реагент для автоматического фотометрического определения общей жесткости воды (варианты)
Классы МПК: | G01N21/79 фотометрическое титрование |
Автор(ы): | Корнильева В.Ф. (RU) |
Патентообладатель(и): | ООО "НПП Техноприбор" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2003-03-12 публикация патента:
27.07.2004 |
Изобретение относится к аналитической химии. Предложен реагент для автоматического фотометрического определения общей жесткости воды, включающий водный раствор трилона Б, раствор индикатора хромового темно-синего и раствор вещества для создания щелочной среды в трех вариантах для различных диапазонов жесткости. В качестве вещества для создания щелочной среды реагент содержит алифатический амин формулы RNH2, R2NH или R3Н, где R=CnH2n+1 или R=СnН2nОН, нормальные или разветвленные, при n=2-4. Все компоненты реагента объединены в единый водный раствор при следующем соотношении, г на 100 см3 бидистиллированной воды: трилон Б 0,1861-0,2791, или 0,3722-0,46520, или 3,7220-4,6525 - в зависимости от суммарной жесткости, индикатор от 0,04 до 0,15 в зависимости от суммарной жесткости и алифатический амин 10,00-10,80. Технический результат - обеспечение высокой точности и воспроизводимости результатов. 3 с. и 3 з.п.ф-лы, 12 табл.
Формула изобретения
1. Реагент для фотометрического определения общей жесткости воды, включающий водный раствор трилона Б, раствор индикатора хромового темно-синего и раствор вещества для создания щелочной среды, отличающийся тем, что для определения общей жесткости воды в диапазоне суммарного содержания ионов кальция и магния 5-300 мкг-экв/дм3 он содержит в качестве вещества для создания щелочной среды алифатический амин формулы RNH2, R2NH или R3N, где R = СnН2n+1 или R = СnН2nОН, нормальные или разветвленные, при n=2-4 и все компоненты реагента объединены в единый водный раствор при следующем соотношении, г на 100 см3 бидистиллированной воды:Трилон Б 0,1861-0,2791Индикатор 0,08-0,15Алифатический амин 10,00-10,802. Реагент по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит индикатор метаниловый желтый в количестве 1/4 массового содержания индикатора хромового темно-синего.3. Реагент для фотометрического определения общей жесткости воды, включающий водный раствор трилона Б, раствор индикатора хромового темно-синего и раствор вещества для создания щелочной среды, отличающийся тем, что для определения общей жесткости воды в диапазоне суммарного содержания ионов кальция и магния 10-500 мкг-экв/дм3 он содержит в качестве вещества для создания щелочной среды алифатический амин формулы RNH2, R2NH или R3N, где R = CnH2n+1 или R = СnH2nОН, нормальные или разветвленные, при n=2-4 и все компоненты реагента объединены в единый водный раствор при следующем соотношении, г на 100 см3 бидистиллированной воды:Трилон Б 0,3722-0,4652Индикатор 0,06-0,08Алифатический амин 10,00-10,804. Реагент по п.3, отличающийся тем, что он дополнительно содержит индикатор метаниловый желтый в количестве 1/4 массового содержания индикатора хромового темно-синего.5. Реагент для фотометрического определения общей жесткости воды, включающий водный раствор трилона Б, раствор индикатора хромового темно-синего и раствор вещества для создания щелочной среды, отличающийся тем, что для определения общей жесткости воды в диапазоне суммарного содержания ионов кальция и магния 100-5000 мкг-экв/дм3 он содержит в качестве вещества для создания щелочной среды алифатический амин формулы RNH2, R2NH или R3N, где R = CnH2n+1 или R = СnH2nОН, нормальные или разветвленные, при n=2-4 и все компоненты реагента объединены в единый водный раствор при следующем соотношении, г на 100 см3 бидистиллированной воды:Трилон Б 3,7220-4,6525Индикатор 0,04-0,06Алифатический амин 10,00-10,806. Реагент по п.5, отличающийся тем, что он дополнительно содержит индикатор метаниловый желтый в количестве 1/4 массового содержания индикатора хромового темно-синего.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к аналитической химии, а именно к реагентам для фотометрического или колориметрического определения содержания в воде ионов кальция и магния, и может быть использовано в теплоэнергетике и других отраслях хозяйства, где требуется постоянный контроль общей жесткости воды.Автоматическое фотометрическое определение общей жесткости воды (суммарного содержания ионов кальция и магния) является разновидностью широко применяемого метода комплексонометрического титрования, основанного на способности ионов кальция и магния образовывать устойчивые комплексные соединения с трилоном Б (двунатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты) (Хольцбехер З., Дивиш Л. и др. Органические реагенты в неорганическом анализе. М.: Мир, 1979, с.421). Титрование трилоном Б проводят в присутствии индикатора и вещества, обладающего основными свойствами, для создания щелочной среды, растворы которых последовательно добавляют к анализируемой пробе. Таким образом, известный реагент для определения концентрации ионов кальция и магния по этому методу состоит из трех отдельных растворов, которые готовят предварительно и хранят в отдельных емкостях. Некоторые индикаторы можно использовать в сухом виде в смеси с хлористым натрием, который предварительно тщательно растирают в ступке.Использование известного реагента для определения общей жесткости воды делает процесс многостадийным и существенно увеличивает длительность анализа. Для автоматического определения известный реагент практически не пригоден, так как использование такого реагента при автоматическом анализе потребовало бы последовательного добавления трех растворов, что существенно усложнило бы конструкцию прибора и значительно снизило бы метрологические показатели анализа (воспроизводимость, точность и т.п.).Наиболее близким к предлагаемому изобретению (прототипом) является реагент для комплексонометрического определения общей жесткости питьевой воды, описанный в ГОСТ 4151-72. Данный реагент представляет собой три отдельных раствора:1) 0,05 N раствор трилона Б в дистиллированной воде;2) буферный раствор, приготовленный растворением 10 г хлористого аммония в небольшом количестве дистиллированной воды, добавлением 50 мл 25%-ного раствора аммиака и разбавлением дистиллированной водой до 500 мл;3) водно-спиртовый раствор индикатора хромового темно-синего, приготовленный растворением 0,5 г индикатора в 20 мл описанного выше буферного раствора и разбавлением этиловым спиртом до 100 мл.Определению общей жесткости воды данным известным реагентом мешают ионы железа, меди, цинка и марганца. От влияния солей железа освобождаются фильтрованием анализируемой пробы воды. Для устранения влияния меди и цинка к 100 мл анализируемой воды добавляют 1-2 мл раствора сульфида натрия, мешающее влияние марганца устраняют добавлением нескольких капель 1%-ного раствора солянокислого гидроксиламина.Сущность колориметрического титрования реагентом-прототипом заключается в следующем: в анализируемую пробу воды добавляют сначала буферный раствор, обеспечивающий необходимое для определения значение рН 10, затем раствор индикатора, который с ионами кальция и магния мгновенно образует слабый комплекс (по сравнению с устойчивым комплексом этих ионов с трилоном Б), при этом анализируемый раствор приобретает в зависимости от жесткости окраску от слабо- до ярко-розовой. Без промедления начинают титрование раствором трилона Б при сильном взбалтывании до изменения окраски в эквивалентной точке. В точке эквивалентности все ионы кальция и магния связываются трилоном Б в прочный комплекс, и анализируемый раствор меняет окраску - становится синим, так как индикатор освобождается из слабого комплекса.Точность определения по ГОСТ 4151-72 при титровании 100 мл пробы, содержащей не более 0,5 мг-экв суммарного содержания ионов кальция и магния, составляет 0,05 мг-экв/л (10%). Если жесткость анализируемой воды превышает 5 мг-экв/л, ее разбавляют дистиллированной водой.Использование реагента-прототипа для определения общей жесткости воды делает процесс многостадийным и существенно увеличивает длительность анализа. Для автоматического определения реагент-прототип практически не пригоден, так как использование такого реагента при автоматическом анализе потребовало бы последовательного добавления нескольких растворов, что существенно усложнило бы конструкцию прибора и значительно снизило бы метрологические показатели анализа (воспроизводимость, точность и т.п.).Задачей изобретения является создание такого реагента для определения общей жесткости воды, который был бы пригоден не только для ручного титрования, но и для автоматического фотометрического анализа, и обеспечил бы высокую точность и воспроизводимость результатов.Решение поставленной задачи достигается:- предлагаемым реагентом для фотометрического определения общей жесткости воды, включающим водный раствор трилона Б, раствор индикатора хромового темно-синего и раствор вещества для создания щелочной среды, который для определения общей жесткости воды в диапазоне суммарного содержания ионов кальция и магния 5-300 мкг-экв/дм3 содержит в качестве вещества для создания щелочной среды алифатический амин формулы RNH2, R2NH или R3N, где R=CnH2n+1 или R=СnН2nОН, нормальные или разветвленные, при n=2-4, и все компоненты реагента объединены в единый водный раствор при следующем соотношении, г на 100 см3 бидистиллированной воды:Трилон Б 0,1861-0,2791Индикатор 0,08-0,15Алифатический амин 10,00-10,80- предлагаемым реагентом для фотометрического определения общей жесткости воды, включающим водный раствор трилона Б, раствор индикатора хромового темно-синего и раствор вещества для создания щелочной среды, который для определения общей жесткости воды в диапазоне суммарного содержания ионов кальция и магния 10-500 мкг-экв/дм3 содержит в качестве вещества для создания щелочной среды алифатический амин формулы RNH2, R2NH или R3N, где R=CnH2n+1 или R=CnH2nOH, нормальные или разветвленные, при n=2-4, и все компоненты реагента объединены в единый водный раствор при следующем соотношении, г на 100 см3 бидистиллированной воды:Трилон Б 0,3722-0,4652Индикатор 0,06-0,08Алифатический амин 10,00-10,80- предлагаемым реагентом для фотометрического определения общей жесткости воды, включающим водный раствор трилона Б, раствор индикатора хромового темно-синего и раствор вещества для создания щелочной среды, который для определения общей жесткости воды в диапазоне суммарного содержания ионов кальция и магния 100-5000 мкг-экв/дм3 содержит в качестве вещества для создания щелочной среды алифатический амин формулы RNH2, R2NH или R3N, где R=CnH2n+1 или R=CnH2nOH, нормальные или разветвленные, при n=2-4, и все компоненты реагента объединены в единый водный раствор при следующем соотношении, г на 100 см3 бидистиллированной воды:Трилон Б 3,7220-4,6525Индикатор 0,04-0,06Алифатический амин 10,00-10,80Предлагаемый реагент во всех трех вариантах может дополнительно содержать индикатор метаниловый желтый в количестве 1/4 массовой части от содержания индикатора хромового темно-синего.Следует отметить, что содержание солей кальция и магния, определяющее общую жесткость воды, в зависимости от вида воды изменяется в очень широких пределах - на несколько порядков. Так. жесткость природных источников вод может составлять от 5 до 20 мг-экв/дм3, жесткость питьевой воды лежит в диапазоне 3-7 мг-экв/дм3, а жесткость умягченных вод, подготовленных для теплоэнергетики, измеряется в пределах 5-400 мкг-экв/дм3 (Кострикин Ю.М. и др. Инструкция по анализу воды, пара и отложений в теплосиловом хозяйстве. М.: Союзтехэнерго, 1979, с.7).Чтобы обеспечить высокую точность определения в широком диапазоне общей жесткости воды - от умягченных вод до питьевой, предлагаемый реагент имеет три варианта: с различной концентрацией трилона Б и индикатора в зависимости от анализируемого диапазона жесткости, что особенно важно для автоматического фотометрического анализа.При разработке предлагаемого реагента были испытаны различные индикаторы и органические и неорганические вещества с основными свойствами в сочетании с трилоном Б в различных концентрациях - исследовалась способность реагента обеспечивать быстрое и точное определение ионов кальция и магния при условии возможности объединения всех компонентов реагента в единый водный раствор.Для комплексонометрического титрования ионов кальция и магния необходима щелочная среда, причем в зависимости от используемого индикатора и определяемого иона меняется оптимальное для анализа значение рН. Так, при определении ионов магния значение рН не должно превышать 10-11, так как при щелочности выше рН 11 происходит разрушение комплекса ионов магния с индикатором, и титрование становится невозможным, поэтому от использования щелочей в предлагаемом реагенте пришлось отказаться. Кроме того, водные растворы щелочей сильно поглощают СО2 из воздуха, что приводит к значительному изменению их первоначальной концентрации. Нами были исследованы аммиачный буферный раствор, используемый в реагенте-прототипе, и алифатические алкил- и гидроксиалкиламины (первичные, вторичные и третичные, нормальные или разветвленные), так как их добавление в реагент в определенных количествах обеспечивает требуемое значение рН 10.В таблицах 1-3 представлены результаты анализов воды с заданной жесткостью, равной 100 мкг-экв/л, проведенных с одним и тем же реагентом в течение 6 месяцев.Реагент содержал в качестве основания либо триэтиламин, либо триэтаноламин, либо аммиак. Определение жесткости воды проводилось на приборе Технофам 002, как в примере 1. Из полученных данных видно, что воспроизводимость и точность анализа при использовании органических аминов значительно выше, чем при использовании аммиака. Возможно, это связано с высокой летучестью аммиака.Таблицы 1-3.Метрологические показатели автоматического фотометрического определения общей жесткости воды, заданной концентрации, равной 100 мкг-экв/л, проведенные с реагентами, содержащими различные основания для создания щелочной среды. Концентрация трилона Б в реагентах 0,01 N, содержание индикатора хромового темно-синего 0,04 г на 100 см3 воды. Среднеквадратичная ошибка (S) и вероятная относительная погрешность (![реагент для автоматического фотометрического определения общей жесткости воды (варианты), патент № 2233439](/images/patents/235/2233243/949.gif)
![реагент для автоматического фотометрического определения общей жесткости воды (варианты), патент № 2233439](/images/patents/235/2233439/2233439-1t.gif)
![реагент для автоматического фотометрического определения общей жесткости воды (варианты), патент № 2233439](/images/patents/235/2233439/2233439-2t.gif)
![реагент для автоматического фотометрического определения общей жесткости воды (варианты), патент № 2233439](/images/patents/235/2233439/2233439-3t.gif)
![реагент для автоматического фотометрического определения общей жесткости воды (варианты), патент № 2233439](/images/patents/235/2233439/2233439-4t.gif)
![реагент для автоматического фотометрического определения общей жесткости воды (варианты), патент № 2233439](/images/patents/235/2233439/2233439-5t.gif)
![реагент для автоматического фотометрического определения общей жесткости воды (варианты), патент № 2233439](/images/patents/235/2233439/2233439-6t.gif)
![реагент для автоматического фотометрического определения общей жесткости воды (варианты), патент № 2233439](/images/patents/235/2233439/2233439-7t.gif)
![реагент для автоматического фотометрического определения общей жесткости воды (варианты), патент № 2233439](/images/patents/235/2233439/2233439-8t.gif)
![реагент для автоматического фотометрического определения общей жесткости воды (варианты), патент № 2233439](/images/patents/235/2233439/2233439-9t.gif)
![реагент для автоматического фотометрического определения общей жесткости воды (варианты), патент № 2233439](/images/patents/235/2233439/2233439-10t.gif)
![реагент для автоматического фотометрического определения общей жесткости воды (варианты), патент № 2233439](/images/patents/235/2233439/2233439-11t.gif)
![реагент для автоматического фотометрического определения общей жесткости воды (варианты), патент № 2233439](/images/patents/235/2233439/2233439-12t.gif)
Класс G01N21/79 фотометрическое титрование