Способ экстракционного извлечения фенола, нитрофенолов или галогензамещенных нитрофенолов из водных растворов, содержащих 4-нитрозорезорцин

 

Изобретение относится к аналитической химии органических соединений. При аналитическом контроле сточных вод, содержащих фенол, нитрофенолы или галогензамещенные нитрофенолы и 4-нитрозорезорцин, водную пробу подкисляют до pH 2 - 3, затем вводят сульфат аммония в количестве 38,5 - 40,0% от массы раствора и ведут экстракцию ацетоном. 2 табл.

Изобретение относится к аналитической химии органических соединений и может быть использовано для предварительного разделения при аналитическом контроле сточных вод, содержащих фенол (нитрофенолы или их галогензамещенные) и 4-нитрозорезорцин.

В качестве аналога выбран способ экстракционного извлечения нитро- и нитрозофенолов октанолом-1 из водных проб (Коренман Я.И. Коэффициенты распределения органических соединений. - Воронеж: изд. Воронеж. ун-та, 1992, 336 с. ). Недостатком аналога является низкая степень извлечения фенола и нитрофенолов и невозможность разделения их с 4-нитрозорезорцином на стадии экстракции при совместном присутствии в водной пробе.

Прототипом может служить экстракция фенола и 4-нитрозорезорцина алкилацетатами из подкисленных водных растворов (Коренман Я.И., Линева Г.С., Водопьянова В.Н. Влияние нитрозогруппы на экстракцию фенолов //Изв. вузов. Химия и хим. технология, 1978, т. 21, N2, с. 182 - 185). Недостатком способа является невысокая степень извлечения фенола, не обеспечивающая полного перехода извлекаемого соединения в органическую фазу при одноразовой экстракции и 10-кратном концентрировании. Кроме того, при экстракции указанным способом происходит одновременное извлечение 4-нитрозорезорцина в случае его присутствия в анализируемой водной пробе.

Задачей изобретения является повышение степени однократного извлечения фенола (нитрофенолов или их галогензамещенных) из анализируемого водного раствора и разделение указанных соединений и 4-нитрозорезорцина при их совместном присутствии в водной пробе на стадии экстракции.

Поставленная задача достигается тем, что в способе экстракционного извлечения фенола (нитрофенолов или их галогензамещенных) из водных растворов, содержащих 4-нитрозорезорцин, к анализируемой водной пробе добавляют в качестве экстракта ацетон в присутствии сульфата аммония в количестве 38,5 - 40,0 мас.% по отношению к пробе, подкисленной до pH 2 На основании исследования патентной и научной литературы можно сделать вывод, что совокупность существенных признаков является новой и позволяет повысить степень извлечения фенола (нитрофенолов или их галогензамещенных) и разделить их с 4-нитрозорезорцином на стадии экстракции.

Технический результат выражается в том, что предлагаемый способ позволяет достигнуть практически полного извлечения фенола (нитрофенолов или их галогензамещенных) и отделить их от 4-нитрозорезорцина на стадии экстракции органическим растворителем в кислой среде.

Коэффициенты распределения D указанных соединений и факторы разделения с 4-нитрозорезорцином β =D₁/D₂, где D₁ и D₂ - коэффициенты распределения фенолов и 4-нитрозорезорцина соответственно, приведены в табл. 1.

Способ заключается в том, что к 200 мл водной пробы, содержащей фенол (нитрофенолы или их галогензамещенные) и 4-нитрозорезорцин, подкисленной серной кислотой ( ρ = 1,187 г/см³) до pH 2, добавляют высаливатель - сульфат аммония - в количестве 38,5 - 40,0 мас.% по отношению к анализируемой водной пробе и 25 мл ацетона, экструдируют на вибросмесителе до полного растворения соли и выделения самостоятельной органической фазы (10 - 15 мин). После расслаивания фаз (10 - 15 мин) отделяют экстракт, содержащий фенол (нитрофенолы или их галогензамещенные), не захватывая водного слоя, и определяют концентрацию фенолов в водной и органической фазах.

Коэффициенты распределения (D) и степень извлечения (R, %) фенолов рассчитывают по следующим формулам: D = (C_о · K)/C₂; R = (D · 100)/(D+K) где C_о - концентрация фенола в органической фазе; K - соотношение равновесных объемов водной и органической фаз; C₂ - концентрация фенола в водной фазе.

Пример по прототипу. К 200 мл водной пробы, содержащей фенол и 4-нитрозорезорцин, подкисленной до pH 2, добавляют 20 мл бутилацетата, экстрагируют в течение 10 - 15 мин до установления межфазного равновесия. После расслаивания фаз (10 - 15 мин) отделяют органическую фазу от водной и определяют концентрацию фенолов в водной и органической фазах. Соотношение равновесных объемов водной и органической фаз равно 10 : 1.

Коэффициенты распределения D фенола и 4-нитрозорезорцина составляют 58,00 и 1,77, степени извлечения - 85,3 и 15,0% соответственно.

Предлагаемый способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. К 200 мл водной пробы, содержащей фенол (нитрофенолы или их галогензамещенные) и 4-нитрозорезорцин и подкисленной до pH 2, добавляют сульфат аммония в количестве 40,0 мас.% по отношению к пробе и 25 мл ацетона, перемешивают до полного растворения соли и выделения самостоятельной органической фазы. Соотношение равновесных объемов водной и органической фаз равно 10 : 1. Коэффициенты распределения D и степень извлечения R приведены в табл.1.

Происходит практически полное разделение фенола (нитрофенолов или их галогензамещенных) и 4-нитрозорезорцина, а также переход фенола (нитрофенолов или их галогензамещенных) в органическую фазу с высокой степенью извлечения.

Пример 2. К 200 мл подкисленной водной пробы (pH 3), содержащей фенол и 4-нитрозорезорцин, добавляют сульфат аммония в количестве 40,0 мас.% по отношению к пробе и 25 мл ацетона, экстрагируют до полного растворения соли. Далее аналогично примеру 1. Коэффициент распределения D фенола 900, степень извлечения 99,0%, фактор разделения 10⁴. Способ осуществим.

Пример 3. К 200 мл подкисленной водной пробы (pH 4), содержащей фенол и 4-нитрозорезорцин, добавляют сульфат аммония в количестве 40,0 мас.% по отношению к пробе и 25 мл ацетона, экстрагируют до полного растворения соли. Далее аналогично примеру 1. Коэффициент распределения D фенола 830, степень извлечения 98,8%, фактор разделения меньше 10⁴. Способ не осуществим.

Пример 4. К 200 мл подкисленной водной пробы (pH 2), содержащей фенол и 4-нитрозорезорцин, добавляют сульфат аммония в количестве 41,0 мас.% по отношению к пробе и 25 мл ацетона. Способ не осуществим, высаливатель растворяется не полностью и значительно адсорбирует фенолы.

Пример 5. К 200 мл подкисленной водной пробы (pH 2), содержащей фенол и 4-нитрозорезорцин, добавляют сульфат аммония в количестве 38,5 мас.% по отношению к пробе и 25 мл ацетона, экстрагируют до полного растворения соли. Далее аналогично примеру 1. Коэффициент распределения D фенола 985, степень извлечения 99,2%, фактор разделения 10⁴. Способ осуществим.

Пример 6. К 200 мл подкисленной водной пробы (pH 2), содержащей фенол и 4-нитрозорезорцин, добавляют сульфат аммония в количестве 37,5 мас.% по отношению к пробе и 25 мл ацетона, экстрагируют до полного растворения соли. Далее аналогично примеру 1. Коэффициент распределения D фенола и 4-нитрозорезорцина составляют 780 и 0,08 соответственно. Фактор разделения меньше 10⁴. Способ не осуществим.

Сравнительные характеристики известного и предлагаемого способов приведены в табл. 2.

Формула изобретения

Способ экстракционного извлечения фенола, нитрофенолов или галогензамещенных нитрофенолов из водных растворов, содержащих 4-нитрозорезорцин, включающий экстракцию органическим растворителем в кислой среде, отличающийся тем, что исходный раствор подкисляют до pH 2 - 3, затем добавляют сульфат аммония в количестве 38,5 - 40,0% от массы раствора, а в качестве экстрагента используют ацетон.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2