Способ раздельного определения анилина и фенола в водных растворах

 

Способ применим при анализе очищенных сточных вод предприятий аналинокрасочной промышленности и других сточных вод, содержащих анилин и фенол. Способ заключается в экстракционном извлечении метилацетатом из насыщенного фторидом калия водного раствора сначала анилина при pH 11-12, затем фенола при pH 2-3 с последующим фотометрическим определением в реэкстрактах анилина по реакции с хлорамином Т и фенола по реакции с 4-аминоантипирином. Достигается селективность определения олигомера и фенола и снижение пределов их определения. 3 табл.

Изобретение относится к аналитической химии органических соединений (разделение и анализ) и может быть использовано при анализе очищенных сточных вод предприятий, например, анилинокрасочной и коксохимической промышленностей, взрывчатых веществ, пестицидов, пластмасс и других предприятий, содержащих анилин и фенол.

Известен способ фотометрического определения фенола, основанный на образовании окрашенных n-хиноидных соединений с серной кислотой и формальдегидом (И.М. Коренман. Фотометрический анализ. Методы определения органических соединений. Изд.: Химия, 1970. с 183-184). Недостаток способа - неприменимость реагента для фотометрического определения анилина.

Известен способ фотометрического определения анилина, включающий его взаимодействие с фенолом и образование интенсивно окрашенных соединений (Коренман И. М. , Паничев П.А. Ученые записки Горьковского государственного университета. 1953. Т 24. С. 119-123). Недостатком способа является невозможность определения фенола.

Наиболее близким к заявляемому способу по технической сущности является способ фотометрического определения анилина по реакции с хлорамином Т (Коренман И.М., Паничев П.А Учен. зап. Горьков гос. ун-та. - 1962. - Т. 23. - с. 107). Однако и здесь раздельное определение анилина и фенола при их совместном присутствии невозможно из-за неприменимости реагента для фотометрического определения фенола.

Задачей изобретения является достижение селективности определения анилина и фенола и снижение пределов их определения в водных растворах.

Поставленная задача достигается тем, что способ раздельного определения анилина и фенола в водных растворах включает экстракцию метилацетатом в присутствии фторида калия, в котором новым является то, что экстракцию проводят при pH 9-11 для извлечения анилина, затем при pH 2-3 для извлечения фенола, а в качестве органического реагента для определения фенола используют 4-аминоантипирин.

На основании проведенных исследований по источникам патентной и научно-технической литературы можно сделать вывод о том, что совокупность существенных признаков является новой, позволяет раздельно определять анилин и фенол при их совместном присутствии в водных средах и снизить пределы их определения Способ раздельного определения анилина и фенола при их совместном присутствии в водных растворах осуществляют следующим образом.

В анализируемой водной пробе, содержащей анилин и фенол, растворяют фторид калия, затем pH водного раствора доводят до 11-12 и экстрагируют анилин метилацетатом. После расслаивания фаз (4 - 6 мин) экстракт, содержащий анилин, отделяют, к экстракту добавляют 10 см³ дистиллированной воды, подкисленной HCl, и реэкстрагируют анилин раствором HCl в течение 6-8 мин, который определяют по реакции с хлорамином Т. Содержание анилина находят по градуировочному графику, построенному по стандартным растворам определяемого вещества в органической фазе. Оставшийся водный раствор подкисляют до pH 2-3 и тем же растворителем извлекают фенол. Второй экстракт помещают в делительную воронку и проводят реэкстракцию фенола, который определяют фотометрически по реакции с 4 - аминоантипирином.

Примеры осуществления способа.

По прототипу: к 10 см³ раствора, содержащего 0,1 мг анилина и 0,6 мг фенола, прибавляют 5 см³ 1 н. соляной кислоты и 3 см³ 2%-ного раствора хлорамина Т. Жидкость нагревают 10 мин при 100^oC, охлаждают до комнатной температуры, вводят 7 см³ 1 н. раствора NaOH и воду до объема 50 см³. Оптическую плотность желтого раствора измеряют при 500 нм. Дальнейшее определение фенола не представляется возможным.

Пример 1 по заявляемому способу.

В делительную воронку помещают 100 см³ анализируемой воды, содержащей анилин и фенол, насыщают (94 г) фторидом калия (присутствие нерастворенной соли нежелательно), подщелачивают 1,5 см³ 5 моль/дм³ раствором NaOH до pH 11-12, вводят 10 см³ метилацетата и экстрагируют 5 мин. При этом анилин практически полностью переходит в органическую фазу. После расслаивания системы (6 мин) органическую фазу отделяют, помещают в делительную воронку и реэкстрагируют анилин 10 cм³ 1 моль/дм³ раствора HCl. К реэкстракту добавляют необходимые компоненты фотометрического реагента (2,5 см³ 1 моль/дм HCl, 1,5 см³ 2%-ного раствора хлорамина Т, 3,5 см³ 1 моль/дм³ раствора NaOH) и измеряют оптическую плотность реэкcтракта при λ = 500 нм.

Концентрацию анилина в реэкстракте рассчитывают по градуировочному графику. В качестве раствора сравнения применяют водный раствор, содержащий все компоненты, кроме анилина.

Концентрацию анилина и фенола в водной пробе (C_B) рассчитывают по уравнению C_B=_o/D_c, где D_с коэффициент распределения анилина (фенола) между растворителем и водно-солевым раствором; C_о - концентрация анилина (фенола) в реэкстракте, мг/см³.

Для определения фенола оставшуюся водную пробу подкисляют 2 см³ 1 моль/дм³ HCl и экстрагируют фенол 10 см³ метилацетата. После расслаивания фаз (5 мин) водный слой отделяют, к экстракту добавляют 10 см³ дистиллированной воды, подщелоченной аммонийным буферным раствором, и реэкстрагируют 1 моль/дм³ раствором NaOH в течение 8 мин. После расслаивания системы к водному слою добавляют по 0,2 см³ растворов 4-аминоантипирина и через 5 мин окислителя (персульфат аммония). Через 15 мин измеряют светопоглощение окрашенного в красный цвет раствора при λ = 510 нм.

Концентрацию фенола в реэкстракте рассчитывают по градуировочному графику, построенному по стандартным растворам фенола.

Примеры со 2 по 12 приведены в таблице 1.

Относительная погрешность определения 4-10% (не выше, чем в прототипе), нижний предел определения анилина 1 мг/дм³, фенола - 1 мг/дм³.

Соотношение объемов экстракта и реэкстрагирующих растворов (1 М соляная кислота и 1 М гидроксид натрия) принято равным 1:1 (в примерах 10 см³), увеличение объема реэкстрагирующего раствора нецелесообразно, т.к. приводит к повышению пределов определения анилина и фенола. Уменьшение объема реэкстрагирующего объема раствора приводит к значительным потерям анилина и фенола в процессе реэкстрагирующего раствора, и, как правило, к снижению правильности и воспроизводимости результатов анализа.

Экспериментальные данные, необходимые для обоснования оптимальных значений pH водного раствора при экстракции анилина и фенола, приведены в таблице 2.

Из таблицы 2 видно, что значения pH, обеспечивающие максимальное (95-96%-ное) извлечение анилина, находятся в интервале 9-11, в то время как соответствующие величины для фенола, обеспечивающие его наибольшую степень извлечения (96%), равны 1 - 3.

По заявляемому способу сначала экстрагируется анилин, поэтому оптимальным является pH 9-11, при pH 3-4 происходит возрастание степени извлечения анилина и он будет переходить в экстракт вместе с фенолом, что недопустимо при раздельном определении.

Приводим сравнительные характеристики известного (прототипа) и заявляемого способов (таблица 3).

По сравнению с известными способами определения анилина и фенола заявляемое техническое решение имеет следующие преимущества: возможность селективного (раздельного) определения компонентов при их совместном присутствии в водных средах, нижний предел определяемых концентраций по сравнению с прототипом снижен в 10 раз для анилина и дает возможность определения фенола на уровне 0,01 мг/см³.

Формула изобретения

Способ раздельного определения анилина и фенола в водных растворах, включающий обработку хлорамином Т и фотометрирование, отличающийся тем, что перед обработкой хлорамином Т в пробе растворяют фторид калия, экстрагируют анилин метилацетатом при рН 11 - 12 с последующим его реэкстрагированием, обработкой хлорамином Т и фотометрированием реэкстракта, после чего из пробы экстрагируют фенол метилацетатом при рН 2 - 3 с последующим его реэкстрагированием, обработкой 4-аминоантипирином и фотометрированием реэкстракта.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2