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

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

Реферат

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 (≈ 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/дм³ 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, λ=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 ≈ 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=(С_исх.-С_равн.)·100/С_исх.,

где С_исх. и С_равн. - концентрации 1-нафтол-5-сульфокислотаа в исходном и равновесном растворе соответственно.

Коэффициент концентрирования рассчитывают как отношение

К=m_вод./m_орг.·R,

где m_вод. и m_орг. 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 (С_исх.=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 см³ 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/дм³ 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/дм³ 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 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/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/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 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/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 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/дм³ 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/дм³ 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, г	R, %	К
8	55	0,095±0,001	97	258
9	56	0,093±0,001	97	259
10	57	0,093±0,001	97	257
11	58	0,093±0,001	98	258
12	59	0,093±0,001	98	257
13	60	0,093±0,001	99	258
14	55	0,096±0,001	96	258
15	60	0,096±0,001	99	258
Таблица 2
Сравнительная характеристика предлагаемого способа и прототипа
Критерий	Известный способ	Предлагаемый способ
коэффициент концентрирования	50	257-259
степень извлечения, %	99	96-99

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.