Способ определения фенола в водном растворе

 

Использование: в аналитической химии органических соединений, а именно при анализе природных и сточных вод, содержащих фенол и нитрофенолы. Сущность изобретения: способ заключается в концентрировании фенола и нитропроизводных из водного раствора метилэтилкетоном в присутствии сульфата аммония, который берут в количестве 40 - 43 мас.% по отношению к анализируемой водной пробе, фенол определяют потенциометрическим титрованием в среде, ацетонитрила, изопропанольным раствором гидроксида калия. 1 табл.

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

Известен способ потенциометрического косвенного определения фенола в среде неводного растворителя (1). Однако этот прием не позволяет определять фенол в присутствии нитрофенолов в сточных водах.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ фотометрического определения фенола и нитрофенолов в водной среде по реакции с диазотированной сульфаниловой кислотой (2). Недостаток способа состоит в том, что с его помощью невозможно раздельно определять фенол и нитропроизводные, так как максимумы светопоглощения продуктов реакции диазотированной сульфаниловой кислоты с фенолом и мононитропроизводными соответственно равны 440 и 470 нм.

Целью изобретения является повышение селективности и снижение предела обнаружения фенола в присутствии нитрофенолов в водных средах.

Поставленная цель достигается тем, что в способе определения фенола в водном растворе для повышения чувствительности и селективности определения в присутствии нитрофенолов к анализируемой пробе добавляют метилэтилкетон, сульфат аммония в количестве 40-43 мас.% по отношению к пробе с последующим титрованием полученной смеси в среде ацетонитрила изопропанольным раствором гидроксида калия.

Положительный эффект по предлагаемому способу достигается за счет того, что совокупность определяемого экстрагента (метилэтилкетона), высаливателя (сульфат аммония), а также ацетонитрила, как среды для титрования, позволяет значительно снизить предел обнаружения фенола, а также количественно высокоселективно определять фенол в присутствии нитропроизводных. Достижению поставленной цели способствует также применению в качестве титранта изопропанольного раствора КОН и наличие в водном растворе 40-43 мас.% высаливателя.

Способ заключается в том, что к 100 мл водной пробы, содержащей фенол и нитрофенолы, добавляют высаливатель при комнатной температуре (40-43 мас.%) и 1,5 мл метилэтилкетона, экстрагируют на вибросмесителе в течение 10 мин. После расслаивания системы (5 мин) экстрагент отделяют (не захватывая водного слоя), помещают в стакан для титрования с 12-15 мл ацетонитрила и титруют потенциометрически изопропанольным раствором гидроксида калия.

П р и м е р (по прототипу). К 10 мл анализируемого водного раствора, содержащего фенол и нитрофенолы, прибавляют 2 мл диазотированной сульфаниловой кислоты и через 5 мин подщелачивают 2 мл 5 М раствора карбоната натрия. Через 40 мин измеряют оптическую плотность желтого или оранжево-желтого раствора при 420-470 нм. Раздельное определение фенола и нитрофенолов невозможно, вследствие значительного перекрывания спектров поглощения их продуктов реакции с диазотированной сульфаниловой кислотой.

П р и м е р 1. К 100 мл анализируемой водной пробы, насыщенной сульфатом аммония при комнатной температуре (40 мас.% соли), содержащей 0,6 мг/мл фенола (соотношение концентрации фенола и суммы нитрофенолов C^в_ф/C^в_нф равно 1: 1), прибавляют 1,5 мл метилэтилкетона. Экстрагируют в течение 10 мин, после расслаивания фаз (5 мин) отбирают экстракт (не захватывая водной фазы) и помещают в химический стакан, содержащий 12-15 мл обезвоженного прокаленным сульфатом натрия ацетонитрила. Экстракт титруют изопропанольным 0,05 М раствором КОН в присутствии платинового и насыщенного хлоридсеребряного электродов. По дифференциальной форме кривой титрования находят количество щелочи, пошедшее на титрование фенола. В условиях эксперимента фенол оттитровывается в последнюю очередь в интервале потенциалов 280-400 мВ, раздельно с мононитрофенолами.

Содержание фенола в водном растворе рассчитывают по уравнению: C^в_ф = , где C^в_ф - содержание фенола в анализируемом водном растворе, мг/мл; C_КОН - концентрация титранта, моль/л; V_КОН - объем титранта, пошедший на титрование фенола, мл; V_э - объем экстракта, отобранного после расслаивания фаз, мл; М_ф - эквивалентная масса титруемого вещества (фенола); D - коэффициент распределения фенола между метилэтилкетоном и водным раствором, насыщенным сульфатом аммония; τ- равновесное соотношение объемов водной и органической фаз.

Расчет по примеру 1 На титрование 1 мл экстракта в среде ацетонитрила израсходовано 11,0 мл титранта, концентрации 0,05 моль/л, D=1260, τ=100. Тогда содержание фенола в анализируемом водном растворе равно: C^в_ф = = 0,56 мг/мл
П р и м е р 2. К 100 мл анализируемой водной пробы, насыщенной сульфатом аммония (41,5 мас.%), содержащей 0,6 мг/мл фенола (C^в_ф/C^в_нф=1:1), прибавляют 1,5 мл метилэтилкетона. Далее анализ выполняют, как указано в примере 1. Определение фенола возможно, C^в_ф=0,58 мг/мл.

П р и м е р 3. К 100 мл анализируемой водной пробы, насыщенной сульфатом аммония (43 мас.% соли), содержащей 0,6 мг/мл фенола (C^в_ф/C^в_нф=1:1), прибавляют 1,5 мл метилэтилкетона, далее анализ проводят, как указано в примере 1. Определение фенола возможно C^в_ф=0,63 мг/мл.

П р и м е р 4. К 100 мл анализируемой водной пробы, насыщенной сульфатом аммония при комнатной температуре (38 мас.%), содержащей 0,6 мг/мл фенола (C^в_ф/C^в_нф=1:1), прибавляют 1,5 мл метилэтилкетона. Способ неосуществим, так как выделяющийся после расслаивания фаз объем экстракта недостаточен для дальнейшего детектирования фенола, к тому же в нем содержится значительное количество воды, отрицательно влияющее на определение.

П р и м е р 5. К 100 мл анализируемой воды, насыщенной высаливателем при комнатной температуре (45 мас.%), содержащей 0,6 мг/мл фенола (C^в_ф/C^в_нф=1:1), прибавляют 1,5 мл метилэтилкетона. Способ неосуществим, так как выпадающие кристаллы соли значительно адсорбируют фенол и нитрофенолы.

П р и м е р 6. К 100 мл анализируемой водной пробы, насыщенной сульфатом аммония (40 мас. % соли), содержащей 0,3 мг/мл фенола (C^в_ф/C^в_нф=1:2), прибавляют 1,5 мл метилэтилкетона. Далее анализ проводят, как указано в примере 1. Определение фенола возможно, C^в_ф=0,34 мг/мл.

П р и м е р 7. К 100 мл анализируемой водной пробы, насыщенной сульфатом аммония (41,5 мас.% соли), содержащей 0,6 мг/мл фенола (C^в_ф/C^в_нф=1: 0,5), прибавляют 1,5 мл метилэтилкетона. Далее анализ проводят, как указано в примере 1. Определение фенола возможно, C^в_ф=0,61 мг/мл.

П р и м е р 8. К 100 мл анализируемой водной пробы, насыщенной сульфатом аммония (43 мас.% соли), содержащей 0,03 мг/мл фенола (C^в_ф/C^в_нф=1:1), прибавляют 1,5 мл метилэтилкетона. Далее способ осуществляют, как указано в примере 1. Концентрация титранта 0,005 моль/л. Определение фенола возможно, C^в_ф=0,0052 мг/мл.

П р и м е р 9 К 100 мл анализируемой водной пробы, насыщенной сульфатом аммония (41,5 мас. % соли), содержащей 0,03 мг/мл фенола C^в_ф/C^в_нф=1:1), прибавляют 1,0 мл метилэтилкетона. Способ неосуществим, так как равновесный объем органической фазы и содержание в ней фенола малы и дальнейшее определение невозможно.

П р и м е р 10. К 100 мл анализируемой водной пробы, насыщенной высаливателем при комнатной температуре (40 мас.% соли), содержащей 0,03 мг/мл (C^в_ф/C^в_нф= 1: 1), прибавляют 2,0 мл метилэтилкетона. Далее анализ осуществляют, как указано в примере 1. Способ неосуществим, так как исходное соотношение объемов водной и органической фаз не позволяет достигать необходимых степени извлечения и коэффициента концентрирования для дальнейшего количественного определения фенола.

Из примеров 1-10 и таблицы видно, что положительный эффект по предлагаемому способу достигается при использовании в качестве экстрагента метилэтилкетона (1,5 мл на 100 мл исходной анализируемой пробы), в качестве высаливателя - сульфата аммония (40-43 мас.% по отношению к анализируемой водной пробе), в качестве среды для титрования - ацетонитрила, титранта - изопропанольного раствора КОН, концентрация которого определяется содержанием анализируемого вещества в пробе (примеры 1-7,8-10). При уменьшении количества соли (пример 4) и объема экстрагента (пример 9) осуществление способа невозможно вследствие частичного растворения метилэтилкетона в воде и недостаточного для дальнейшего определения объема равновесной фазы экстракта. В то же время в этих условиях экстракт содержит значительное количество воды, мешающее определению фенола. Увеличение объема экстрагента (пример 10) при указанном содержании фенола и нитрофенолов в водной пробе не позволяет сконцентрировать их в степени, необходимой для дальнейшего определения. Увеличение количества вводимого высаливателя (пример 5) приводит к выпадению кристаллов соли и адсорбции ими определяемого вещества.

По сравнению с прототипом предлагаемое техническое решение имеет следующие преимущества: возможно количественное определение фенола в водной пробе в присутствии нитрофенолов в широком интервале соотношений концентраций, снижается предел обнаружения фенола в условиях, когда определение по прототипу невозможно.

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФЕНОЛА В ВОДНОМ РАСТВОРЕ, включающий обработку химическим реагентом, отличающийся тем, что , с целью повышения чувствительности, селективности определения в присутствии нитрофенолов, к анализируемой пробе добавляют метилэтилкетон, сульфат аммония в количестве 40 - 43 мас. % по отношению к пробе с последующим титрованием полученной смеси в среде ацетонитрила изопропанольным раствором гидроксида калия.

РИСУНКИ

Рисунок 1