Амальгамно-полярографическое определение меди и свинца в нефтях Западной Сибири при повышенной температуре анализируемого раствора Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

ИЗВЕСТИЯ ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА им. С. М. КИРОВА

Том 258 1976

АМАЛЬГАМНО-ПОЛЯРОГРАФИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕДИ И СВИНЦА В НЕФТЯХ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ ПРИ ПОВЫШЕННОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ АНАЛИЗИРУЕМОГО РАСТВОРА

Ю А. КАРБАИНОВ, Г. Н. СУТЯГИНА, С. Н. ТАРЗЕМЯНОВА, Т. И. БУРМИСТРОВА, А. Н. ЗЫКОВА

(Представлена научным семинаром кафедры аналитической химии)

К настоящему времени уже накоплен немалый фактический материал по методам (главным образом, спектральным) определения металлических примесей в нефтях. Однако все эти методы не лишены существенных недостатков, главными из которых являются трудоемкость, длительность анализа и малая точность определения.

Одним из перспективных методов анализа нефтей может явиться метод амальгамной полярографии с накоплением (метод АПН), выгодно сочетающий высокую чувствительность (до 10~800/(к и ниже) с простотой аппаратурного оформления. Использование метода АПН в анализе нефтей может быть осуществлено в двух направлениях: с предварительным отделением основы (например, озолением) или прямым амальгамно-по-лярографическим анализом этой основы. Ниже представлены результаты исследований, полученные с использованием того и другого направления.

Для выяснения оптимальных условий амальгамно-полярографиче-ского определения меди и свинца в нефтях после предварительного отделения основы при повышенной температуре анализируемого раствора были проведены исследования по влиянию температуры на анодные пики свинца на фоне НС1 и меди на фоне ОДЫ ЫН4Р.

Температура анализируемого раствора измерялась непосредственно в электролизере с точностью +0,2°С. Все серии опытов дублировались 3—4 раза. При изучении влияния температуры на анодные пики в стадии предварительного электролиза электролиз проводился при потенциале предельного тока в условиях переменной температуры. Методика эксперимента подробно описана в работе [1].

В качестве примера на рис. 1 (кривая 1) представлена зависимость высоты анодных пиков свинца на фоне 0,Ш НС1 от температуры. Из анализа этих данных следует, что увеличение температуры анализируемого раствора от 22 до 75°С позволяет увеличить чувствительность определения в среднем в 7—8 раз.

Результаты исследований по влиянию температуры на анодные пики свинца на стадии анодного растворения амальгамы также представлены на рис. 1 (кривая 2). Условия опытов при этом были следующие:

концентрация ионов металла в растворе 4,2- 10~7г"^°я ; время электролиза 3 мин.; размер ртутной капли г = 0,04 см; скорость изменения потенциала со=1,4-10^2 в/сек. Согласно этим данным, чувствительность опре-

Рис. 1. Зависимость высоты анодных пиков свинца от температуры.

деления свинца за счет изменения температуры в стадии анодного растворения от 16 до 75°С может быть повышена лишь в 1,5 раза. Таким образом, в практической работе температуру фонового раствора целесообразнее повышать только в стадии предварительного электролиза.

Согласно нашим данным, зависимость высоты анодных пиков свинца и меди от концентрации ионов в растворе в интервале 1Л0~7-^5.10~8 г - ион тт

- пропорциональная. Численное значение потенциалов предельного тока для меди и свинца в изученных условиях соответственно равно: —0,5 и —0,7 в относительно насыщенного каломельного электрода.

Амальгамно-полярографическое определение свинца и меди в неф-тях после предварительного отделения основы сводится к следующему. Сульфатная зола, полученная после разложения соответствующей навески нефти, обрабатывается соляной кислотой, тридистиллятом и каждый раз содержимое упаривается до влажного остатка, после чего растворяется или в 0,Ш НС1 (при определении свинца) или в 0,Ш ЫН4Р (при определении меди). Электролиз раствора проводится при 1=70°С в герметичной ячейке, снабженной обратным холодильником с гидрозатвором [1].

Чувствительность метода при разработанных условиях М0~6г 5Л0~7%. Продолжительность анализа 4-х параллельных проб золы и одной холостой пробы около 1,5 часов.

Использование метода АПН для непосредственного анализа нефтей имеет ряд преимуществ по сравнению с описанными выше: значительно сокращается общее время анализа за счет исключения стадии минерализации пробы нефти или нефтепродукта; улучшается воспроизводимость результатов анализа, ибо на стадии минерализации основы возможны как потери части определяемой примеси, так и загрязнения, вш> симые извне: сокращается расход реактивов, необходимых для проведения анализа и т. д.

Проведение амальгамно-полярографических измерений непосредственно в нефтях возможно лишь при использовании определенных разбавителей основы в присутствии индифферентного электролита. Наиболее эффективным разбавителем нефтей из изученных нами [2] является смесь этиловый спирт-бензол при соотношении компонентов 1:1 или 1:2, в качестве электролита можно использовать нитрат аммония.

Взятая для анализа проба нефти предварительно подвергалась спиртовой обработке для полуколичественного отделения органики (главным образом предельных углеводородов) от основы. Указанные исследования проводились следующим образом. Соответствующую навеску нефти смешивали с 25-кратным количеством этилового спирта

с и Число

Месторождсчше и измср.

п

1. Убинское 305 5

2 Убинское 315 5

3. Убинское 324 5

4. Убинское 328 5

5. Убинское 346 5

6. Картопинское 8 5

7. Толумское 13 5

8. Лугинецкое 162 8

9. Северное 205 5

10. Северное 206 5

11. Северное 207 ■ 5

12. Бартовское 330 5

13. Самотлорское 324 5

14. Ю-Черемшанское 335 5

15. Мегионское 514 5

Таблица 1

Содержание свинца

Средн. а рифм, х . 10« | Ошибка | средн. | арифм. • 10* Параметр Стьюдента

0,81 0,02 2,78

0,35 0,018 2,78

4,10 0,28 2,78

1,57 0,06 2,57

2,23 0,12 2,78

0,39 0,009 2,78

4,86 0,14 2,78

1,27 0,045 2,36

2,84 0,14 2,78

2,36 0,13 2,78

3,52 0,19 2,57

0,77 0,015 2,78

1,34 0,08 2,78

1,85 0,06 2,78

0,33 0,006 2,78

Абсолют. 1 Результаты

отклонение I эксперимента Е \ • \(У>

0,05 0,81+0,05

0,049 0,35±0,05

0,778 4,10±0,78

0,154 1,57±0,154

0,33 2,23±0,33

0,025 0,39+0,025

0,389 4,86±0,39

0,106 1,27+0,106

0,39 2,84+0,39

0,36 2,36+0,36

0,50 3,52=Ь0,50

0,041 0,77+0,04

0,22 1,34±0,22

0,13 1,85±0ДЗ

0,016 0,33±0,016

ю

с с Месторождение № скважи- Интервал

ньг

1851 — 1858

1. Убинское 305 1880—1888

2. Убинское 315 1897 — 1907

1927—1938

3. Убинское 324 1903—1916

1879—1893

4. Убинское 328 1898—1913

5. Убинское 346 1884—1894

6. Картопинское 8 2089—1098

7 Толумское 13 1709 — 1720

8. Лугинецкое 162 2322 — 2332

1582 — 1580

9. Северное 205 1558—1569

1546—1538

10 Северное 206 1766—1779

1872—1869

11. Северное 207 1898—1900

12. Вартовское 330 2570 — 2556

13. Самотлорское 324 58

14. Ю-Черемшанское 335 7767 — 1785

15 Мегионское 514 2124—2139

Таблица 2

Содержание меди

Число Средн.

измер. арифм.

п х ■ Ю5

Ошибка средн. арифм. Бл- ■ 10г>

Параметр Стьюдепта

ТО. 9")

Абсолют, отклон. Е

Результаты определения • 105

5 4,47 0,038 2,78 0,104 4,47±0Д0

5 0,533 0,005 2,78 0,01 0,53±0,01

5 0,58 0,026 2,78 0,072 0,58±0,07

5 0,567 0,044 2,78 0,12 0,57±0Д2

5 0,251 0,009 2,78 0,025 0,25±0,02

5 1,29 0,044 2,78 0,123 1,29+0,12

5 0,80 0,048 2,78 0,133 0,80±0,13

6 0,30 0,012 2,57 0,031 0,30±0,03

4 0,26 0,015 3,18 0,048 0,26±0,05

5 0,694 3,008 2,78 0,022 0,69:4:0,02

4 1,20 0,085 2,78 0,23 1,20±0,23

5 1,21 0,044 2,78 0,123 1,21±0Д2

5 1,12 0,013 2,78 0,037 1Д2±0,037

5 2,90 0,032 2,78 0,08 2,90-4-0,08

5 1,48 0,016 2,78 0,044 1,48+0,04

(96%,-ного) и полученную смесь в течение 10—15 минут энергично встряхивали. Спиртовую фазу отделяли, переносили в проверенную на чистоту кварцевую чашку и осторожно упаривали. Остаток обрабатывали смесью концентрированных соляной и серной кислот, упаривали до влажного остатка и растворяли в 0,Ш НС1 или 0,Ш ЫН4Р. Параллельно этому проводили через все стадии анализа «холостой» опыт. Для анализа брали аликвотную часть раствора и полярографировали. Так оценивалось количество меди и свинца, перешедшее в спиртовую фазу. В результате этих исследований было показано, что извлечение меди и свинца 96%-ным этиловым спиртом в указанных условиях практически не происходило.

Проба нефти, полученная после спиртовой обработки, разбавлялась 0,Ш раствором 1МН4РОз (этиловый спирт-бензол) и аликвотная часть полярографировалась. Электролиз раствора проводился при 1 = 60°С. На рис. 2 представлены полярограммы анодных пиков свинца и меди,

Рис. 2. Полярограммы анодных пиков меди и свинца: а) медь, б) свинец. Концентрация ионов в растворе: 2— 5-10~7; 3—МО*6;

4-2,5-10-6 Г- ион Л

полученные из пробы нефти ТН-23 (полярограммы № 1) и методом добавок стандартного раствора (полярограммы № 2—4). Относительная погрешность по данным статобработки 6 анодных пиков, полученных в параллельных опытах, не превышает 10-1-15%,- Чувствительность определения 5-10"6%,

Описанные выше методы были использованы для анализа нефтей Западной Сибири на содержание меди и свинца. Результаты анализа представлены в табл. 1 и 2.

ЛИТЕРАТУРА

1. А. Г. С т р о м б е р г, Ю. А. Карбаинов, С. Н. Карбаинова. «Заводская лаборатория», 3, 257 (1970).

2. Ю. А. Карбаинов, В. С. Смородинов, С. Н. Карбаинова, Г. Н. С у т я г и и а. Изучение амальгамыо^полярощрафичеекого отведения некоторых элементов •в смешанных [растворителях, используемых ;в ¡качестве разбавителей иефтей.— Наст, сборник.