Способ раздельного определения фенола и формальдегида в водах

 

Использование: анализ природных и очищенных сточных вод, содержащих фенол и формальдегид. Сущность изобретения: фенол определяется путем потенциометрического титрования экстракта, в качестве экстрагента используется ацетилацетон в количестве 5-20 мас.% по отношению к пробе в присутствии сульфата натрия, а формальдегид определяется спектрофотометрически в экстракте в присутствии ацетата аммония. 2 табл.

Изобретение относится к аналитической химии органических соединений и может быть применено при определении фенола и формальдегида в сточных водах производства фенолформальдегидных смол.

Известен способ определения формальдегида в воздухе по реакции с ацетилацетоном в присутствии КJO₃ [1] (Verfahree zur quantit ati ven Bestimnug von Formaldehyd nachdeur Autylati ceton Verfanzeu: Пат 271041. ГДР mhu G 01 N 31/22 Wulf. G; Arbeitshygieneinspe ktion des Rates des Berikes Cottbus-N 3043044; Заявл. 30.06.87 Опубл. 23.08.89). Однако этим способом невозможно раздельное определение формальдегида и фенола, чувствительность его невелика.

Аналогом может служить способ определения формальдегида по реакции с ацетилацетоном в присутствии ацетата аммония [2] (М.Т.Дмитриев, Н.И.Казнина, И.А.Пинигина: Справочник. Санитарно-химический анализ загрязняющих веществ в окружающей среде. М. Химия, 1989. С.130-132). Однако способ также не предназначен для раздельного определения формальдегида и фенола.

В качестве прототипа выбран способ экстракционно-потенциометрического определения фенола в водах [3] (а.с. N 1797051. Способ потенциометрического определения фенола// Коренман Я.И. Кучменко Т.А. Ермолаева Т.Н.). Способ позволяет определять фенол в водах, но не предназначен для определения формальдегида при совместном присутствии с фенолом.

Задачей изобретения является повышение селективности определения и снижение нижнего предела обнаружения фенола и формальдегида в водах.

Технический результат достигается тем, что способ раздельного определения фенола и формальдегида в водах включает обработку пробы реагентом и определение фенола потенциометрическим титрованием экстракта изопропанольным раствором КОН, при этом в качестве реагента используют ацетилацетон в количестве 5-20 мас. в присутствии высаливателя, а формальдегид определяют спектрофотометрически после добавления ацетата аммония, в качестве высаливателя применяют насыщенный раствор сульфата натрия.

На основании исследования патентной и научной литературы можно сделать вывод, что совокупность существенных признаков является новой и позволяет повысить селективность и снизить нижний предел обнаружения фенола и формальдегида в водах.

Способ заключается в том, что к 200 мл анализируемой водной пробы, содержащей фенол и формальдегид, подкисленной до pH 5 серной кислотой (ρ=1,187 г/мл) и насыщенной при комнатной температуре сульфатом натрия (10 мас.), добавляют ацетилацетон (5-20 мас. по отношению к пробе) и экстрагируют в течение 15 мин. После расслаивания фаз (20 мин) экстракт отделяют, делят на две части: 2/3 экстракта помещают в ячейку для потенциометрического титрования и титруют раствором КОН в изопропиловом спирте с платиновым и хлоридсеребряным электродами. К 1/3 части экстракта добавляют 0,5 мл 30%-ного водного раствора ацетата аммония, пробу в течение 15 мин выдерживают при 50^oС и измеряют оптическую плотность окрашенного в желтый цвет раствора (λ=410 нм).. Содержание формальдегида в экстракте (C^эк_форм) находят по предварительно построенному градуировочному графику. Концентрация фенола и формальдегида в водной пробе рассчитывали по формуле: где R₁ и R₂ степень извлечения формальдегида и фенола, равная 59,3 и 93,4% соответственно; C^э_ф^к концентрация фенола в экстракте, мг/л; V_эк и V_щ объемы экстракта (15 мл) и раствора щелочи, израсходованной на его титрование, мл; C_щ концентрация изопропанольного раствора КОН, моль/л; M_ф молярная масса фенола, 94,12 г/моль.

Пример 1. К 200 мл анализируемой водной пробы с равным содержанием фенола и формальдегида (0,1 мг/л), насыщенной при комнатной температуре сульфатом натрия и подкисленной серной кислотой (ρ=1,187 г/мл) до pH 5, добавляют 5 мас. ацетилацетона и экстрагируют в течение 15 мин. После расслаивания фаз (20 мин) экстракт отделяют от водной фазы (для снижения времени расслаивания фаз раствор центрифугируют). Для потенциометрического титрования 2/3 экстракта помещают в ячейку, опускают электроды и титруют раствором КОН в изопропиловом спирте. К 1/3 экстракта добавляют 0,5 мл 30% -ного водного раствора ацетата аммония, выдерживают 5 мин при 50^oС и измеряют оптическую плотность окрашенного в желтый цвет раствора (λ=410 нм).. Содержание формальдегида в экстракте находят по градуировочному графику. Результаты раздельного определения фенола и формальдегида предлагаемым способом приведены в табл.1.

Пример 2. К 200 мл анализируемой водной пробы с равным содержанием фенола и формальдегида (0,1 мг/л), насыщенной при комнатной температуре сульфатом натрия и подкисленной серной кислотой до pH 5, добавляют 8 мас. ацетилацетона. Далее аналогично примеру 1.

Пример 3. К 200 мл анализируемой водной пробы с равным содержанием фенола и формальдегида (0,1 мг/л), насыщенной при комнатной температуре сульфатом натрия и подкисленной серной кислотой до pH 5, добавляют 10 мас. ацетилацетона. Далее аналогично примеру 1.

Пример 4. К 200 мл анализируемой водной пробы с равным содержанием фенола и фоpмальдегида (0,1 мг/л), насыщенной при комнатной температуре сульфатом натрия и подкисленной серной кислотой до pH 5, добавляют 12 мас. ацетилацетона. Далее аналогично примеру 1.

Пример 5. К 200 мл анализируемой водной пробы с равным содержанием фенола и формальдегида (0,1 мг/л), насыщенной при комнатной температуре сульфатом натрия и подкисленной серной кислотой до pH 5, добавляют 15 мас. ацетилацетона. Далее аналогично примеру 1.

Пример 6. К 200 мл анализируемой водной пробы с равным содержанием фенола и формальдегида (0,1 мг/л), насыщенной при комнатной температуре сульфатом натрия и подкисленной серной кислотой до pH 5, добавляют 20 мас. ацетилацетона. Далее аналогично примеру 1.

Пример 7. К 200 мл анализируемой водной пробы содержащей фенол и формальдегид с концентрациями 0,1 и 0,01 мг/л соответственно, насыщенной при комнатной температуре сульфатом натрия и подкисленной серной кислотой до pH 5, добавляют 5 мас. ацетилацетона. Далее аналогично примеру 1.

Пример 8. К 200 мл анализируемой водной пробы содержащей фенол и формальдегид с концентрациями 0,01 и 0,1 мг/л соответственно, насыщенной при комнатной температуре сульфатом натрия и подкисленной серной кислотой до pH 5, добавляют 5 мас. ацетилацетона. Далее аналогично примеру 1.

Пример 9. К 200 мл анализируемой водной пробы с равным содержанием фенола и формальдегида (0,1 мг/л), насыщенной при комнатной температуре сульфатом натрия и подкисленной серной кислотой до pH 5, добавляют 3 мас. ацетилацетона. Анализ невозможен из-за малого объема образующейся оpганической фазы.

Пример 10. К 200 мл анализируемой водной пробы с равным содержанием фенола и формальдегида (0,1 мг/л), насыщенной при комнатной температуре сульфатом натрия и подкисленной серной кислотой до pH 5, добавляют 25 мас. ацетилацетона. Невозможно определение 0,01 мг/л фенола и 0,001 мг/л формальдегида вследствие недостаточной кратности концентрирования.

Пример 11. К 200 мл анализируемой водной пробы содержащей фенол и формальдегид с концентрациями 0,001 и 0,0001 мг/л соответственно, насыщенной при комнатной температуре сульфатом натрия и подкисленной серной кислотой до pH 5, добавляют 5 мас. ацетилацетона. Определение фенола и формальдегида невозможно из-за недостаточной чувствительности методов определения.

Сравнительная характеристика известного и предлагаемого способов приведена в табл. 2. Как видно из сравнительной характеристики способов и экспериментальных данных, представленных в табл.1, предлагаемый способ характеризуется большей селективностью, более низким пределом обнаружения фенола и формальдегида по сравнению с прототипом.

Формула изобретения

Способ раздельного определения фенола и формальдегида в водах, включающий приведение пробы в контакт с зкстрагентом и потенциометрическое титрование экстракта изопропанольным раствором гидроксида калия, отличающийся тем, что в качестве зкстрагента используют ацетилацетон в количестве 5 20 мас. по отношению к пробе, экстракцию осуществляют при рН 5 в присутствии сульфата натрия, экстракт разделяют на 2 аликвоты, одну из которых подвергают потенциометрическому титрованию изопропанольным раствором гидроксида калия, а к другой добавляют ацетат аммония и спектрофотометрически определяют в ней формальдегид.

РИСУНКИ

Рисунок 1