Количественное определение поверхностно-активных веществ различной природы в водных растворах

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Химия


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

ВЕСТНИК УДМУРТСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
УДК 541. 49+543. 420. 62+546. 881. 5
Н. Б. Перевощикова, Ю.А. Азиатцева
КОЛИЧЕСТВЕННОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ РАЗЛИЧНОЙ ПРИРОДЫ В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ
Исследованы процессы взаимодействия малахитового зеленого с неионогенными и анионными поверхностноактивными веществами в водных растворах. Предложены методики экстракционно-фотометрического определения анионных ПАВ с метиловым зеленым, катионных ПАВ с бромкрезолом зеленым, а также методика спектрофотометрического определения неионогенного ПАВ с малахитовым зеленым и анионным ПАВ.
Ключевые слова: ПАВ, метиловый зеленый, бромкрезоловый зеленый, малахитовый зеленый, экстракционно-фотометрический метод анализа, спектрофотометрия.
В настоящее время ежегодное производство поверхностно-активных веществ (ПАВ) в России и других странах исчисляется миллионами тонн. Широкое применение ПАВ во многих отраслях промышленности обусловливает практически повсеместную распространенность этих соединений в природных и промышленных сточных водах.
Органические вещества, такие как ПАВ, относятся к особой группе органических загрязнителей, отличающихся опасными биологическими свойствами: высокой токсичностью и стойкостью к биоразложению в окружающей среде. В связи с этим проблема контроля загрязнения природных вод и промышленных стоков ПАВ является одной из острейших задач в области охраны окружающей среды. Происходящие во всех странах волнения из-за антропогенной нагрузки на окружающую среду заставили химиков-аналитиков пересмотреть существующие методы анализа, а также привели к планированию поиска новых эффективных методов анализа на месте отбора проб, то есть создание тест-методов.
Настоящая работа посвящена поиску эффективных методов анализа для быстрого обнаружения и оценки содержания ПАВ различной природы в водных растворах.
Экспериментальная часть
1. Реактивы и оборудование
Все исходные растворы готовили растворением точных навесок препаратов в дистиллированной воде. Рабочие растворы поверхностно-активных веществ готовили разбавлением исходных растворов. Все используемые реактивы имели квалификацию «ч.д.а.» или «х.ч. «
Значение рН регистрировали иономером марки ИПЛ-301 со стеклянным электродом марки ЭС-10 601/7. Электродом сравнения служил хлорсеребряный электрод марки ЭС-10 101.
Оптическая плотность растворов измерялась на фотоэлектроколориметре КФК-2МП со стеклянными кюветами (I = 1 — 5 см) и спектрофотометре СФ-2000 в интервале длин волн от 350 до 800 нм с кварцевыми кюветами I = 1 см. Измерения проводились при температуре окружающего воздуха (20 ± 2) оС, атмосферное давление (84−106) кПа, относительная влажность (80 ± 5) %.
2. Определение ПАВ экстракционно-фотометрическим методом
2.1. Определение анионных ПАВ с метиловым зеленым
Для разработки методики определения анионных поверхностно-активных веществ (аПАВ) типа сульфонол использовали трифенилметановый краситель сульфофталеинового ряда метиловый зеленый. Исследование различных типов экстрагентов показало, что наиболее полную экстракцию ИА обеспечивает хлороформ в среде 0,5 — 1,0 моль/дм3 раствора Н04, так как в этих условиях сам реагент почти не переходит в органическую фазу. Трех-, пятикратного избытка реагента достаточно для полного связывания аниона ПАВ. В процессе экстрагирования в экстракт попадает диспергированная вода, поэтому величина оптической плотности экстракта стабилизируется через 20−30 мин после полного расслаивания фаз [1].
Принцип метода. Метод основан на образовании растворимого в хлороформе окрашенного соединения аПАВ с метиловым зеленым.
Диапазон определяемых содержаний 0,5 — 5,0 мг/дм3.
Реактивы:
1) серная кислота Н2804, 1 М-
2) метиловый зеленый (МЕТЗ), 2−10& quot-4 М-
3) хлороформ-
4) рабочие растворы аПАВ (додецилсульфонат натрия С12Н25 803Ка), 4 и 10 мг/дм3.
Ход определения. В делительную воронку вносят 20,0 см³ 1 М раствора Н2804, 10,0 см³ анализируемого раствора сульфоната- добавляют 2,0 см³ рабочего раствора МЕТЗ и 20,0 см³ хлороформа. Немедленно экстрагируют в течение 1 мин и дают пробе расслоиться в течение 30 мин. После расслаивания фаз хлороформный слой сливают в кювету с толщиной поглощающего слоя 5 см и фото-метрируют относительно контрольного раствора — хлороформного экстракта, не содержащего аПАВ, при 440 нм.
Расчет. Массовую концентрацию аПАВ находили по градуировочному графику.
Градуировочный график. В 6 делительных воронок вносят по 20,0 см³ 1 М раствора Н2804, добавляют 1,3 — 2,5 — 3,8 — 4,0 — 6,3 см³ рабочего раствора сульфоната с концентрацией 4 мг/дм3, в шестую воронку вносят 5,0 см³ рабочего раствора сульфоната с концентрацией 10 мг/дм3, что отвечает 0,5 — 1,0 — 1,5 — 2,0 — 2,5 — 5,0 мг/дм3. Вносят 2,0 см³ рабочего раствора МЕТЗ. Добавляют в каждую воронку по 20,0 см³ хлороформа и немедленно экстрагируют в течение 1 мин. Хлороформ в следующую воронку приливают лишь после проведения экстракции в предыдущей. Через 30 мин после расслаивания фаз хлороформный слой сливают в кювету с толщиной поглощающего слоя 5 см и фото-метрируют на ФЭК-2МП относительно контрольного раствора — хлороформного экстракта, не содержащего аПАВ, при 440 нм.
Измеряют оптическую плотность 3 раза с целью исключить случайные результаты и для усреднения данных. Повторяют процедуру не менее трех раз и при построении градуировочного графика используют средние значения оптической плотности, полученные для каждого образца.
По результатам измерения был построен градуировочный график в координатах оптическая плотность — концентрация аПАВ (мг/дм3) (рис. 1).
Рис. 1. Градуировочный график для определения аПАВ в диапазоне концентраций 0,5 — 5,0 мг/дм3 с метиловым зеленым- X = 440 нм- I = 5 см- X = (20 ± 2)°С
Для проведения апробации была приготовлена серия растворов с постоянным содержанием аПАВ 1,50 мг/дм3. Растворы были исследованы по представленной выше методике. Результаты апробации представлены в табл. 1.
Таблица 1
Результаты апробации методики
Введено аПАВ, мг/дм Найдено аПАВ, мг/дм
1,54
1,50 1,49
1,50
Результат анализа Сх ± А, мг/дм3 1,51 ± 0,06
2.2. Определение катионных ПАВ с бромкрезоловым зеленым
Для разработки методики определения катионных поверхностно-активных веществ (кПАВ) типа алкилпиридиний мы использовали трифенилметановый краситель сульфофталеинового ряда бромкре-золовый зеленый. Исследование различных типов экстрагентов показало, что наиболее полную экстракцию ИА обеспечивает хлороформ. Экстракция наиболее эффективна при использовании буферного раствора при рН = 5,0, так как в этих условиях сам реагент почти не переходит в органическую фазу. Трех-, пятикратного избытка реагента достаточно для полного связывания катиона ПАВ. В процессе экстрагирования в экстракт попадает диспергированная вода, поэтому величина оптической плотности экстракта стабилизируется через 15−20 мин после полного расслаивания фаз [1].
В предварительных испытаниях были исследованы спектры поглощения хлороформного экстракта раствора бромкрезолового зеленого при различном содержании кПАВ. Длина волны, которая соответствовала максимальному значению оптической плотности, составила 400 нм.
Был проведен выбор оптимального значения рН, объема и концентрации буферного раствора. При выбранных значениях рН = 2,0- 3,0- 4,0- 5,0 закон Бугера-Ламберта-Бера выполняется. Исследование показало, что для анализа данной системы наиболее эффективно использовать цитратный буферный раствор с рН = 5,0 и объемом 10 см³, так как изменение окраски при данном значении рН наиболее контрастно. Буферный раствор готовили смешением 4,0 см³ 0,1 М раствора КаОН с 96 см³
0,1 М раствором цитрата натрия КаС6Н5О7.
Принцип метода. Метод основан на образовании растворимого в хлороформе окрашенного соединения кПАВ с бромкрезоловым зеленым.
Диапазон определяемых содержаний 0,3 — 12,8 мг/дм3.
Реактивы:
1) бромкрезоловый зеленый (БКЗ), 6,0−10& quot-4 М-
2) цитратный буферный раствор с рН = 5,0-
3) хлороформ-
4) рабочие растворы кПАВ (децилпиридиний хлорид (ДПХ) [С10Н21КС5Н5]С1), 1 • 10−3 М (260 мг/дм3) и Ы0−4 М (26 мг/дм3).
Ход определения. В делительную воронку вносят 10,0 см³ буферного раствора, 0,5 см³ раствора БКЗ и 10,0 см³ анализируемого раствора кПАВ, 10,0 см³ хлороформа. Немедленно экстрагируют в течение 1 мин и дают пробе расслоиться в течение 20 мин. После расслаивания фаз хлороформный слой сливают в кювету с толщиной поглощающего слоя 1 см и фотометрируют относительно контрольного раствора — хлороформного экстракта, не содержащего кПАВ, при 400 нм.
Расчет. Массовую концентрацию кПАВ находят по градуировочному графику.
Градуировочный график. В 10 делительных воронок вносят 10,0 см³ буферного раствора с рН =
5,0, 0,5 см³ раствора БКЗ. В первые 4 воронки добавляют 0,5 — 1,25 — 2,50 — 3,75 см³ рабочего раствора кПАВ с концентрацией 26 мг/дм3- в 5 — 10-ю воронки 0,50 — 1,00 — 1,25 — 1,50 — 2,00 — 2,50 см³ рабочего раствора кПАВ с концентрацией 260 мг/дм3, что отвечает 0,3 — 0,6 — 1,3 — 1,9 — 2,6 — 5,1 — 6,4 -7,8 — 10,2 — 12,8 мг/дм3. Вносят в каждую воронку по 10,0 см³ хлороформа и немедленно экстрагируют в течение 1 мин. Хлороформ в следующую воронку приливают лишь после проведения экстракции в предыдущей. Через 20 мин после расслаивания фаз хлороформный слой сливают в кювету с толщиной поглощающего слоя 1 см и фотометрируют относительно контрольного раствора — хлороформного экстракта, не содержащего кПАВ, при 400 нм.
Измеряют оптическую плотность 3 раза с целью исключить случайные результаты и усредняют данные. Повторяют процедуру не менее трех раз и при построении градуировочного графика используют средние значения оптической плотности, полученные для каждого образца.
По результатам измерения строят градуировочный график в координатах оптическая плотность
— концентрация кПАВ (мг/дм3) (рис. 2).
Для проведения апробации были приготовлены две серии растворов с постоянным содержанием кПАВ 2,0 и 7,0 мг/дм3. Растворы были исследованы по представленной выше методике. Результаты апробации представлены в табл. 2.
Рис. 2. Градуировочный график для определения кПАВ 0,3−12,8 мг/дм3- 1 = 400нм- I = 1см- 1 = (20±2) °С
Таблица 2
Результаты апробации методики
Введено кПАВ, мг/дм3 Найдено кПАВ, мг/дм3 Результат анализа Сх±Д, мг/дм3
2,06
2,00 2,08 2,06 ± 0,09
2,03
7,09
7,00 7,05 7,08 ± 0,10
7,11
3. Определение неионогеннного ПАВ с малахитовым зеленым и анионным ПАВ спектрофотометрическим методом
3.1. Изучение состояния малахитового зеленого в водных растворах
Малахитовый зелёный (синонимы: бензоилгрюн, малахитгрюн) — синтетический трифенилме-тановый краситель, структурная формула представлена на рис. 3.
Малахитовый зеленый относится к кислотно-основным индикаторам: в водной среде при рН 0,1 -2,0 переход окраски от желтой к зеленовато-голубой, при рН 11,6−13,6 от зеленовато-голубой к бесцветной- в неводной — к голубой. Применяется как реагент для экстракционно-фотометрического определения Т1(ГУ), для косвенного определения Р, & quot-, сульфитов, как реактив в микробиологии [2−4].
Рис. 3. Структурная формула малахитового зеленого
Изучение процесса взаимодействия нПАВ с ионными ассоциатами (ИА), образованными малахитовым зеленым (МАЛЗ) и аПАВ, необходимо начать с исследования состояния индикатора в водном растворе, так как большое влияние на физико-химические свойства ИА оказывает состав и строение ионов и кислотность среды.
Для изучения влияния кислотности среды на состояние малахитового зеленого в водном растворе была приготовлена серия растворов с постоянной концентрацией индикатора (1−10& quot-4 моль/дм3) и различным значением рН. Полученные спектры поглощения представлены на рис. 4.
Рис. 4. Спектры поглощения растворов малахитового зеленого при рН 1,0 (1), 2,0 (2), 3,0 (3), 4,0 (4), 5,0 (5), 8,0 (6) — С (МАЛЗ) = 110−4 М (35,6 мг/дм3) — I = 1 см
Из полученных спектров видно, что при рН от 1 до 5 происходит повышение интенсивности поглощения, при дальнейшем увеличении рН растворов приводит к уменьшению интенсивности поглощения без смещения первоначального максимума при 620 нм.
Для изучения зависимости оптической плотности от концентрации малахитового зеленого была приготовлена серия растворов малахитового зеленого с переменной концентрацией (1−10& quot-5 — 1−10& quot-4 моль/дм3) при рН = 5,0. Спектры поглощения представлены на рис. 5.
Из рисунка видно, что увеличение концентрации малахитового зеленого приводит к постепенному увеличению интенсивности поглощения без смещения первоначального максимума при 620 нм.
В дальнейшем все исследования проводились при значении рН растворов 5,0 и концентрации малахитового зеленого равной 1−10& quot-4 моль/дм3 (36,5 мг/дм3), что соответствует максимальному поглощению катиона индикатора.
Рис. 5. Спектры поглощения растворов малахитового зеленого при концентрации 1−10 5 (1), 2,5−10 5 (2), 5,0−10−5 (3), 7,5−10 5 (4), 1−10−4 (5) моль/дм3- рН = 5,0- 1 = 1 см
3.2. Изучение взаимодействия малахитового зеленого с ПАВ в водных растворах
Для изучения процесса образования ИА малахитового зеленого и ПАВ проводилось измерение оптической плотности растворов двух двойных (малахитовый зеленый — аПАВ и малахитовый зеленый — нПАВ) и одной тройной системы (малахитовый зеленый — аПАВ — нПАВ) при постоянной концентрации малахитового зеленого (1−10& quot-4 моль/дм3) и ПАВ (100 мг/дм3) спектрофотометрическим методом. На рис. 6 представлены спектры двойных и тройных систем.
Рис. 6. Спектры поглощения растворов малахитового зеленого (1), малахитовый зеленый — нПАВ (2), малахитовый зеленый — аПАВ (3), малахитовый зеленый — аПАВ — нПАВ (4) — С (МАЛЗ) = 1−10−4 М (35,6 мг/дм3) — С (аПАВ) = С (нПАВ) = 100 мг/дм3- рН = 5,0- I = 1 см
Из полученных спектров видно, что при добавлении ПАВ к раствору малахитового зеленого происходит уменьшение оптической плотности без смещения максимума поглощения (системы малахитовый зеленый — аПАВ и малахитовый зеленый — нПАВ). Однако при одновременном введении ПАВ (система малахитовый зеленый — аПАВ — нПАВ) в раствор малахитового зеленого приводит к небольшому уменьшению оптической плотности и батохромному смещению максимума поглощения на 10 нм.
Такой характер изменения спектров может свидетельствовать о диспергировании коллоидных агрегатов ИА и повышении их седиментационной устойчивости при введении нПАВ в водный раствор.
Данный эффект позволяет предложить спектрофотометрический метод определения нПАВ.
3.2.1. Изучение взаимодействия в системах малахитовый зеленый — анионный ПАВ, малахитовый зеленый — неионный ПАВ
Образование И А краситель — ПАВ, отличных по спектрам поглощения от чистого реагента, связывается со способностью углеводородного радикала иона ПАВ перекрывать остов окрашенного органического противоиона и обеспечивать таким образом гидрофобную сольватацию последнего.
Для изучения влияния кислотности среды на образование ИА в водном растворе были приготовлены серии растворов с постоянной концентрацией малахитового зеленого (1−10& quot-4 моль/дм3) и ПАВ (100 мг/дм3) с различным значением рН. Полученные спектры поглощения двойных систем представлены на рис. 7 и 8.
Анализ спектров поглощения системы малахитовый зеленый — аПАВ показывает, что увеличение рН растворов приводит к постепенному увеличению интенсивности поглощения, а при рН раствора свыше 5 происходит постепенное уменьшение интенсивности поглощения без смещения максимума поглощения при 620 нм.
Рис. 7. Спектры поглощения системы малахитовый зеленый — аПАВ при рН 2,0 (7), 3,0 (2), 4,0 (3), 5,0 (4), 6,0 (5), 7,0 (6), 8,0 (7) — С (МАЛЗ) = 1−10−4 М (35,6 мг/дм3) — С (аПАВ) = 100 мг/дм3- I = 1 см
Рис. 8. Спектры поглощения системы малахитовый зеленый — нПАВ при рН 2,0 (7), 3,0 (2), 4,0 (3), 5,0 (4), 6,0 (5), 7,0 (6), 8,0 (7) — С (МАЛЗ) = 1−10−4 М (35,6 мг/дм3) — С (нПАВ) = 100 мг/дм3, I = 1 см
Для изучения влияния концентрации ПАВ на состояние малахитового зеленого в водном растворе были приготовлены серии растворов с постоянной концентрацией индикатора (1−10−4 М) и переменным содержанием ПАВ: системы малахитовый зеленый — аПАВ (рис. 9), малахитовый зеленый
— нПАВ. Концентрации ПАВ в полученных растворах менялись в пределах от 2,5 до 100 мг/дм3.
Из полученных спектров видно, что увеличение концентрации ПАВ приводит к уменьшению интенсивности поглощения без смещения первоначального максимума при 620 нм. Более значительное уменьшение интенсивности поглощения происходит в системе малахитовый зеленый — аПАВ. Такой характер спектров объясняется природой ПАВ. В водном растворе МАЛЗ и аПАВ существуют в виде противоположно заряженных ионов, взаимодействие которых ведет к образованию довольно устойчивых ИА.
Для определения лимитной концентрации ПАВ, выше которой оптическая плотность растворов практически не изменяется, применяли метод молярных отношений (рис. 10).
Рис. 9. Спектры поглощения в системе малахитовый зеленый — аПАВ при переменном содержании аПАВ, мг/ дм3: 0 (1), 2,5 (2), 5,0 (3), 10,0 (4), 15,0 (5), 25,0 (6), 50,0 (7), 75,0 (5), 100,0 (9) — С (МАЛЗ) = 110−4 М (35,6 мг/дм3) — рН = 5,0- I = 1 см
Рис. 10. Серии насыщения раствора малахитового зеленого раствором аПАВ (1), раствором нПАВ (2) — С (МАЛЗ) = 1−10−4 М (35,6 мг/дм3) — С (аПАВ) = С (нПАВ) = (0−200) мг/дм3- рН = 5,0- I = 1 см- X = 620 нм
Для математической обработки полученных данных был использован метод ограниченного логарифмирования (метод Бента-Френча). Расчеты показали, что в обеих системах формируются ИА с мольным соотношением МАЛЗ и ПАВ, близким к 1:1. Логарифмы константы изученных равновесий в системе малахитовый зеленый — аПАВ составил 4,47, в системе малахитовый зеленый — нПАВ 3,67.
3.2.2. Изучение взаимодействия в системе малахитовый зеленый — анионный ПАВ — неионный
ПАВ
Для изучения влияния кислотности среды на взаимодействие малахитового зеленого и ПАВ в водном растворе была приготовлена серия растворов с постоянной концентрацией индикатора (1−10−4 моль/дм3) и ПАВ (100 мг/дм3) с различным значением рН (рис. 11).
Анализ полученных спектров показал, что характер их изменения идентичен характеру изменения спектров поглощения двойных систем, а наиболее значительное изменение в оптических плотностях систем малахитовый зеленый — аПАВ и малахитовый зеленый — аПАВ — нПАВ наблюдается при рН 5,0 и длине волны 630 нм.
Для исследования влияния ПАВ на образование ИА малахитового зеленого и ПАВ были изучены три системы, которые характеризовалась постоянным содержанием МЗ (1−10−4М) и переменным содержанием ПАВ. Полученные спектры поглощения систем представлены на рис. 12−14.
Рис. 11. Спектры поглощения растворов системы малахитовый зеленый — аПАВ — нПАВ при рН 2,0 (1), 3,0 (2), 4,0 (3), 5,0 (4), 6,0 (5), 7,0 (6), 8,0 (7) — С (МАЛЗ) = 1−10−4 М (35,6 мг/дм3) — С (аПАВ) = С (нПАВ) = 100 мг/дм3- I = 1 см
Рис. 12. Спектры поглощения в системе малахитовый зеленый — аПАВ — нПАВ- С (МАЛЗ) = 1−10−4 М (35,6 мг/дм3) — С (аПАВ) = С (нПАВ): 0 (1), 2,5 (2), 5,0 (3), 10,0 (4), 20,0 (5), 30,0 (6), 50,0 (7), 75,0 (5), 100,0 (9) мг/дм3- рН = 5,0- I = 1 см
Анализ спектров показывает, что во всех системах происходит постепенное смещение максимума поглощения в длинноволновую область спектра от 620 нм до 630 нм. Увеличение концентрации ПАВ приводит сначала к уменьшению, а затем к увеличению оптической плотности растворов в максимуме поглощения. Концентрация ПАВ, при которой происходит гиперхромный эффект, различна для всех трех систем. Так, в системе, характеризующейся переменным содержанием обоих ПАВ (рис. 12), увеличение интенсивности поглощения происходит при концентрации ПАВ равной 50 мг/дм3. В системе с переменным содержанием аПАВ (рис. 13) увеличение оптической плотности начинается при концентрации 75 мг/дм3, а в системе с переменным содержанием нПАВ (рис. 14) — при концентрации 30 мг/дм3 ПАВ.
Определение нПАВ необходимо проводить при концентрации аПАВ, равной 100 мг/дм3, так как при концентрации аПАВ свыше 150 мг/дм3 введение нПАВ не приводит к изменению в спектре.
Рис. 13. Спектры поглощения в системе малахитовый зеленый — аПАВ — нПАВ при переменном содержании нПАВ- С^АЛЗ) = 1 • 10−4 M (35,6 мг/дм3) — С (аПАВ) = 1GG мг/дм3- С (нПАВ): G (1), 2,5 (2), 5,0 (3), 10,0 (4), 20,0 (5), 30,0 (б), 50,0 (7), 75,0 (S), 100,0 (9) мг/дм3- рН = 5,0- l = 1 см
Рис. 14. Спектры поглощения в системе малахитовый зеленый — аПАВ — нПАВ при переменном содержании аПАВ- С (МАЛЗ) = 1−10& quot-4 М (35,6 мг/дм3) — С (нПАВ) = 100 мг/дм3- С (аПАВ): 0 (7), 2,5 (2), 5,0 (3), 10,0 (4), 20,0 (5), 30,0 (6), 50,0 (7), 75,0 (5), 100,0 (9) мг/дм3- рН = 5,0- I = 1 см
3.2.3. Методика определения неионогенного ПАВ с малахитовым зеленым и анионным ПАВ в водных растворах спектрофотометрическим методом
Принцип метода. Изменение поглощения растворов ИА в системе малахитовый зеленый -аПАВ в области 630 нм при введении нПАВ использовано нами для разработки методики определения нПАВ.
Диапазон определяемых концентраций нПАМ 0,5 — 20,0 мг/дм3.
Реактивы:
1) малахитовый зеленый, 1 • 10−4 М-
2) ацетатный буферный раствор с рН = 5,0-
3) рабочий раствор аПАВ (додецилсульфонат натрия С12Н25 803Ка), 1000 мг/дм3-
4) рабочий раствор нПАВ (этоксилированный жирный спирт (СтН2т+10)(СН2СН20)пН, где т = 13−15, п~9), 1000 мг/дм3.
Ход определения. В мерную колбу на 50 см³ помещают 10,0 см³ буферного раствора, 1 см³ 1 • 10−3 М раствора малахитового зеленого, 5,0 см3 1000 мг/дм3 раствора аПАВ и аликвотную часть анализируемого раствора, содержащего нПАВ, доводят раствор до метки дистиллированной водой. Измеря-
ют оптическую плотность полученного раствора в кювете с I = 1 см относительно раствора сравнения, содержащего соответствующее количество малахитового зеленого, аПАВ и не содержащего нПАВ, при 630 нм.
Расчет. Массовую концентрацию нПАВ находят по градуировочному графику.
Градуировочный график. Для построения градуировочного графика в 9 мерных колб вносят по
3 3 3 3 3
10,0 см буферного раствора, 1 см 1−10- М раствора малахитового зеленого и 5,0 см 1000 мг/дм раствора аПАВ. В мерные колбы 1−4 добавляют 0,5 — 2,5 — 5,0 — 7,5 см³ раствора нПАВ с концентрацией 50 мг/дм3- в колбы 5−9 0,5 — 0,63 — 0,75 — 0,88 — 1,0 см³ раствора нПАВ с концентрацией 1000 мг/дм3. Доводят растворы до метки дистиллированной водой. Измеряют оптическую плотность полученного раствора при 630 нм в кювете с I = 1 см относительно раствора сравнения, содержащего соответствующее количество малахитового зеленого, аПАВ и не содержащего нПАВ.
Измеряют оптическую плотность три раза с целью исключить случайные результаты и усредняют данные. Повторяют процедуру не менее трех раз и при построении градуировочного графика используют средние значения оптической плотности, полученные для каждого образца.
По результатам измерения строят градуировочный график оптическая плотность — концентрация нПАВ (мг/дм3) (рис. 15).
Рис. 15. Градуировочный график для определения нПАВ 0,5 — 20 мг/дм3- X = 630 нм- 1 = 1 см- рН = 5,0, г = (20±2)°С
Для проведения апробации были приготовлены три серии растворов с постоянным содержани-
зультаты апробации представлены в табл. 3.
Статистическая обработка результатов анализа
При экстракционно-фотометрическом и спектрофотометрическом определении ПАВ была проведена статистическая обработка данных по гхц-критерию, то сеть проводили сравнение экспериментально найденных результатов х с постулированным значением, принимаемым за математическое ожидание /л.
Находят среднее арифметическое значение х и стандартное отклонение выборки S по формуле:
Экспериментальное значение сравнивают с табличным гг при Р = 0,95. И если гхц& lt- гг, то между выборочными значениями не существует значимых различий и можно объединять выборку. В случае когда гх, ц& gt- ^ в результатах анализа есть систематическая ошибка и выборку объединять нельзя. Абсолютную погрешность рассчитывали по формуле, А = S (х)• гг.
А
0,00
0,10
0,08
0,06
0,04
0,02
0
5
10
15 C, мг/дм'-
3
ем нПАВ 0,5, 5,0 и 10,0 мг/дм3. Растворы были исследованы по представленной выше методике. Ре-
Далее рассчитывают экспериментальное значение гхц-критерия по формуле
Iх — т
ФИЗИКА. ХИМИЯ Результаты апробации методики 2010. Вып. 2 Таблица 3
Введено нПАВ, мг/дм3 Найдено нПАВ, мг/дм3 Результат анализа Сх ± А, мг/дм3
0,50 0,51 0,56 ± 0,07
0,59
0,56
0,53
0,57
0,58
0,52
5,00 5,04 5,04 ± 0,08
5,01
5,10
5,03
5,06
10,00 5,02 9,99 ± 0,08
10,02
9,96
9,95
10,01
9,97
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Штыков С. Н., Сумина Е. Г., Чернова Р. К. Новый экспрессный метод раздельного определения неионогенных и анионных поверхностно-активных веществ в сточных водах // Журн. аналит. химии. 1985. Т. 40, вып. 5. С. 907.
2. Шарло Г. Методы аналитической химии. 2-е изд. / пер. с фр. М., 1969. Ч. 1. С. 609.
3. Пилипенко А. Т., Доленко С. А., Куличенко С. А. Модификация ионных ассоциатов катиона малахитового зеленого и алкилсульфат-анионов неионогенными ПАВ в водных растворах // Докл. АН СССР. 1989. Т. 307, вып. 6. С. 1393.
4. Сухан В. В., Куличенко С. А. Максимюк Е.Г. Доленко С. А. Ионные ассоциаты малахитового зеленого с до-децилсульфат-анионом для спектрофотометрического определения неионных ПАВ // Изв. высш. учеб. заведений. Химия и хим. технология. 1991. Вып. 6. С. 41.
Поступила в редакцию 17. 06. 10
N.B. Perevotshikova, senior lecturer Yu.A. Asiatzeva, student
Quantitative determination of surfactants of different nature in aqueous solutions
The processes of interaction of malachite green with nonionic and anionic surfactants in aqueous solutions are investigated. The methods for extraction-photometric determination of anionic surfactants with methyl green and cationic surfactants with bromcresol green, and the method of spectrophotometric determination of nonionic surfactants with malachite green and anionic surfactants are supposed.
Keywords: surfactant, methyl green, bromocresol green, malachite green, the extraction-photometric method of analysis, spectrophotometry.
Перевощикова Наталья Борисовна, старший преподаватель Азиатцева Юлия Александровна, студентка ГОУВПО «Удмуртский государственный университет» 426 034, Россия, г. Ижевск, ул. Университетская, 1 (корп. 1) E-mail: pnbi@mail. ru

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой