Способ определения фенола и 2,4,6-трихлорфенола в водных средах

 

Использование - аналитическая химия органических соединений при анализе природных и сточных вод, содержащих фенол и 2,4,6-трихлорфенол. Сущность изобретения: способ заключается в концентрировании анализируемых веществ бутиловым спиртом в количестве 2,6 - 3,8 мас.% в присутствии 40,0 - 46,2 мас.% сульфата натрия в водной фазе и последующем потенциометрическом титровании экстракта в среде диметилформамида раствором щелочи в изопропиловом спирте. 1 табл.

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано в анализе природных и очищенных вод.

Известен способ потенциометрического кислотно-основного титрования фенола и 2, 4, 6-трихлорфенола в среде неводного растворителя (диметилформамида, ацетона, ацетонитрила): Денеш И. Титрование в неводных средах. - М.: Мир, 1971. - С. 256-258.

Недостатком способа является то, что данный способ осуществляется при непосредственном растворении органических веществ в неводном растворителе и не может быть применен для определения фенола и хлорфенолов в водном растворе.

Известны способы концентрирования органических соединений из водной пробы в присутствии высаливателя водорастворимы экстрагентами.

Кофанов В. И. , Невинная Л. В. Аналитическая химия гидрофильных органических соединений в воде. Гидрофильные экстрагенты. Ж. Аналит. химия. - 1988. - Т. 43.-N 9. - С. 1691-1698.

Известен способ фотометрического определения фенола и 2, 4, 6-трихлорфенола в водной пробе по реакции с 4-аминоантипирином Коренман И. М. Фотометрический анализ. Методы определения органических соединений. М.:Химия, 1975. С. 74-78). Недостатком способа является невозможность определения фенола и 2, 4, 6-трихлорфенола при их совместном присутствии в водном растворе, вследствие наложения спектров светопоглощения продуктов реакции с 4-аминоантипирином фенола λ=490-520 нм) и 2, 4, 6-трихлорфенола ( λ=500-515 нм).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является потенциометрическое титрование фенола и 2, 4, 6-трихлорфенола в водном растворе (Пиккеринг У. Ф. Современная аналитическая химия. М.: Химия, 1977. С. 318-319).

Раздельное определение этих веществ в воде невозможно вследствие слабого скачка на кривой титрования для 2, 4, 6-трихлорфенола и его отсутствия для фенола, поскольку определяемые вещества представляют собой слабые кислоты (pK фенола - 10; 2, 4, 6-трихлорфенола - 6).

Цель изобретения - обеспечение раздельного определения фенола и 2, 4, 6-трихлорфенола в водных средах и повышение чувствительности способа.

Поставленная цель достигается тем, что в способе определения фенола и 2, 4, 6-трихлорфенола в водных средах методом потенциометрического титрования фенол и 2, 4, 6-трихлорфенол концентрируют из анализируемой водной пробы органическим растворителем, например, бутиловым спиртом в присутствии высаливателя - сульфата натрия и концентрат титруют потенциометрически в среде неводного растворителя - диметилформамида.

Положительный эффект достигается за счет того, что использование в качестве экстрагента бутилового спирта способствует наиболее полному концентрированию фенола и 2, 4, 6-трихлорфенола из водного раствора, а применение в качестве высаливателя сульфата натрия, снижая растворимость в воде бутилового спирта и извлекаемых соединений, способствует получению экстракта с таким содержанием воды и соли, которое не мешает точному определению фенола и 2, 4, 6-трихлорфенола потенциометрическим титрованием в, диметилформамиде.

Способ заключается в том, что к 100 см³ насыщенного сульфатом натрия (40,0-40,2 мас.%) водного раствора фенола и 2, 4, 6-трихлорфенола добавляют бутиловый спирт (2, 6-3, 8 мас.%) и экстрагируют в течение 5-10 мин. После расслаивания фаз (3 мин) отбирают экстракт и разбавляют его 15 см³ обезвоженного диметилформамида. Пробу титруют при перемешивании 0,01-0,1 М раствором гидроксида калия в изопропиловом спирте. По построенной дифференциальной кривой титрования определяют количество титранта, пошедшее на титрование 2, 4, 6-трихлорфенола (титруется первым) и фенола титруется последним).

П р и м е р (по прототипу). 20 см³ анализируемой водной пробы, содержащей 0,1 М фенола и 2, 4, 6-трихлорфенола, титруют потенциометрически раствором КОН. По полученным данным строят кривую титрования. Раздельное количественное определение невозможно ввиду наложения пиков на дифференциальной кривой титрования и нечетко выраженного максимума.

П р и м е р 1. К 100 см³ анализируемой водной пробы, насыщенной сульфатом натрия (40,0 мас.%), прибавляют 3,2 мас.% бутилового спирта, встряхивают на вибросмесителе в течение 7 мин. После расслаивания фаз (3 мин) отделяют экстракт, прибавляют к нему 15 см³ обезвоженного диметилформамида. Раствор помещают в сосуд для титрования, снабженный магнитной мешалкой, и тируют 0,1 М раствором КОН в изопропиловом спирте. По полученным данным строят кривую титрования в дифференциальной форме, по которой определяют количество титранта, пошедшее на титрование фенола и 2, 4, 6-трихлорфенола. Находят концентрацию фенола и 2, 4, 6-трихлорфенола по градуировочному графику, который строят по стандартным растворам фенола и 2, 4, 6-трихлорфенола по описанной схеме, строго соблюдая постоянство соотношения исходных объемов водной и органической фаз и условий проведения анализа. Возможно раздельное количественное определение анализируемых веществ. Минимальная определяемая концентрация фенола в водной фазе С_ф=10 мг/дм³, 2, 4, 6-трихлорфенола С_хф=5 мг/дм³.

П р и м е р 2. К 100 см³ анализируемой водной пробы, насыщенной сульфатом натрия (40,1 мас. % ), прибавляют 3,2 мас.% бутилового спирта. Далее анализ проводят, как указано в примере 1. Раздельное определение фенола и 2, 4, 6-трихлорфенола возможно. С_ф=10 мг/дм³, С_хф=5 мг/дм³.

П р и м е р 3. К 100 см³ насыщенной сульфатом натрия (40,2 мас. %) анализируемой водной пробы прибавляют 3,2 мас.% бутилового спирта. Далее анализ проводят, как указано в примере 1. Раздельное определение фенола и 2, 4, 6-трихлорфенола возможно. С_ф=10 мг/дм³, С_хф=5 мг/дм³.

П р и м е р 4. К 100 см³ насыщенной сульфатом натрия (40,1 мас.%) анализируемой водной пробы прибавляют 2,6 мас.% бутилового спирта. Далее анализ производят, как указано в примере 1. Раздельное определение фенола и 2, 4, 6-трихлорфенола возможно, С_ф=10 мг/дм³, С_хф=5 мг/дм³.

П р и м е р 5 К 100 см³ насыщенной сульфатом натрия (40,0 мас. %) анализируемой водной пробы прибавляют 3,8 мас.% бутилового спирта. Далее анализ проводят, как указано в примере 1. Раздельное определение фенола и 2, 4, 6-трихлорфенола возможно, С_ф=10 мг/дм³, С_хф=5 мг/дм³.

П р и м е р 6. К 100 см³ насыщенной сульфатом натрия (40,2 мас.%) анализируемой водной пробы прибавляют 2,1 мас.% бутилового спирта. Далее анализ осуществляют, как указано в примере 1. Раздельное определение фенола и 2, 4, 6-трихлорфенола возможно. С_ф=10 мг/дм³, С_хф=5 мг/дм³.

П р и м е р 7. К 100 см³ насыщенной сульфатом натрия (40,1 мас.%) анализируемой водной пробы прибавляют 4,5 мас.% бутилового спирта. Далее анализ осуществляют, как указано в примере 1. Раздельное определение фенола и 2, 4, 6-трихлорфенола возможно С_ф=10 мг/дм³, С_хф=5 мг/дм³.

П р и м е р 8. К 100 см³ насыщенной сульфатом аммония (40,3 мас.%) анализируемой водной пробы прибавляют 3,2 мас.% бутилового спирта. Способ неосуществим, так как в этих условиях происходит выпадение кристаллов соли, что является источником дополнительных ошибок за счет сорбции осадком извлекаемых веществ.

П р и м е р 9. К 100 см³ насыщенной сульфатом натрия (39,6 мас.%) анализируемой водной пробы прибавляют 3,2 мас.% бутилового спирта. Способ неосуществим, так как в этих условиях выделяется органическая фаза, содержащая такое количество воды, которое мешает проведению количественного анализа.

Из примеров 1-9 и сравнительной таблицы видно, что положительный эффект по предлагаемому способу достигается при содержании в системе 40,0-40,2 мас. % сульфата натрия и 2,6-3,8 мас.% бутилового спирта от массы раствора (примеры 1-5). При уменьшении количества вводимой соли (пример 9) происходит выделение органической фазы, обогащенной водой, что мешает раздельному определению веществ. Уменьшение и увеличение объема органического растворителя повышает пределы обнаружения фенола и 2, 4, 6-трихлорфенола (примеры 6-7). Увеличение содержания соли (пример 8) приводит к выпадению кристаллов соли и сорбции определяемых веществ.

Предлагаемый способ прост в исполнении, не требует дорогостоящих реактивов и оборудования. По сравнению с прототипом имеет преимущества: возможен анализ вод, содержащих совместно фенол и 2, 4, 6-трихлорфенол, возможно их раздельное определение; пределы обнаружения фенола (чувствительность способа) по сравнению с прототипом снижаются (повышается) в 100 раз (по прототипу 1,0 мг/см³, по предлагаемому решению - 0,01 мг/см³), для 2, 4, 6-трихлорфенола в 200 раз (по прототипу 1,0 мг/см³, по предлагаемому решению - 0,005 мг/см³).

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФЕНОЛА И 2,4,6-ТРИХЛОРФЕНОЛА В ВОДНЫХ СРЕДАХ, включающий потенциометрическое титрование щелочью, отличающийся тем, что , с целью обеспечения раздельного определения фенола и 2,4,6 - трихлорфенола в водных средах, а также повышения чувствительности способа, анализируемую пробу обрабатывают бутиловым спиртом, взятым в количестве 2,6 - 3,8 мас.%, в присутствии 40,0 - 40,2 мас.% сульфата натрия, отделяют органическую фазу, добавляют диметилформамид и титруют раствором щелочи в изопропиловом спирте.

РИСУНКИ

Рисунок 1