способ концентрирования 1-нафтол-5-сульфокислоты из водных растворов

Классы МПК:C07C309/35 нафталинсульфокислоты
B01D11/04 жидких веществ 
G01N31/00 Исследование или анализ небиологических материалов химическими способами, упомянутыми в подгруппах данной группы; приборы, специально предназначенные для осуществления этих способов
Автор(ы):, , ,
Патентообладатель(и):Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежская государственная технологическая академия" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2004-12-14
публикация патента:

Изобретение относится к аналитической химии органических соединений и может быть использовано для концентрирования 1-нафтол-5-сульфокислоты при аналитическом контроле очищенных сточных вод предприятий производства красителей. Описывается способ концентрирования 1-нафтол-5-сульфокислоты из водных растворов в присутствии сульфата аммония, включающий экстракцию 0,5 моль/дм3 раствором триоктиламиноксида в толуоле, причем раствор триоктиламиноксида предварительно импрегнируют в пенополиуретан, при этом массовая доля раствора по отношению к пенополиуретану составляет 55-60%, масса импрегнированных таблеток изменяется от 0,093±0,001 до 0,096±0,001 г на 25 см3 водного раствора 1-нафтол-5-сульфокислоты, а извлечение осуществляют экстракционно-сорбционным методом. Технический результат предлагаемого способа заключается в том, что в условиях практически полного извлечения 1-нафтол-5-сульфокислоты из водных растворов коэффициент концентрирования возрастает более чем в 5 раз. 2 табл.

Формула изобретения

Способ концентрирования 1-нафтол-5-сульфокислоты из водных растворов, включающий извлечение 1-нафтол-5-сульфокислоты с использованием 0,5 моль/дм3 раствора триоктиламиноксида в толуоле и введение в водную пробу сульфата аммония, отличающийся тем, что извлечение осуществляют с использованием пенополиуретана, импрегнированного указанным раствором триоктиламиноксида, при массовой доле раствора триоктиламиноксида к пенополиуретану, составляющей 55-60%, в количестве от 0,093±0,001 до 0,096±0,001 г на 25 см3 водного раствора 1-нафтол-5-сульфокислоты, экстракционно-сорбционным методом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к аналитической химии органических соединений и может быть рекомендовано для концентрирования 1-нафтол-5-сульфокислоты при аналитическом контроле очищенных сточных вод производства красителей.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ экстракционного концентрирования нафтолсульфокислот из раствора сульфата аммония с концентрацией 0,05-0,5 моль/дм3 раствором триоктиламиноксида толуола с концентрацией 0,25-0,5 моль/дм3 (Патент RU 2043625 С1, МКИ6 G 01 N 31/00, В 01 D 11/00. Способ экстракционного концентрирования нафтолсульфокислот / Торгов В.Г., Дроздова М.К., Ларионова З.А., Коренман Я.И., Калинкина С.П., Суханов П.Т., Подолина Е.А., Страшилина Н.Ю. Институт неорганической химии СО РАН, Воронежский технологический институт. - №93008902/04; заявлено 16.02.93, опубл. 10.09.95, бюл. №25.

Недостаток способа - низкий коэффициент концентрирования нафтол-моносульфокислот (способ концентрирования 1-нафтол-5-сульфокислоты из водных растворов, патент № 2266898 50).

Технической задачей изобретения является повышение коэффициента концентрирования 1-нафтол-5-сульфокислоты при практически полном (96-99%-ном) извлечении из водного раствора.

Поставленная задача достигается за счет того, что в способе концентрирования 1-нафтол-5-сульфокислоты из водных растворов, включающем извлечение 1-нафтол-5-сульфокислоты с использованием 0,5 моль/дм3 раствора триоктиламиноксида в толуоле и введение в водную пробу сульфата аммония, новым является то, что извлечение осуществляют с использованием пенополиуретана, импренгированного указанным раствором триоктиламиноксида, при массовой доле раствора триоктиламиноксида к пенополиуретану, составляющей 55-60%, в количестве от 0,093±0,001 до 0,096±0,001 г на 25 см3 водного раствора 1-нафтол-5-сульфокислоты, экстракционно-сорбционным методом.

Способ осуществляется следующим образом. Из промышленного листа пенополиуретана выбивают металлическим пробойником таблетки массой 0,060±0,001 г. Готовят 0,5 моль/дм3 раствор ТОАО в толуоле, который импрегнируют в таблетки в количестве 55-60% к массе ППУ. Масса импрегнированных таблеток изменяется от 0,093±0,001 до 0,096±0,001 г. В 25 см3 водного раствора 1-нафтол-5-сульфокислоты (исходная концентрация 0,1 мг/см3) добавляют 0,165 г кристаллического сульфата аммония, подкисляют 5 моль/дм 3 HCl до рН 1-2, вводят импрегнированную раствором ТОАО таблетку пенополиуретана, экстрагируют на вибросмесителе до установления межфазного равновесия. Равновесную концентрацию 1-нафтол-5-сульфокислоты в водном растворе находят фотометрически по реакции с 4-аминоантипирином в присутствии окислителя и аммонийного буферного раствора, КФК-2МП, способ концентрирования 1-нафтол-5-сульфокислоты из водных растворов, патент № 2266898=490 нм (Коренман И.М. Фотометрический анализ. Методы определения органических соединений. - М.: Химия, 1975. - С.75). В органическую фазу переходит 96-99% 1-нафтол-5-сульфокислоты по сравнению с исходным содержанием в анализируемой водной пробе, коэффициент концентрирования способ концентрирования 1-нафтол-5-сульфокислоты из водных растворов, патент № 2266898 260.

Примеры осуществления способа

Пример 1 (жидкостная экстракция по прототипу).

К анализируемого водному раствору 1-нафтол-5-сульфокислоты добавляют кристаллический сульфат аммония до концентрации 0,5 моль/дм3, отбирают 50 см3 полученного раствора, добавляют 1 см3 раствора ТОАО в толуоле с концентрацией 0,5 моль/дм3, экстрагируют 10 мин, оставляют при комнатной температуре на 1 ч для фазового разделения. Содержание 1-нафтол-5-сульфокислоты в равновесном водном растворе находят по реакции с 4-аминоантипирином в присутствии аммонийной буферной смеси и персульфата аммония.

Степень извлечения (R, %) рассчитывают по формуле

R=(Сисх. равн.)·100/Сисх.,

где Сисх. и Сравн. - концентрации 1-нафтол-5-сульфокислотаа в исходном и равновесном растворе соответственно.

Коэффициент концентрирования рассчитывают как отношение

К=mвод. /mорг.·R,

где mвод. и mорг. массы водной и органической фаз соответственно.

В органическую фазу переходит 99% 1Н5СК по сравнению с ее исходным содержанием в анализируемой пробе. Коэффициент концентрирования 50.

Пример 2 (экстракция без нанесения раствора ТОАО на ППУ).

К 25 см3 анализируемой пробы, содержащей 1-нафтол-5-сульфокислоты (Сисх.=0,1 мг/см3 ), добавляют 0,165 г кристаллического сульфата аммония, подкисляют 5 моль/дм3 HCl до рН 1-2, вводят таблетку ППУ, не импрегнированную ТОАО, и экстрагируют на вибросмесителе до установления межфазного распределения. После расслаивания фаз отбирают 5 см 3 водного раствора, устанавливают равновесную концентрацию 1-нафтол-5-сульфокислоты фотометрическим методом по реакции с 4-аминоантипирином в кислой среде. Степень извлечения 1-нафтол-5-сульфокислоты 48%, т.е. практически полное извлечение не достигается.

Пример 3 (за нижним пределом заявляемого количества 0,5 моль/дм 3 раствора ТОАО в толуоле, импрегнированного в ППУ).

К 25 см3 анализируемой пробы, содержащей 0,1 мг/см3 1-нафтол-5-сульфокислоты, 0,165 г кристаллического сульфата аммония, подкисленной 5 моль/дм3 HCl до рН 1-2, добавляют таблетку ППУ, импрегнированную 0,5 моль/дм 3 раствором ТОАО в толуоле в количестве 54% к массе пенополиуретана, масса импрегнированной таблетки 0,093±0,001 г, экстрагируют на вибросмесителе до установления межфазного равновесия. Отбирают равновесный водный раствор, содержание 1-нафтол-5-сульфокислоты в котором находят фотометрически по реакции с 4-аминоантипирином. Степень извлечения 1-нафтол-5-сульфокислоты 95%. Не достигается условие 96-99%-ного извлечения.

Пример 4 (за верхним пределом заявляемого количества 1,0 моль/дм3 раствора ТОАО в толуоле, импрегнированного в пенополиуретан).

К 25 см 3 анализируемой пробы, содержащей 0,1 мг/см3 1-нафтол-5-сульфокислоты, 0,165 г кристаллического сульфата аммония, подкисленной 5 моль/дм3 HCl до рН 1-2, добавляют таблетку ППУ, импрегнированную 0,5 моль/дм3 раствором ТОАО в толуоле в количестве 61% к массе пенополиуретана, масса импрегнированной таблетки 0,093±0,001 г, экстрагируют на вибросмесителе до установления межфазного равновесия. Отбирают равновесный водный раствор, содержание 1-нафтол-5-сульфокислотаа в котором находят фотометрически по реакции с 4-аминоантипирином. При этом раствор, наносимый на ППУ, частично вымывается с поверхности ППУ в водную фазу, что свидетельствует о превышении емкости ППУ по раствору ТОАО в толуоле. В результате определяемая концентрация 1-нафтол-5-сульфокислотаа в равновесном растворе завышается, что искажает результаты расчета степени извлечения 1-нафтол-5-сульфокислотаа из водной пробы. Способ неосуществим.

Пример 5 (за нижним пределом заявляемой массы таблетки импрегнированного ППУ).

К 25 см3 анализируемой пробы, содержащей 0,1 мг/см 3 1-нафтол-5-сульфокислоты, 0,165 г кристаллического сульфата аммония, подкисленной 5 моль/дм3 HCl до рН 1-2, добавляют таблетку ППУ, импрегнированную 0,5 моль/дм 3 раствором ТОАО в толуоле в количестве 55% к массе пенополиуретана, масса импрегнированной таблетки 0,092±0,001 г, экстрагируют на вибросмесителе до установления межфазного равновесия. Отбирают равновесный водный раствор, содержание 1-нафтол-5-сульфокислоты в котором находят фотометрически по реакции с 4-аминоантипирином. Степень извлечения 1-нафтол-5-сульфокислоты 95%. Не достигается условие 96-99%-ного извлечения.

Пример 6 (за верхним пределом заявляемой массы таблетки импрегнированного ППУ).

К 25 см3 анализируемой пробы, содержащей 0,1 мг/см 3 1-нафтол-5-сульфокислоты, 0,165 г кристаллического сульфата аммония, подкисленной 5 моль/дм3 HCl до рН 1-2, добавляют таблетку ППУ, импрегнированную 0,5 моль/дм3 раствором ТОАО в толуоле в количестве 55% к массе пенополиуретана, масса импрегнированной таблетки 0,097±0,001 г, экстрагируют на вибросмесителе до установления межфазного равновесия. Отбирают равновесный водный раствор, содержание 1-нафтол-5-сульфокислоты в котором находят фотометрически по реакции с 4-аминоантипирином. При этом раствор, наносимый на ППУ, частично вымывается с поверхности ППУ в водную фазу, что свидетельствует о превышении емкости ППУ по раствору ТОАО в толуоле. В результате определяемая концентрация 1-нафтол-5-сульфокислотаа в равновесном растворе завышается, что искажает результаты расчета степени извлечения 1-нафтол-5-сульфокислотаа из водной пробы. Способ неосуществим.

Пример 7 (внутри заявляемого количества 0,5 моль/дм3 раствора ТОАО в толуоле, импрегнированного в ППУ и массы таблетки импрегнированного ППУ).

К 25 см3 анализируемой пробы, содержащей 0,1 мг/см3 1-нафтол-5-сульфокислоты, 0,165 г кристаллического сульфата аммония, подкисленной 5 моль/дм3 HCl до рН 1-2, добавляют таблетку ППУ, импрегнированную 0,5 моль/дм 3 раствором ТОАО в толуоле в количестве 55% к массе пенополиуретана, масса импрегнированной таблетки 0,094±0,001 г, экстрагируют на вибросмесителе до установления межфазного равновесия. Отбирают равновесный водный раствор, содержание 1-нафтол-5-сульфокислоты в котором находят фотометрически по реакции с 4-аминоантипирином. Степень извлечения 1-нафтол-5-сульфокислоты 96%, самостоятельной фазы раствора ТОАО не образуется. Способ осуществим.

Примеры 8-10 выполнены аналогично примеру 7 и иллюстрируют результаты экстракционно-сорбционного извлечения 1-нафтол-5-сульфокислотаа по заявляемому интервалу массовых соотношений 0,5 моль/дм 3 раствора ТОАО в толуоле и пенополиуретана и массы импрегнированной таблетки ППУ (табл. 1).

Сравнительная характеристика известного и предлагаемого способов концентрирования приведена в табл.2. Предлагаемое техническое решение позволяет более чем на порядок повысить коэффициент концентрирования 1-нафтол-5-сульфокислоты, обеспечить при этом практически полное (96-99%) извлечение 1-нафтол-5-сульфокислоты из водных сред.

Таблица 1
Данные экстракционно-сорбционного концентрирования 1-нафтол-5-сульфокислоты по заявляемому интервалу количества импрегнированного в пенополиуретан раствора экстрагента (0,5 моль/дм3 раствор ТОАО в толуоле)
Номер примера Массовая доля раствора ТОАО по отношению к ППУ, %Масса импрегнированной таблетки, гR, %К
855 0,095±0,001 97258
9 56 0,093±0,00197 259
10 570,093±0,001 97257
11 58 0,093±0,00198 258
12 590,093±0,001 98257
13 60 0,093±0,00199 258
14 550,096±0,001 96258
15 60 0,096±0,00199 258
Таблица 2
Сравнительная характеристика предлагаемого способа и прототипа
Критерий Известный способ Предлагаемый способ
коэффициент концентрирования50 257-259
степень извлечения, %99 96-99

Класс C07C309/35 нафталинсульфокислоты

Класс B01D11/04 жидких веществ 

Класс G01N31/00 Исследование или анализ небиологических материалов химическими способами, упомянутыми в подгруппах данной группы; приборы, специально предназначенные для осуществления этих способов

Наверх