Способ количественного определения полимеров акриламида в водных растворах

Способ количественного определения полимеров акриламида в водных растворах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

171

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 08.10.79 (21) 2828902/23-05 (51) М. Кл. с присоединением заявки №вЂ”

G 01 N 21/00

Гасударственный камнтет (23) Приоритет— (53) УДК 678.745 (088.8) Опубликовано 23.01.82. Бюллетень №3

Дата опубликования описания 28.01.82 по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

В. П. Городнов, В. А. Масленников и Л. A. Хренкова

Государственный институт по проектированИю и исследовательскими работам в,нефтяной промышлейтп етк (71) Заявитель (54) СПОСОБ КОЛИЧЕСТВЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ПОЛИМЕРОВ АКРИЛАМИДА В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ

Изобретние относится к аналитической химии полимеров, в частности, к количественному определению полиакриламида (ПАА) и его производных в водных растворах.

Известен фотонефелометрический способ определения ПАА в водных растворах, заключающийся в том, что водный раствор полиакриламида обрабатывают неорганической кислотой и определяют оптическую плотность суспензи и образующейся в результате осаждения полиакриловой кислоты (1) .

Однако этот способ не является достаточно точным;

Наиболее близким к изобретению по тех.нической сущности и достигаемому результату является способ количественного определения полимеров акриламида в водных растворах путем подкисления анализируемой пробы до рН-1 — 3 неорганической кислотой с последующим нагреванием до получения прозрачного раствора (80 — 95 С), охлаждением до 18 — 25 С и фотонефелометрированием образующейся суспензии. При этом перед подкислением анализируемой пробы ее предварительно смешивают с глицерином, взятом в количестве 10 — 30% от объема пробы.

Известные методы применяются в основном для определения гидролизованного полиакриламида, который применяется в различных областях народного хозяйства в качестве флокулянта (2) .

Однако известный способ может быть применен только для определения акриламида с степенью гидролиза выше 30%, что сужает область применения и чувствительность способа.

Цель изобретения — повышение чувствительности способа и расширение области его применения.

Указанная цель достигается тем, что в способе количественного определения полимеров акриламида в водных растворах путем подкисления анализируемой пробы неорганической кислотой с последующим нагреванием, охлаждением и фотонефелометрированием образующейся суспензии подкисление анализируемой пробы осуществляют до концентрации неорганической кислоты 0 5 — 2,5 М.

900171

В качестве неорганической кислоты используют соляную или серную (98 /p) кислоты.

При нагревании водного раствора ПАА в сильнокислой среде при 80 †1 С протекают кислый гидролиз амидных групп до карбоксильных и имидизация полимера за счет реакции амид-амидных и амид-карбоксильных групп.

В результате такой химической модификации водорастворимого ПАА образуется полимер, нерастворимый в воде, в виде микродисперсии. Измерив интенсивность рассеянного света или мутность ее по калибровочному графику определяют содержание полимера.

Увеличение кислотности вОдного раствора ПАА до концентрации неорганической кислоты 0,5 — 2,5 М и последующее нагревание при 80 — 1 05 С позволяет получить микродисперсную фазу для ПАА с степенью гидролиза ниже ЗОО/q, в том числе и для гомополиакриламида (4 „= 0 /p) . Это позволяет расширить область применения (надежность) предлагаемого способа и повысить чувствительность его по сравнению с известным.

Кроме того проведение анализа в указанных условиях позволяет исключить добавление глицерина, что упрощает способ.

Сравнительные испытания известного и предложенного способов показали, что при оптической плотности анализируемой пробы равной 0,3 по известному способу определяется концентрация полиарил мида с ,А = 46О/о, равная 37,510 4О/д, в то время как по предложенному — 8.10 4О/ц, что свидетельствует о большей чувствительности предлагаемого способа (более, чем в 4 раза), и кроме того о невозможности применения известного способа для определения полиакриламида с низкой степенью гидролиза из-за недостаточно высокого осаждения образующейся полиакриловой кислоты. Присутствие в анализируемых растворах электролитов не мешает определению ПАА.

Способ определения ПАА и его производных заключается в следующем.

В термостойкую пробирку емкостью

20 мл помещают 2 — 15 мл анализируемой пробы, содержащей 5 — 40 10 4О/z полимера.

Прибавляют 0,3 — 2,0 мл концентрированной серной или соляной кислоты из расчета 1 мл кислоты на 7,5 мл раствора полимера. Смесь тщательно перемешивают и нагревают в термостате при 80 — 105 C в течение 15 — 60 мин. После термостатирования содержимое пробирки охлаждают 5 мин в проточной воде и измеряют интенсивность рассеянного света или мутность полученной микродисперсии. Концентрацию полимера определяют по предварительно построенному калибровочному графику.

5 ñ t5 го

25 зе

3S зо

4S

Чем выше концентрация кислоты в анализируемом растворе ПАА и температура нагревания его, тем меньше время химической модификации ПАА до получения ус тойчивой микросуспензии полимера.

Пример 1. В термостойкую пробирку емкостью 20 мл помещают 10 мл раствора гомополиакриламида в дистиллированной воде молекулярной массы 0,7 млн., прибавляют 1,9 мл концентрированной серной кислоты, пробирку закрывают стеклянной пробкой и тщательно перемешивают встряхиванием. Смесь нагревают в термостате при 100 с в течение 40 мин, охлаждают

5 мин и измеряют интенсивность рассеянного света под углом 90 или 120 на нефелометре или оптическую плотность на фотоэлектрокалориметре или спектрофотометре на длине волны 500 — 550 нм через каждые

5 мин в течение 30 мин.

Прямые зависимости оптической плотности и показания нефелометра во времени показывают, что получающиеся микродисперсии ПАА, модифицированного в кислой среде при нагревании, обладают хорошей устойчивостью во времени (без перемешивания), в результате чего надежность этого способа высокая.

Влияние электролита на агрегативную и кинетическую устойчивость микросуспензии модифицированного ПАА иллюстрируется в примере 2.

Пример. 2. Анализ 20.10 4 о/О водного раствора ПАА проводят аналогично примеру 1, но в 25О/О растворе NaCl при нагревании в течение 20 мин.

Получают прямые изменения оптической плотности и показания нефелометра во времени полученной микросуспензии полимера. Поскольку прямые проходят параллельно оси времени при почти постоянном показателе оптической плотности и показании нефелометра, можно сделать вывод, что микродисперсии модифицированного ПАА устойчивы в водных растворах, содержащих большую концентрацию электролита, что также повышает надежность способа и расширяет область его применения без удаления электролита. Это является существенным отличием изобретения от известных методов определения концентрации полиакриламидов.

Микросуспензии модифицированного

ПАА стабильны ва времени в водном растворе, содержащем 0,5 — 2,5 М Н,SO+ и 0—

25 /о NaC1.

Пример 8. В две термостойких пробирки емкостью 20 мл помещают по 10 мл 25 10+ /o раствора ПАА на дистиллированной воде и прибавляют по 1,9 мл концентрированной серной кислоты. Пробирки закрывают стеклянными пробками и тщательно встряхивают. Содержимое одной пробирки нагревают при 80 С в течение 60 мин, а другой— при 50 С в течение 120 мин, охлаждают 5 мин

900171

Формула изобретения

Составитель О. Рокачевская

Редактор Н. Джуган Техред А. Бойкас Корректор С. Щомак

Заказ 12170/60 Тираж 882 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 в проточной воде и измеряют интенсивность рассеянного света под углом 90 . Интенсивность рассеянного света модифицированного

ПАА в первой пробирке составляет 72,4%, а во второй — 19о/о. Полученные результаты показывают, что при 50 С и ниже при длительном нагревании (более 2-х часов) модификация ПАА проходит неглубоко, что снижает чувствительность метода. Таким образом, с целью ускорения способа определения концентрации ПАА нагревание анализируемой пробы следует вести при 80 С и выше.

Пример 4. Построение калибровочного графика.

В серию мерных колб емкостью 100 мл помещают 2,5; 5; 10; 15; мл 0,01 /о раствора ПАА молекулярной массы 0,7 млн в дистиллированной воде и доводят до метки этой же водой. Содержимое колб тщательно перемешивается.

Из приготовленных таким образом стандартных растворов в 5 термостойких пробирок емкостью 20 мл переносят по 10 мл, прибавляют 1,9 мл концентрированной серной кислоты и, закрыв пробирки стеклянными пробками, встряхивают тщательно.

Пробирки нагревают в термостате при 100 С в течение 40 мин, охлаждают 5 мин в про- >5 точной воде и измеряют интенсивность рассеянного света под углом 90 на нефелометре типа Specol. Полученные данные приводят в виде графика зависимости показания нефелометра от концентраций ПАА в растворе. Строят калибровочные прямые для

ПАА, гидролизированного на 30о/р, молекулярной массы 0,7 млн построенные в тех же условиях, что и гомополимер, и для гомополимера, но модифицированного в 0,5 М растворе HgSOg и 25о/е NaC1.

Во всех случаях (в том числе и при большой концентрации электролитов в растворе) получаются прямолинейные зависимости показаний нефелометра от концентрации полимера. Аналогичные зависимостг получаются при определении мутности стачдартных растворов на спектрофотометре.

Чувствительность предлагаемого способа, рассчитанная методом дисперсионного анализа из 5 параллельных определений при коэффициенте значимости 0,05, составляет 1,9 104о/0 полимера, что вполне приемлемо для его определения в различных условиях. Если концентрация полимера в анализируемой пробе ниже чувствительнос;и предлагаемого метода, перед определением пробу необходимо сконцентрировать, например, путем выпаривания.

Использование изобретения позволит просто и быстро с высокой чувствительностью определять концентрацию ПАА или его производных в воде различной минерализации, например в пластовых водах нефтяных месторождений:

Способ количественного определения полимеров акриламида в водных растворах путем подкисления анализируемой пробы неорганической кислотой с последующим на греванием, охлаждением и фотонефелометрированием образующейся суспензии, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности способа и расширения области его применения, подкисление анализируемой пробы осуществляют до концентрации неорганической кислоты 0,5 — 2,5 М.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Безазян И. В. и др. Фототурбидиметрическое определение полиакриламида. «Заводская лаборатория», Хо 4, 1972, с. 415.

-2. Авторское свидетельство СССР по заявке Хо 2784057/23 05, кл. G 01 N 21/00, 29. 06. 79 (и рот от и и ) .