CC BY
11
*
УДК 613.32:678.744]-074
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОЛИАКРИЛАМИДА В ПИТЬЕВОЙ ВОДЕ
АДСОРБЦИОННО-ФОТОМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ
Ю. А. Клячко, Н. В. Михайлова, Ю. И. Вейцер
Всесоюзный заочный институт пищевой промышленности и Академия коммунального хозяйства, Москва
*
Была исследована пригодность для определения полиакрил амида (ПАА) в воде адсорбционно-фотометрического метода с помощью метиле-нового синего. Использована способность полианинов, адсорбированных на СаС03, образовывать комплексные соединения с метиленовым синим или другим катионным красителем. Применимость этих свойств для анализа следов полиакриловой и других поликарбоновых кислот в воде и растворах солей описана Sweett и Rolfe.
Предварительно были выяснены оптимальные условия образования комплекса ПАА с метиленовым синим на адсорбенте СаСО^. Исследование проводилось с 2 образцами ПАА, имевшими 3 и 30% гидролизованных амидных групп; 3% ПАА переосаждали из спирта. Рабочий стандартный раствор готовили с содержанием полимера 50 мкг/мл. Наилучший эффект был достигнут с ПАА, имевшим 30% гидролизованных амидных групп.
Реактив метиленового синего применяется в виде свежеприготовленного водного раствора с концентрацией 10"4 М, получаемого путем разведения исходного 10"3 М раствора (320 мг/л). Метилено-вый синий трижды перекристаллизовывали из этилового спирта.
СаС03, марки «чда», ГОСТ 4530-66, помещали в стеклянную колонку с краном и пористой пластинкой длиной 20 см и диаметром 1,3 см. На поверхность пластинки насыпали 1 г карбоната кальция.
Изучение поглощения света растворами комплекса ПАА с реактивом и самого реактива после элюирования его с СаС03 дистиллированной водой (рис. 1) показало, что наибольшая разница в оптической плотности комплекса и красителя наблюдается при 666 670 нм. Поэтому светофильтр с максимумом светопропускания при этой длине волны света (для ФЭК-М-красный) был выбран для изучения условий получения комплекса ПАА с реактивом.
Зависимость оптической плотности от
700нм
Рис. 1. Кривые светопог-
лощени я.
/ — метиленовый синий; 2 и 3 — комплекс ПАА с метиленовым синим (/ и 2 сняты относительно воды, 3 — относительно контроля).
12 3 4 5 6 7 ЯрН
Рис. 2. Зависимость оптической плотности от рН раствора.
1 — Н,504; 2 — НС1; 3 —
; 4 - Н3Р04.
HNO
рН среды изучали путем прибавления к раствору ПАА различного количества разбавленных растворов кислот—Н2504, НС1, НШ3 и Н3Р04. Значение рН контролировали лабораторным рН-метром ЛПМ-60М. Оптическую плотность измеряли на фотоэлектроколориметре ФЭК-М с красным светофильтром против дистиллированной воды.
Максимальное образование комплекса для ПАА пришлось на область рН, созданного серной кислотой, меньшего или равного 2,15 (рис. 2). Поэтому для дальнейшей разработки метода было выбрано рН 2,0—2,15. Последующее уменьшение рН нежелательно, так как ведет к растворению СаС03.
10 20 30 40 &0 60 Время (I минутах)
Рис. 3. Влияние условий щелочного гидролиза ПА А (температуры и времени) на оптическую плотность.
Оптическую плотность раствора комплекса можно измерять непосредственно после его приготовления. Раствор устойчив в течение 5 часов в широком интервале температуры. При температуре кипения водяной бани комплекс несколько разрушается.
Ввиду того что увеличение количества карбоксильных групп в молекуле ПАА приводит к максимальному комплексообразованию, мы изучили зависимость светопоглощения от условий щелочного гидролиза ПАА (температуры, времени гидролиза и концентрации едкого натра). Для этого 50 мл стандартного раствора ПАА с концентрацией 5 мг/л и постоянным содержанием раствора едкого натра помещали в мерные колбы емкостью 100 мл и термостатировали при различной температуре в течение определенного
времени (10, 20, 30, 40 и 60 мин.).
Влияние температуры и времени гидролиза ПАА на оптическую плотность показано на рис. 3. Максимальное светопоглощение наблюдается при нагревании растворов на кипящей водяной бане в течение 30 мин.
Для гидролиза 501 мл раствора ПАА (5 мг/л)
оказалось вполне достаточным 1 мл 10% раствора ЫаОН. Дальнейшее увеличение количества едкого натра не изменяло оптической плотности. Эти условия были выбраны для дальнейшей работы.
Нами изучены также влияние количества раствора мети л е-нового синего, скорость адсорбции раствора ПАА на карбонате кальция и скорость пропускания
метиленового синего через колонку на оптическую плотность. Найдено» что 5 мл 10~4 М раствора метиленового синего достаточно для образования комплекса. Скорость пропускания жидкости 2—4 мл/мин.
На основании полученных данных, характеризующих условия образования комплексного соединения ПАА с метиленовым синим, была построена кривая зависимости оптической плотности от концентрации ПАА (содержащего 30% карбоксильных групп и подвергнутого гидролизу в оптимальных условиях) при рН 2,0—2,15 (рис. 4).
Из рис. 4 видно, что растворы комплекса ПАА с метиленовым синим подчиняются закону Бера в пределах концентраций до 50 мкг.
Прямолинейную зависимость оптической плотности от концентрации ПАА в указанном интервале мы проверяли методом математической статистики (К. Доерфель). Сопоставление кривых 1 и 2 (рис. 4) указывает на то, что гидролиз значительно повышает чувствительность метода определения ПАА.
С целью определения пригодности адсорбционно-фотометрического метода для определения ПАА в питьевой воде было изучено влияние посторонних компонентов в количестве, которое может присутствовать в воде (ГОСТ 2874-54). Установлено мешающее действие щелочно-земельных и тяжелых металлов (Ре3+ 0,3, РЬ2+0,1,Си2+ 3,2п2+ 5, Са2+ 210,4 и 42,6 мг/л.) Содержание остаточного хлора з воде (3 мкг/л) не мешает определению.
Для устранения влияния указанных компонентов мы пробовали при-
10 20 30 40 50 60 70 мнг Л ДА в 20 мл
Рис. 4. Зависимость оптической плотности от концентрации полиакрил-
амида.
/ — ПАА гидролизованный; 2 — ПАА,содержащий 30 % карбоксильных групп.
менять экстрагирование их 8-ортооксихинолином, разделение при помощи ионнообменной хроматографии на катионитах КУ-1 и КУ-2, осаждение в виде гидроокисей. Наилучшие результаты получены с применением комплексо-образователя трилона Б, маскирующего щелочно-земельные и тяжелые металлы. Метод был проверен на добавках к питьевой воде различного количества стандартного раствора ПАА.
Данные определения ПАА в питьевой воде приведены в таблице.
Как видно из таблицы, получено удовлетворительное совпадение между добавленным и найденным количеством ПАА в воде.
Средняя квадратичная ошибка отдельного определения лежит в пределах 0,04—0,21 мг/л, среднее значение относительной ошибки составляет ±10%, чувствительность метода — 0,6 мг/л. При анализе растворов ПАА с большими концентрациями (более 5 мг/л) необходимо разведение.
Время, необходимое для анализа 3 параллельных определений, составляет 172 часа.
На основании изученных оптимальных условий разработана следующая методика определения ПАА в питьевой воде. 50 мл исследуемой воды помещают в мерную колбу емкостью 100 мл, прибавляют 3,5 мл 0,1 М раствора трилона Б и 1 мл 10% раствора ЫаОН и нагревают на кипящей водяной бане в течение 30 мин. После охлаждения раствор нейтрализуют по 0,1% раствору Р-динитрофенола (1—2 капли) 10% раствором Н2504 до исчезновения желтой окраски, добавляют 1 мл 1 н. раствора Н2504, доводят до метки дистиллированной водой и перемешивают. Такой раствор
имеет рН 2,0—2,15.
Аликвотную часть раствора (5—20 мл) осторожно по стенке вливают
в хроматографическую колонку (1,3x20 ом), на дно которой насыпан 1 г адсорбента карбоната кальция, и пропускают жидкость со скоростью 2— 4 мл/мин. После адсорбции колонку промывают 3 раза небольшим количеством дистиллированной воды и пропускают 5 мл 10"4М раствора мети-ленового синего. Образовавшееся на поверхности адсорбента окрашенное соединение темно-синего цвета элюируют 10 мл дистиллированной воды взбалтыванием с адсорбентом. После отстаивания раствор сливают в центрифужные пробирки и центрифугируют в течение 5 мин. при 2000— 3000 об/мин. Оптическую плотность элюата измеряют на фотоэлектроко-лориметре ФЭК-М с красным светофильтром в кювете 20 мм относительно контрольного опыта, проведенного подобно анализу с ПАА.
Количество ПАА находят по калибровочной кривой, которую строят следующим образом: 0,5—1—1,5—2—3—4—5 мл исходного раствора ПАА (50 мкг/мл), что соответствует 5—10—15—20—30—40—50 мкг ПАА в 20 млу переносят в мерные колбы емкостью 100 мл, добавляют дистиллированной воды до 50 ,ил и 1 мл 10% раствора №ОН и нагревают в течение 30 мин. на кипящей водяной бане. Дальнейшее определение проводят так, как и анализ исследуемой воды. Количество ПАА в мг/л питьевой воды (С) рассчитывают по формуле:
г_ Сх-ЮО
Результаты определения полиакриламида в питьевой
воде
Содержание ПАА • а;
(в мг/л) с О С2 Средняя квадратичная Относи тель-
ошибка ная ошибка л ^
добавлено найдено о ^ X Ч (в мг/л) (В %)
:г с* •
0,6 0,56—0,64 10 0,04—0,14 3,3—6,7
1,0 0,91 ± 1,01 10 0,09—0,11 1,0—9,0
1,5 1,45—1,52 10 0,06—0,08 1,3—3,3
2,0 1,87—2,05 10 0,07—0,11 2,0—6,7
3,0 2,80—3,03 10 0,07—0,11 1,7-6,7
4,0 3,60—3,96 10 0,13—0,21 , 1,0—10,0
5,0 4,67—4,93 10 0,07—0,17 1,4—6,2
где Сх — количество ПАА по калибровочной кривой (в мкг)\ Vx — объем исследуемой воды, взятый для анализа (в мл)\ V2 — объем раствора, взятый,для адсорбции (в мл); 100 — емкость мерной колбы.
ЛИТЕРАТУРА ч
Доерфель К. Статистика в аналитической химии. М., 1969, с. 176. — Sweet t F., R о 1 f е P. F., Analyt. Chem., 1966, v. 38, p. 1958.
Поступила 22/XII 1970 r.
УДК 614.72-074:547.461.6:543
КОЛОРИМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ СЛОЖНЫХ ЭФИРОВ
АДИПИНОВОЙ И СЕБАЦИНОВОЙ КИСЛОТ ПРИ КОНТРОЛЕ
ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ
Канд. биол. наук М. Ф. Обухова, JI. Н. Бакланова, Н. Д. Гнездилова
(Москва)
Контроль за содержанием паров и аэрозолей сложных эфиров адипи-новой и себациновой кислот в воздушной среде производственных помещений осуществляют титриметрически по количеству щелочи, израсходованной на их омыление. Метод трудоемок и малочувствителен. Для обнаружения небольших концентраций эфиров применяют колориметрические методы. В основу колориметрического метода положена реакция взаимодействия сложных эфиров с солянокислым гидроксиламином в щелочной среде, в результате которой образуются соли гидроксамовых кислот.
При подкислении свободные гидроксамовые кислоты идентифицируют по реакции с хлоридом железа (III), который с веществами, содержащими группу —С—NHOH, образует растворимые внутрикомплексные соли, окра-
II
О
шенные в красно-коричневый цвет (Ф. Файгль). Эту реакцию применяют для определения органических кислот с Сх — С9 жирного ряда после их перевода в метиловые эфиры (Ю. В. Дюжева; Ю. В. Абрамова). При выяснении условий реакции установлены концентрации гидроксиламина, хлорного железа, а также время образования гидроксаматов эфиров уксусной, метакриловой и фталевой кислот (М. Н. Кузьмичева). Показано, что время образования гидроксаматов для эфиров различно, поэтому его необходимо определять в каждом конкретном случае.
Учитывая это обстоятельство, мы провели исследование для определения времени образования гидроксамовых кислот эфиров адипиновой кислоты, пентаэритрита с кислотами группы С5 — С9, диэтиленгликолевого эфира с кислотами группы С7 — С9 и ди-2-этилгексилсебацината. Одновременно устанавливалось и количество хлорного железа, необходимого для образования железо-гидроксамового комплекса, и влияние соляной кислоты на его устойчивость.
Опытные растворы, содержащие 0,5 мг перечисленных выше эфиров, после прибавления по 0,5 мл 20% раствора солянокислого гидроксиламина и 5 н. NaOH выдерживали разное время при комнатной температуре. После истечения соответствующего отрезка времени растворы нейтрализовали 5 н. раствором соляной кислоты в количестве, превышающем содержание щелочи в 2 раза. К кислым растворам прибавляли по 2 мл 15% раствора FeCl3-6H20 в 0,1 н. растворе соляной кислоты. Оптическую плотность растворов определяли через 15 мин. на ФЭК при длине волны 490 нм против контроля.
