Способ определения борной кислоты

 

Изобретение относится к способам определения борной кислоты и позволяет повысить точность анализа в присутствии моноэтаноламина. Способ включает введение в анализируемый раствор моннита, диметилсульфоксида и титрование раствором гидроксида натрия потенциометрической индикацией конечной точки титрования. Диметилсульфоксид вводят при объемном соотношении с пробой (2 - 6):1 соответственно. В интервале концентрации 1 - 220 г/л борной кислоты относительная погрешность по предлагаемому способу не превышает 0,2% (по известному -15%). 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУбЛИК (5!)5 G 01

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (л

)> (21) 4808535/26 (22) 02.04.90 (46) 07.04.92. Бюл.%13 (71) Украинский заочный политехнический институт им,И.З.Соколова (72) B.À,Êðåìåð, Л.П.Светлова, И.М.Склярова и С.M.Håæåíåö (53) 543.062 (088.8) (56) Немодрук А.А„Маноле Б,А. Аналитическая химия бора и его соединений. — М,:

Наука, 1973, с.13.

Васильева М,Г, и др. Анализ бора и его соединений, — М.: Атомиздат, 1965, с.14-20, (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ БОРНОЙ

КИСЛОТЫ

Изобретение относится к аналитической химии бора и его соединений и может быть использовано в химической, фармацевтической, металлургической, стекольной промышленности, в производстве борсодержащих удобрений и других областях промышленности, где необходим аналитический контроль содержания борной кислоты или бора и его соединений.

В настоящее время для контроля содержания.бора широко используются нейтронные анализаторы типа НИБ, Для градуировки и поверки этих приборов существуют Государственные стандартные образцы (ГСО) состава с аттестованной концентрацией бора по содержанию борной кислоты. Данные ГСО представляют собой водные растворы, содержащие борную кислоту и добавку моноэтаноламина, обеспечивающую достаточную растворимость борной кислоты, Борная кислота и моноэта. Ы 1725110 А1 (57) Изобретение относится к способам определения борной кислоты и позволяет повысить точность анализа в присутствии моноэтаноламина. Способ включает введение в анализируемый раствор моннита, диметилсульфоксида и титрование раствором гидроксида натрия потенциометрической индикацией конечной точки титрования. Диметилсульфоксид вводят при объемном соотношении с пробой (2 — 6):1 соответственно. В интервале концентрации

1 — 220 г/л борной кислоты относительная погрешность по предлагаемому способу не превышаетт 0,2% (по известному ° 15%). 2 табл. ноламин находятся примерно в эквимолярном соотношении, Указанные ГСО требуют независимого контроля концентрации борной кислоты как при приготовлении, так и для периодической проверки их стабильности во время эксплуатации. Максимальная погрешность анализа борной кислоты в ГСО задана современными требованиями к нейтронным концентратомерам, согласно которым относительная погрешность прибора не должна быть выше 2,5%. Соответственно, методика для градуировки и поверки должна. быть в пять раз точнее, т.е. иметь погрешность 0,4 — 0,5%. Существующие титриметрические методы обеспечивают такую точность, но не в случае определения борной кислоты в присутствии моноэтаноламина.

Известен титриметрический способ определения борной кислоты, основанный на образовании тетрафтороборат-иона, осаждении его и титровании в среде ацетона

1725110 раствором гидроксида натрия. Способ включает отбор пробы, добавление плавиковой кислоты или ее солей для образования тетрафтороборат-иона, затем осаждение раствором соли диантипирилпропил- или диантипирилфенилметана, отфильтровывание осадка, промывание и растворение в ацетоне. Окончанием анализа служит потенциометрическое или визуальное титрование раствором гидроксида натрия. Способ трудоемкий, длительный, при обработке осадка; фильтровании, промывании и растворении возможны потери анализируемого вещества, в связи с чем точность определения низкая.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ титриметрического определения борной кислоты с потенциометрической индикациейй по стекля н ному электроду. Способ включает отбор пробы, содержащий барную кислоту, добавление маннита, титрование образовавшейся маннитоборной кислоты титрованным раствором щелочи с потенциометрической индикацией точки эквивалентности. Из данных титрования рассчитывают концентрацию борной кислоты.

В присутствии моноэтаноламина в таком титровании скачок потенциала на кривой потенциометрического титрования отсутствует, т.е. нет резкого изменения рН в точке эквивалентности, Определение борной кислоты в смеси с моноэтаноламином таким способом можно проводить, только титруя до определенной, заранее установленной величины рН. Однако погрешность таких определений составляет не менее 15 . Значение рН конечной точки зависит от концентрации борной кислоты и от ее соотношения с моноэтаноламином.

Установить рН в точке эквивалентности возможно только в случае эквимолярных количеств борной кислоты и моноэтаноламина. Если их соотношение не эквимолярное, рН точки эквивалентности является переменной величиной и погрешность резко возрастает. Таким образом, недостатком этого способа определения борной кислоты является низкая точность в присутствии моноэтаноламина, Целью изобретения является повышение точности анализа борной кислоты в присутствии моноэтаноламина.

Поставленная цель достигается тем, что в способе титриметрического определения борной кислоты путем потенциометрического титрования водного раствора анализируемой пробы, содержащей маннит, перед титрованием в анализируемую пробу

55 добавляют диметилсульфоксид в объемном соотношении(1:2) — (1:6).

Обнаружено, что при добавлении диметилсульфоксида к смеси борной кислоты и моноэтаноламина, содержащей маннит, резко увеличивается изменение рН в точке эквивалентности на кривой рН-метрического титрования, а соответственно, и скачок потенциала на кривой потенциометрического титрования. Проявление этого свойства в системе борная кислота — моноэтаноламин — маннит — диметилсульфоксид ранее не было известно и не описано в других источниках. Благодаря этому свойству существенно повышается точность определения. Существует оптимальное соотношение объемов диметилсульфоксида и анализируемой пробы, при котором точность титрования максимальная: к одному объему пробы должно быть прибавлено от двух до шести объемов диметилсул ьфоксида.

При выборе оптимальных соотношений объема пробы и объема добавляемого диметилсульфоксида руководствуются величиной скачка потенциала в точке эквивалентности, а также гомогенностью пробы при добавлении диметилсульфоксида. Величина скачка потенциала определяет точность анализа. Большой избыток диметилсульфоксида вызывает образование осадка в пробе. Выбрано объемное соотношение пробы и диметилсульфоксида в интервале (1:2) — (1:6). Достижение поставленной цели именно при указанном соотношении обосновано и доказано в примерах конкретного выполнения и результаты даны в табл.1.

Способ осуществляют следующим образом.

Отбирают пробу водного раствора, содержащего борную кислоту и моноэтаноламин. При перемешивании добавляют маннит и диметилсульфоксид (далее по тексту ДМСО) в объемном соотношении к пробе (1:2) — (1:6), Титруют потен циометрически водным раствором гидроксида натрия, не содержащим карбонатов. Измерительный электрод — стеклянный, электрод сравнения — хлорсеребряный, Точку эквивалентности устанавливают по скачку потенциала. Эквивалентную массу титранта определяют из дифференциальной кривой потенциометрического титрования или рассчитывают методом Хаана — Велиера, учитывая величину скачка потенциала, Концентрацию борной кислоты рассчитывают по формулам

C ион 61 83 а ион (1)

40,005 а нз воз

1725110 (2) 50

55 где С нз воз — концентрация борной кислоты, мас. ;

Сиаон — концентрация гидроксида натрия, мас.%;

61,83 — молярная масса борной кислоты; амаон — эквивалентная. масса раствора гидроксида натрия, пошедшая на титрование, г;

40,005 — молярная масса гидроксида натрия, г; а нз воз — масса пробы, взятой для анализа, г, СNaoH 61,83 à NaoH 1000

40,005 а нзвоз 100 где С нз воз — концентрация борной кислоты, г/л;

Сиаон; араон; а нз воз, 61,83; 40,005— то же, что в формуле (1); р- плотность анализируемого раствора, гlсм .

Время анализа 10 — 15 мин, Пример 1. В предварительно взве-. шенный стакан ячейки для титрования отбирают 20,0000 г водного раствора, содержащего 1 — 10 г/л борной кислоты в смеси с моноэтаноламином. Массу пробы измеряют на аналитических весах. Стакан ставят на магнитную мешалку. Добавляют

2,5 г маннита, из мерного цилиндра приливают 50 мл ДМСО. Закрывают стакан крышкой с отверстиями, в которые опускают электроды: измерительный — стеклянный, сравнения — хлорсеребряный. Продувают ячейку азотом, не содержащим углекислый газ, в течение 1 мин. Весовую бюретку, продутую азотом, заполняют титрованным раствором гидроксида натрия, не содержащим карбонатов. Концентрация титранта 3 мас, . Титруют из весовой бюретки, осуществляя индикацию точки эквивалентности по скачку потенциала от добавления 1 капли титранта. Эквивалентную массу титранта рассчитывают методом Хвана — Велиера.

Концентрацию борной кислоты рассчитывают по формулам (1),и (2), Пример 2. В предварительно взве, 5 шенный стакан ячейки для титрования отбирают 10,0000 r водного раствора, содержащего 10 — 60 г/л борной кислоты в смеси с моноэтаноламином. Массу пробы измеряют на аналитических весах. Стакан

10 ставят на магнитную мешалку, Из мерного цилиндра добавляют 5 — 10 мл свежепрокипяченной дистиллированной воды и далее как в примере 1, Пример 3. В предварительно взве15 шенный стакан ячейки для титрования отбирают 5,0000 г водного раствора, ° содержащего более 60 г/л борной кислоты в смеси с моноэтаноламином. Массу пробы измеряют на аналитических весах, Стакан

20 ставят на магнитную мешалку. Из мерного цилиндра добавляют 10 — 15 мл свежепрокипяченной дистиллированной воды и далее как в примере 1.

Результаты определения в ГСО состава

25 с известным содержанием борной кислоты по предлагаемому способу и известному и статистические характеристики. рассчитанные по ГОСТ, приведены в табл.2.

Предлагаемый способ по сравнению с

30 известным значительно снижает относительную погрешность определения борной кислоты в присутствии моноэтаноламина. В интервале концентраций 1 — 220 г/л борной кислоты относительная погрешность по

35 предлагаемому способу не превышает 0,2% (по известному 15%).

Формула изобретения

Способ определения борной кислоты, 40 включающий введение.маннита и последующее титриметрическое определение с потенциометрической индикацией конечной точки титрования, отличающийся тем, что, с целью повышения точности анализа в

45 присутствии моноэтаноламина, в анализируемый раствор дополнительно вводят диметилсульфоксид в объемном соотношении 1:(2 — 6).

1725110

Таблица 1

Взято

С в воз. г/л

1,1837

Si 1,95 ° 10

Е 0,0024 гlл

6 = 0,23Х

1,0650

1,0631

1,О

Si О, 18905

Е 0,2347 г/л о = 23,5Х

1,0925

0,7702

0,8208

1,0624

1, 0666

1, 1255

С = 0,9985

Si = 6,56 10

Я = 0,0811 г/л

6 = 0,20Х

40,0

45,9866

38,9670

Si 5,7017

Е 7,0785 г/л

17,42Х

40,0098

40,0206

47,2995

34,8345

40,0535

С = 39,9819

36, 1011

С = 40,6377

100,0

Si = О, 10724

E = 0,1072 г/л

h = =0,13Х

Si. = 12,8840

1i 5,0312

85,8679

112,4545

90,6890

100, 1350

С = 100,8355

220,0

Si = О 1658

185,8799

244,0001

Е = О, 2059 г/л

6-- 0,09Х

220,2117

220,0992

190,9698

219,9001

220, 1848

230,0110

210,9970.

С = 212,3715

С= 220,04!3

Предлагаемый способ

Найдено Статистические

Нз809, г/л характеристики

1, 0619

С = 1,0638

39,9287

39 >8970

100,1534

100,0070

99,9811

99,9724

100,2298

С = 100, 0813

219,8110

Таблица 2

Известный способ

Найдено Статистические

НзВОз, гlл характеристики

С = 15,9950 г/л

15,86Х

Si = 24,8658

Е = 30,8701 г/л

6 = f4,543