении содержания ПЭГ в фотометрируемом растворе стабилизирующее дей- 55 ствие не усиливается, но в спектре наблюдается батохромное смещение иден— тифицируемой полосы поглощения, затрудняющее осуществление анализа.

Пример 2. Определение АБС в сульфонолах — промышленно выпускаемых СПАВ. В сульфоноле марки А содержится до 35-40 АБС, а в сульфоноле марки Б — до 42-45Х, Навеску соответствующей марки сульфонола 0,15 г (m) растворяют в Моде доводят объем раствора до 100,0 мл о (U) . Из полученного раствора отбирают аликвоту Vx (мл) и помещают в мерную колбу на 25 0 мл (V), Затем в нее добавляют 5 мл буферного раствора с рН 7, 40 (фосфатный), О, 40 мл раствора нейтрального красного (концентрация 5,4 ° 10 " моль/л), стабилизатор пополиэтиленгликоль (3 мл Q,6 -ного раствора) и воду до метки. Полученный раствор тщательно перемешивают и фотометрируют в кюветах (5 см) относительно раствора сравнения, в котором отсутствует ПАВ . Для определения содержания АБС в фотометрируемом растворе используют уравнение градунровочного графика. Так как свободный член уравнения — статистический нуль, то оно оно имеет следующий вид:

А = 7,40 !0,- V> где А — оптическая плотность раствора; — объем раствора стандартного вещества (ДЦБС), добавляемого в мерную колбу, мл.

Поскольку 1 мл стандартного раствора ДПБС создает в фотометрируемом растворе концентрацию 7,28 10 г/л (см,табл,l), то уравнение градуировочного графика пример вид:

А=7,40-10 С/(7,28 ° 10 ) где С вЂ” концентрация ДДБС в фотометрируемом растворе, г/л (приер I,таб"1 2) о

В исходном растворе (V) концентрация (г/л) искомого,АБС

Сд=и ° m10 /V

-2 где n — содержание ЛБС в сульфополе,Х;

m — навеска сульфонола, г;

V — вместимость колбы„ л.

С другой стороны, концентрация

АБС (рассчитанная по ДДБС-стандарту1 в фотометрируемом растворе составит:

Сдес =7,28 ° 10 ° А/(7„4.10 г/л> а в первоначальном растворе V с учетом разбавления о -2

Сдлс =7,28 10 A U/(7,40 ° 10 V) г/л где Ч вЂ” объем мерной колбы, мл, Таким образом, и m. ) 0 2 /V=7, 28 ° 10 А.Ч/(7,40» .10- Ч„) 1575107

Учитывая, что U 0,100 л, V=25,0 мл, получим искомую величину

n:п10 . А/(4ь066) ш-V> )

Полученные данные представлены в табл.7, Из данных табл,7 следует, что относительное стандартное отклонение искомой величины для марок А и Б составляет соответственно 1,15 и Оь977, а содержание АБС вЂ” 37,9+0,5 и 4 ь7+

2f 4Х.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет селективно определять а1пкилбенэолсульфонаты беэ предварительного отделения от других анионактивных поверхностно-активных веществ, например алкилсульфатов, алкилТаблица 1

Оптическая плотность вналиэируемого раствора при толщине погло)чаю)пего е слоя 5 см (длина волны 510 нм) при рН

К)эличество добавляе-! мого стан.дартного раствора

Д ЦБС) V

)!л

Содержание 11ДБС в фотомет рируемом растворе, г/мл в вликво7,25 7,55 7,60, 7,40

7,65 7,70

7) 2O .,7,15

0,002 О)002 -0,004

0,0!2 0 005 0)003

0,027 0,008 0,006

0,044 -0,010 0,010

0,096 0)013 0 013

0,130 0)015 0,0!6

0)153 O)014 0)016

О, 005 о,ого

0)038

О,ОВ! о,1гз

0,155

0,192 о,оог

0,012

О; 024

О, 112

0,162

О,202

0,270

О,OO2 о,оов

O,ÎÎ2Î

О, 083

Ol l 21

О, 167

О, 212

О, 002

0,004

О,ОО9

О,O14

О,О22 о,озг

0,039

7,28 10

1,46 1(Г

2,18 10

2,91 10

3,64 10

4,?4 10

5,84 10

1,82 lo

3,64 10

5,46 10

7,28 1Î

9, 10 10

1, 06 1(Г

1,46 lo

0,035

О;145

0,187

О, 197

О, 350

0,418

0,488

1,О г,о

3,0

4,О

5,0

6,0

7,Î! ь

Каждое вначение - среднеарифметический реэультат трех параллельных иэмерений

Таблица 2 редине квадратичные тклонения

Пример р11

Уравнение

Коэффициент корреляции

Предел обнаружения

ДЦБС

О1 )))ИН ь мкг/мл вободного коэффицилена еита регрессии

2,79 10 6,24 10

0,983 4,4

1 7,40

2 7,15

2ь47 10

5,51 10

0,982 22 0

1 ь63 10 Зь 60 10

2,07 10 4,62 10

3 7,20

0,977 14,1

14.0

0,977

0,990 12,0

0;975 14)0

0,968 33,4

0,971 34,0

2, I l "10

9,45 10

1,23 10

1,1? 10

1,64 )О

2ь80 10

2,50 10

=4.

3,67 ° 10

4 7,25

5 7,55 б 7,60

7 7,65

8 7,70

A= -3,54 10 +

+ 7,4 ° 10

A -829 10 +

+ 6,42 ° 10Г, V

А = -6,23 10 +

+ 3,75 ° 10 ° V

А = -7 69 ° 10 +

+ 4,7210 V

А = -4,31 10 +

+ 3,27 ° 10 V

А -4 2010 +

+ 2,71 ° 1О ° V

А= -8,57 10 +

+ 2,18 ° 10 .V

А, -4,71 10 +

+.3,32 10Г. Ч сульфонатов и др., с чувствительностью 5 мкг/мл.

Формула изобретения

Способ количественного определения алкилбензолсульфонатов путем обработки анализируемой пробы красителем с последующим фотометрированием окрашенного раствора, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения селективности способа, в качестве красителя используют нейтральный красный и обработку ведут в присутствии фосфатного буферного раствора с рН 7,25-7,55 и полизтиленгликоля с мол.м. 1500, а спектрофотометрирование осуществляют при 510-520 нм.

1575107

Таблица 3

Данные для построения градуировочных графиков при рН 7,40

Оптическая плотность анализируемого раствора при рН 7,40, толщине поглощающего слоя 5 см и длине волны, нм

Содержание ДДБС

Количество добавляемого в фотометрируемом растворе., г / мл в аликвоте, стандартного раствора ДДБС, мл

520 530

505 510 515

7,28 10

1,46 10

2,18 10

2,91 ° 10

3, 64 ° 10

4,24 ° 10

5,84 10

Таблица 4

Ко эффициент корреляции

Средние квадратические отклонения

Вид уравнения

Длина волны, нм свободного коэффицичлена ента регрессии

1,0 1О >

2,6 ° 10

6,3 10

6,0 10

4,7 ° 10

4,6 ° 1О

5,8 ° 10

2,8-10

2,7-10

2,1.10

А = Ое 0159+Oå 0146 V

А-.--О, 020+0, 0642- V

А=-О, 035+ 0, 074 - V

А=-0,038+0,073 ° V

А=-0,031+0)054-V

530

О, 980

О, 980

О, 982

О, 983

О, 980

5iО

3,4

4,8

4,9

5 4

Расчет по аналогии с примером !

Таблица 5 ть фотометрируемого раствора (515 нм, длина погло>лак>а!его слоя 5 см, ря раствора 7,40) при концентрации lUIHC, моль/л

О 6,24 ° 10 8,32 10 I 04-10 1,25 !О 1,46 10 1,66 ° 10 1,9-10

0,038 0,053 0,070 0,077 0,085 0,090

0,042 0,066 О, 095 О, l 0S О, 1 15 О, 1 22

0,134 0,167 0,277 0,316 0,375 0>430

0,IS8 0,230 О, 388 О, 443 О, 487 О, 558

0,192 0,292 0,412 О, 485 О> 583 О, 672

0,210 0,308 0,424 0,493 0,585 0,690

0,190 0,272 0>5I4 0,561 0,590 0,716

0,218 0,783 0,532 0,577 0,625 0,732

0,265 0,3)3 О, 566 0,588 0,643 0,755

0,331 0,363 0,607 0,633 0,651 0,77

Концентрация нейтОптическая плотное ральиого краслого, моль/л

2,08 10 4,16 ° 1

4,92 10

5,40.10

6,48 IO

7,56.10

8,64 10

9,72.10

1> 08 ° 10

1,19 IO

1,30 10

l ° 40 10

1,0

2.0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

1,82-10

3.64 10

5,46 10

7,28 10

9,10 ° 10

1,06 10

1,46 ° 10

0,012

0,015

O,ОЗ7

0,О53

О, 055

0,074

0,117, 0,179

О, 243

0,З!а

0,020

0,027

0,096

0,l4O

0,147

0>152

0,161

0,196

О, 250

0,372

О, 035

О, 045

О, 053

О, 070

О, 092

0,110

0,115

0,030

0,135

0,173

0,190

0,330 .

0,385

0,410

0,061

О, 083

О, 215

0,302

0,337

0,366

O,35I

0,З64

0,381

G,427

О, 035

О, 145

0,187

0,197

0,352

0,416

0,490

О, 030

0,132

0,180

0i2ОО

0,363

0,412

О, 463

О, 020

0, 050

О, 138

О, 210

О, 262

0,307

0,323

Предел обнаружения

ДДБС, Щ У11И а мкг/мл

1575107

Таблица 6

Ф

Оптическая плотность раствора А, измеренная при 510 нм (по примеру 1) после приготовления раствора через t мин

Стабилизатор и его содержание в фотометрируемом р-ре

Т Г

10 15 60

О, 440

0,416 0,370

0,413 ™

0,451

0,474 0,463

0,496

0,447

0,460

0,488

0,495

0,478

0,439

0,445

0,474

0,483

0,460

0,423

0,427

0,467

0,478

Без стабилизатора

IlBC, 0 01%-ный р-р

ПВС, 0,02%-ный р-р

ПЭГ, 0,04%-ный р-р

ПЭГ, 0,07%-ный р-р

Ф

Среднеарифметический результат трех параллельных измерений

Ф4

Образование мути

Таблица 7. Марка

Результаты определения содержания АБС в сульфонолах

2 (n -и)

А n;,% и, %. (и; -n) х i мл

Доверительний

П1ь

r интервал, %

+0,46

0,32 О, 1024

0 6l 0,3721

0,63 0,3969

0,2б 0,0676

О 04 . О 0016

0,15 0,0225

2,01 0,9631

О, 53 О, 2809

0,57 0,3249

0 31 0,0961

0,32 0,1024

0,10 0,0100

0,13 0,0169

lь96 О ° 8143

0,132

1,00

1,00

1,50

1,50

2,00

2,00

0,205 38,20

Оь200 37ь27

0,310 38,51

0,303 37,64

0,407 37,92

0 405 37 73

37,88

| Сумма

О, 157

42,30

41,20

41,46

42,09

41,67

41,90

41,77

1,00

1,00

1,50

1,50

2,00

2,00

0,270

0,263

0,397

0,403

0,532

0,535

+Оь42 Сумма

Составитель С,Хованская

Редактор Л.Веселовская Техред M.Äèäûê Корректор В,Кабаций

Заказ 1781

Тираж 516

Подписное. ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород., ул. s"àãàðèíà,101