способ раздельного определения моноаминобензойных кислот в воде

Формула изобретения

Способ раздельного определения моноаминобензойных кислот в воде, включающий экстракцию и последующее определение, отличающийся тем, что перед определением кислот проводят экстракционное концентрирование 5-20 см³ изопропилового спирта в присутствии высаливателя 20-25 мас. % сульфата лития по отношению к пробе, затем экстракт разделяют на две части и определение моноаминобензойных кислот осуществляют методом кондуктометрического титрования, при этом в первой части экстракта определяют м-аминобензойную кислоту и в качестве титранта применяют раствор гидроксида калия в изопропиловом спирте, во второй части экстракта определяют о-аминобензойную кислоту, в качестве титранта применяют раствор хлорида меди в изопропиловом спирте, содержание п-аминобензойной кислоты находят путем обобщения данных алкалиметрического и комплексонометрического титрований.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к аналитической химии органических соединений и может быть использовано для контроля технологических и очищенных сточных вод предприятий по производству красителей и синтетических душистых веществ.

Аналогом может служить определение о-аминобензойной кислоты гравиметрическим методом по реакции комплексообразования с Сu²⁺ (Перрин Д. Органические аналитические реагенты / Под ред. Ю.А. Золотова. - М.: Мир, 1967, - 300 с. ). Для раздельного определения м- и n-аминобензойных кислот способ не применялся.

В качестве прототипа выбран способ определения моноаминобензойных кислот путем диазотирования и фиксирования полярографических пиков продуктов реакции на ртутном капельном электроде относительно хлоридсеребряного электрода (Akravi В. A.., Sulaiman S.N. Differential pulse polarograhie determination of o-, m- and p-aminobenzoic acids // J. Iragi Chem. Soc. - 1987.- V.12, I. - P.137-147).

Недостатки способа - сравнительно высокие пределы обнаружения (55 мкг/дм³), длительность анализа (60-90 мин), применение экологически небезопасного индикаторного ртутного капающего электрода.

Технической задачей изобретения является раздельное определение моноаминобензойных кислот в воде, повышение точности и экспрессности анализа.

Поставленная задача достигается тем, что в способе раздельного определения моноаминобензойных кислот в воде, включающем экстракцию и последующее определение, новым является то, что перед определением кислот проводят экстракционное концентрирование 5-20 см³ изопропилового спирта в присутствии высаливателя - 20-25 мас. % сульфата лития (Li₂SО₄) по отношению к пробе. Затем экстракт разделяют на две части и определение моноаминобензойных кислот осуществляют методом кондуктометрического титрования. В первой части экстракта определяют м-аминобензойную кислоту и в качестве титранта применяют раствор гидроксида калия (КОН) в изопропиловом спирте. Во второй части экстракта определяют о-аминобензойную кислоту, в качестве титранта применяют раствор хлорида меди (СuСl₂) в изопропиловом спирте. п-Аминобензойную кислоту определяют путем обобщения данных алкалиметрического и комплексонометрического титрований.

Технический результат состоит в том, что данный способ позволяет раздельно определять моноаминобензойные кислоты в воде, продолжительность анализа 40-50 мин. Точность анализа повышается за счет предварительного концентрирования. Продолжительность анализа сокращается благодаря исключению стадии диазотирования и освобождения от кислорода продуктов реакции, поскольку определение кислот осуществляется непосредственно прямым титрованием экстракта.

Способ заключается в следующем. К 100 см³ водной пробы, содержащей моноаминобензойные кислоты, добавляют высаливатель из расчета 20-25 мас.% Li₂SО₄ по отношению к анализируемой пробе и экстрагируют 5-20 см³ изопропилового спирта в течение 15 мин. После расслаивания фаз (2-5 мин) экстракт отделяют, не захватывая водного слоя, разделяют на две равные части. Одну часть экстракта количественно переносят в ячейку для кондуктометрического титрования с платиновыми электродами, добавляют диметилсульфоксид в соотношении 1:5 к объему органического слоя (при этом содержание в органическом слое ионов высаливателя снижается до минимума, не мешающего определению кислот) и титруют раствором КОН в изопропиловом спирте. Так определяют м-аминобензойную кислоту и суммарное содержание о- и п-изомеров.

Определение о-аминобензойной кислоты в присутствии м- и п-изомеров основано на образовании комплекса Сu²⁺ с о-аминобензойной кислотой (антранилат меди) ярко-зеленого цвета. Для этого вторую часть экстракта количественно переносят в ячейку для кондуктометрического титрования, разбавляют в 5 раз изопропиловым спиртом для устранения влияния ионов высаливателя и титруют раствором СuСl₂ в изопропиловом спирте. Сначала титрант расходуется на образование растворимых в изопропиловом спирте соединений Сu²⁺ с м- и п-аминобензойными кислотами, затем с накоплением ионов Сu²⁺ образуется осадок антранилата Сu²⁺. Содержание п-изомера находят путем обобщения результатов алкалиметрического и комплексонометрического титровании.

Вид кривых титрования представлен на чертеже.

Содержание кислот (m, мг) вычисляют по формуле:

m=0,001CVMR,

где С - молярная концентрация титранта, моль/дм³; V - объем титранта, пошедший на титрование кислоты и найденный по кривой титрования, см³ (фиг. 1); М - молярная конценрация эквивалента кислоты, г/моль, R - степень извлечения кислоты при экстракции изопропиловым спиртом, %.

Примеры осуществления способа

Пример 1. К 100 см³ водной пробы, содержащей моноаминобензойные кислоты, добавляют высаливатель (15 мас.% Li₂SО₄ по отношению к анализируемой пробе) и экстрагируют 10 см³ изопропилового спирта в течение 15 мин. После расслаивания фаз (2-5 мин) экстракт отделяют, не захватывая водного слоя, разделяют на две равные части. Одну часть экстракта количественно переносят в ячейку для кондуктометрического титрования с платиновыми электродами, добавляют диметилсульфоксид в соотношении 1:5 к объему органического слоя (при этом содержание в органическом слое ионов высаливателя снижается до минимума, не мешающего определению кислот) и титруют раствором КОН в изопропиловом спирте. Так определяют м-аминобензойную кислоту и суммарное содержание о- и п-изомеров.

Определение о-аминобензойной кислоты в присутствии м- и п-изомеров основано на образовании комплекса Сu²⁺ с о-аминобензойной кислотой (антранилат меди) ярко-зеленого цвета. Для этого вторую экстракта количественно переносят в ячейку для кондуктометрического титрования, разбавляют в 5 раз изопропиловым спиртом для устранения влияния ионов высаливателя и титруют раствором CuCl₂ в изопропиловом спирте. Сначала титрант расходуется на образование растворимых в изопропиловом спирте соединений Сu²⁺ с м- и п-аминобензойными кислотами, затем с накоплением ионов Сu²⁺ образуется осадок антранилата меди. Содержание п-изомера находят путем обобщения результатов алкалиметрического и комплексонометрического титрования.

Результаты определения приведены в таблице.

Пример 2. К 100 см³ водной пробы, содержащей моноаминобензойные кислоты, добавляют высаливатель (20 мас.% Li₂SО₄ по отношению к анализируемой пробе) и экстрагируют 10 см³ изопропилового спирта в течение 15 мин. Далее анализ проводят аналогично примеру 1.

Результаты определения приведены в таблице.

Пример 3. К 100 см³ водной пробы, содержащей моноаминобензойные кислоты, добавляют высаливатель (25 мас.% Li₂SО₄ по отношению к анализируемой пробе) и экстрагируют 10 см³ изопропилового спирта в течение 15 мин. Далее анализ проводят аналогично примеру 1.

Результаты определения приведены в таблице.

Пример 4. К 100 см³ водной пробы, содержащей моноаминобензойные кислоты, добавляют высаливатель (30масс. Li₂SО₄ по отношению к анализируемой пробе) и экстрагируют 10 см³ изопропилового спирта в течение 15 мин. Далее анализ проводят аналогично примеру 1.

Результаты определения приведены в табл.1.

Пример 5. К 100 см³ водной пробы, содержащей моноаминобензойные кислоты, добавляют высаливатсль (35% мас.% Li₂SО₄ по отношению к анализируемой пробе) и экстрагируют 10 см³ изопропилового спирта в течение 15 мин. Далее анализ проводят аналогично примеру 1.

Результаты определения приведены в таблице.

Пример 6. К 100 см³ водной пробы, содержащей моноаминобензойные кислоты, добавляют высаливатель (25 мас.% Li₂SO₄ по отношению к анализируемой пробе) и экстрагируют 5 см³ изопропилового спирта в течение 15 мин. Далее анализ проводят аналогично примеру 1.

Результаты определения приведены в таблице.

Пример 7. К 100 см³ водной пробы, содержащей моноаминобензойные кислоты, добавляют высаливатель (20 мас.% Li₂SО₄ по отношению к анализируемой пробе) и экстрагируют 5 см³ изопропилового спирта в течение 15 мин. Далее анализ проводят аналогично примеру 1.

Результаты определения приведены в таблице.

Пример 8. К 100 см³ водной пробы, содержащей моноаминобензойные кислоты, добавляют высаливатель (20 мас.% Li₂SО₄ по отношению к анализируемой пробе) и экстрагируют 20 см³ изопропилового спирта в течение 15 мин. Далее анализ проводят аналогично примеру 1.

Результаты определения приведены в таблице.

Как видно из таблицы, положительный эффект по предлагаемому способу достигается при концентрации высаливателя 20-35 мас.% по отношению к анализируемой пробе (примеры 2-5). Увеличение концентрации высаливателя до 30-35 мас.% нецелесообразно, так как это не снижает погрешность определения и связано с большим расходом высаливателя (примеры 4, 5). Малое количество высаливателя по отношению к анализируемой пробе приводит к частичной потере экстракта вследствие его неполного выделения из водной фазы, что повышает погрешность определения (пример 1). Уменьшение концентрации высаливателя без снижения точности анализа возможно при увеличении объема изопропилового спирта (пример 8). При уменьшении объема изопропилового спирта погрешность анализа возрастает за счет снижения степени извлечения кислот и частичной потери экстракта (примеры 6, 7).

Предложенный способ позволяет:

- раздельно определять моноаминобензойные кислоты в воде;

- повысить точность определения моноаминобензойных кислот в воде за счет применения экстракции изопропиловым спиртом в присутствии высаливателя;

- экспрессно проводить анализ, поскольку детектирование кислот осуществляется прямым титрованием экстракта.