Способ определения коэффициента распределения летучего вещества между двумя жидкими фазами

 

Использование: при извлечении, очистке, обогащении, концентрировании и удалении летучих веществ, растворенных в жидкостях. Сущность изобретения: коэффициент распределения летучего вещества между двумя жидкими фазами близкой природы определяют путем размещения жидкостей в камерах двухкамерного сосуда, являющегося герметичной системой, и приведения их в контакт с промежуточной средой, определения концентрации летучего компонента в обеих жидких фазах и расчета искомого коэффициента. В качестве промежуточной фазы между двумя жидкими фазами вводят инертную по отношению ко всем присутствующим в системе компонентам газовую фазу, контактирующую с поверхностями каждой из жидких фаз. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано при извлечении, очистке, обогащении, концентрировании и удалении летучих веществ, растворенных в жидкостях.

Известен способ определения коэффициента распределения вещества между двумя несмешивающимися жидкостями путем измерения его концентрации в обеих жидкостях после продолжительного их перемещения и разделения фаз [1] Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ определения коэффициента распределения вещества между жидкими фазами, включающий заполнение двух сосудов жидкими фазами и исключающий прямой контакт между ними (за счет мембраны), обеспечение условий диффузии искомого компонента из одной фазы в другую в течение времени достижения термодинамического равновесия и измерение концентрации искомого компонента в первой и второй фазах [2] Расчет коэффициента распределения проводится по формуле Д где C₁ концентрация вещества в I фазе; C₂ концентрация вещества во II фазе.

Недостатком этого способа является то, что введение любой мембраны, какой бы химически инертной она не была (по отношению к исследуемому веществу), неизбежно исказит результаты определения коэффициента распределения за счет взаимодействия в системе исследуемого вещество растворитель 1 мембрана; мембрана растворитель Ц исследуемое вещество.

Между тем появляется все больше задач, решение которых требует определения коэффициента распределения между жидкостями, которые способны смешиваться в различных пропорциях. В качестве примера можно привести проблему определения концентрации растворимых веществ в средах, которые контактируют через полупроницаемую мембрану: вода (сточная или природная) и лимфа (кровь) животных и человека (мембрана-кожа), моча и другие физиологические жидкости кровь (мембрана стенки желудка, кишок; стенки кровеносных сосудов в печени и почках); вода и внутриклеточные жидкости (мембраны-стенки клеток). Поскольку не всегда существует возможность прямого определения концентрации вещества внутри живого организма, можно воспользоваться расчетом этой концентрации через коэффициент распределения.

Задачей изобретения является расширение области применения.

Для этого в способе определения коэффициента распределения летучего вещества между двумя жидкими фазами, включающем определение концентрации этого вещества в обеих жидких фазах, по которым рассчитывают коэффициент распределения, между двумя жидкими фазами дополнительно вводят газовую фазу, контактирующую с поверхностью каждой из жидких фаз.

При решении задачи изобретения создается технический результат, который заключается в том, что между частично или взаимно растворимыми полностью, либо химически взаимодействующими между собой жидкими фазами вводят газовую фазу, которая контактирует с поверхностями обеих жидких фаз, что позволяет избежать непосредственного контакта поверхностей двух фаз, который привел бы к образованию единой жидкой фазы, либо к протеканию химической реакции.

На чертеже изображено устройство, с помощью которого реализуется способ.

Устройство состоит из двух стеклянных сосудов 1 и 2, соединенных между собой стеклянной перемычкой 3. Отверстия сосудов закрываются резиновыми пробками 4 и 5, обеспечивающими герметичность системы.

П р и м е р. В качестве исследуемых пар жидких фаз используют: вода этанол; вода пропанол.

В качестве исследуемых летучих веществ используют: бутанол. пентанол, гексан, гептан, октан, муравьиная кислота, уксусная кислота.

В стеклянный сосуд 1 помещают 1 мл раствора пропилового спирта в воде с концентрацией 0,1 г/мл, после чего этот сосуд закрывают резиновой пробкой. Затем в стеклянный сосуд 2 помещают 1 мл этилового спирта и также этот сосуд закрывают резиновой пробкой. После этого герметичная система оставляется на время, требуемое для достижения термодинамического равновесия. В качестве газовой фазы может служить любой газ, который не растворяется в жидких фазах и химически с ними не взаимодействует. В качестве газовой фазы служит воздух. Через каждые 24 ч определяют концентрацию пропанола в водной и спиртовой фазах газохроматографическим методом.

Анализ проводится на хроматографе "Цвет-100" с катарометром в качестве детектора. Используют колонку из нержавеющей стали длиной 2,5 м, внутренним диаметром 2 мм, заполненную хроматоном с 10% ПМС-1000. Газ-носитель азот.

Равновесие считается достигнутым тогда, когда две последовательно определяемые концентрации пропанола имеют одинаковое значение.

Расчет коэффициента распределения проводится по формуле Д где C концентрация пропанола в этаноле; C концентрация пропанола в воде.

Коэффициент распределения остальных летучих веществ в системах вода-этанол, вода-пропанол определяют аналогично.

Результаты определения коэффициента распределения для всех исследуемых летучих веществ в исследуемых системах приведены в таблице.

Значения коэффициентов распределения летучих веществ в системах вода-изопропанол, вода-этанол.

Как видно из таблицы, возможно определение коэффициента распределения летучих веществ разных классов в системах вода-этанола и вода-пропанол.

Использование предлагаемого изобретения позволяет расширить область применения способа, а именно: определять коэффициент распределения летучих веществ между двумя взаимно растворимыми частично или полностью жидкостями; определять коэффициент распределения летучего вещества между жидкостями, прямой контакт которых по каким-либо причинам не возможен; определять коэффициент распределения летучего вещества между химически взаимодействующими жидкостями.

Указанное преимущество позволяет решить целый массив задач, связанных с распределением вещества между жидкостями близкой природы, а также с непрямым определением концентрации вещества в той или иной жидкости с использованием коэффициента распределения.

Кроме того, предлагаемый способ дает возможность одновременно определять коэффициент распределения летучего вещества между любой парой жидких фаз из ряда n-растворителей, контактирующих с одной газовой промежуточной фазой.

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЛЕТУЧЕГО ВЕЩЕСТВА МЕЖДУ ДВУМЯ ЖИДКИМИ ФАЗАМИ, включающий размещение жидкостей в камерах двухкамерного сосуда, являющегося герметичной системой, и приведение их в контакт с промежуточной фазой, достижение равновесия в герметичной системе, операцию определения концентрации летучего компонента в обеих жидких фазах и расчет коэффициента распределения летучего компонента, отличающийся тем, что в качестве промежуточной фазы между двумя жидкими фазами вводят инертную по отношению ко всем присутствующим в системе компонентам газовую фазу, контактирующую с поверхностями каждой из жидких фаз.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2