Способ определения карбонатной и гидрокарбонатной двуокиси углерода

Патент 964527

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

«»964527 Ф (".

/б .Ф

Г (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 06 ° 04. 81 (21) 3272540/23-26

Р М К з с присоединением заявки ¹ 3279680/23-26

G 01 и 31/16

С 01 В 31/20

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет ($3) УДК 54 3. 241. 2 3

:546.264(088.8) Опубликовано 0 7. 10. 82.Бюллетень ¹37

Дата опубликования описания 07.10.82 (72) Авторы изобретения

С.Г. Дятел и Т.К. Тейхриб с

Восточный научно-исследовательский углехимический: институт (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ KAPBOHATHOA

И ГИДРОКАРБОНАТНОИ ДВУОКИСИ УГЛЕРОДА

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам количественного определения ионных форм двуокиси углерода, и может быть использовано для селективного анализа карбонатной двуокиси углерода, а также для определения общего содержания гидрокарбонатной и карбонатной двуокиси углерода в присутствии пиридина и аммиака в водах коксохимического и других производств, сточ.ных водах, электролитах.

Известен способ определения общего содержания всех форм дьуокиси углерода вЂ” карбонатной, гидрокарбонатной и сВободной, включающий осаждение СаС11 в щелочной среде, растворение осадка стандартным раствором соляной кислоты с послЕдующим титрованием раствором гидроокиси натрия (1).

Однако этим способом получают лишь ориентировочйое суммарное со- . держание всех трех форм двуокиси углерода. Способ не применим для определения содержания отдельных форм

- двуокиси углерода или общего содержания ионных форм последней.

Известен способ газометрическово определения общего содержания всех . трех форм СOZ в .воде, включающий обработку гидратом окиси бария с пос» ледующим разложенйем суммарного

ВаСОЗ соляной кислотой и измерением объема выделившегося углекислого газа (23.

Однако способ, обеспечивая наиболее точные результаты определения общего содержания всех форм СО, яв- ляется длительным и трудоемким и не пригоден для определения отдельных форм СО

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ определения карбонатной двуокиси углерода в присутствии аммиака титрованием соляной кислотой до определенных значений рН в водной. среде.

Этот способ пригоден для определения общего содержания.гидрокарбонатной и и карбонатной двуокиси углерода в присутствии аммиака, так как по первой ступени до рН 7,0 титруются аммиак и карбонат до гидрокарбоната, 2» а по второй ступени до рН 4,0 количественно титруется суммарный гидрокарбонат-ион (3).

Однако этот способ не применим дЛя определения как карбонатной двуоЗ0 киси углерода в смеси с гидрокарбо964527

Таблица 1

Взято СО карбонат- Найдено СО кар- Относитеной (в виде Ма С03) бонатной, г/л льная г/л ошибка, %

Соотношение вода: ацетон

3,98+0;07

3 95+0 07

1:0,5

4,0

1,8

4,0

1:3

1,8 натами и пиридином, так и для определения общего содержания карбонат- ной и гидрокарбонатной двуокиси углерода в аммиачных растворах, содержащих пиридин.

Целью изобретения является селек- 5 тивное определение карбонатной двуокиси углерода и определение суммарного содержания карбонатной и гидрокарбонатной двуокиси углерода в растворах, содержащих пиридин. 10

Указанная цель достигается тем, что ацидиметрическое титрование осуществляют в смеси воды и ацетона, взятых в объемном соотношении 1:0,5-3 для селективного определения карбонатной двуокиси углерода и 1:4-10 для определения суммарного содержания карбонатной и гидрокарбонатной двуокиси углерода.

Кроме того, для определения суммар ного содержания карбонатной и гидрокарбонатной двуокиси углерода исходный раствор предварительно титруют соляной кислотой в водной среде.

Интервал соотношений для селективного определения карбонатной двуокиси"углерода установлен, исходя из следующего. При объемном соотношении воды и ацетона 1:0,5 на кривой появляется скачок потенциала приблизительно 80 мВ, отвечающий индивидуальному титрованию карбонатной двуокиси углерода до гидрокарбоната.

При увеличении соотношении воды и ацетона в среде до 1:3 скачок потенциала улучшается и достигает 100 мВ.

Дальнейшее увеличение содержания ацетона в среде до 1:4 сопровождается уменьшением скачка потенциала, выпадением осадка, медленным установлением потенциала, получением зани- 40 женных результатов определения кар- . бонатной двуокиси углерода.

Экспериментально показано, что для определения суммарного содержания карбонатной и гидрокарбонатной двуокиси углерода необходимо предварительное титрование исследуемого раствора соляной кислотой в водной среде до получения скачка потенциала, отвечающего окончанию реакций

NH + Н вЂ” «МН и С 0 + Н НС О с последующим титрованием этим же титрантом гидрокарбонантов в ацетоноводной среде по реакции

НСО + Н НЕСО Н,О+ СО >3

После предварительного титрования исходная 4-компонентная система (СОф HCO3 NHH m С Н5М

Установлено, что при объемном соотношении воды и ацетона 1:1 на кривой титрования появляется скачок потенциала (приблизительно 50 мВ), отвечающий титрованию гидрокарбоната отдельно от пиридина. Однако он является нечетким и размятым. С увеличением содержания ацетона в среде и при Достижении объемного соотношения воды и ацетона 1:4 величина скачка потенциала возрастает до

200 мВ. Это позволяет повысить точность определения гидрокарбонатов по сравнению с водными растворами.

При дальнейшем увеличении содержания ацетона в среде и достижении соотношения воды и ацетона 1:10 этот скачок потенциала улучшается и достигает 300 мВ. Дальнейший рост соде;;жания ацетона в ацетоноводной среде не улучшает скачка потенциала и приводит к увеличению времени установления равновесного потенциала и продолжительности титрования.

При нахождении оптимальных соотношений воды и ацетона в среде в расчет принимались и объемы воды, введенные вместе с аликвотной частью пробы и титрантом, затраченным на достижение конечных точек титрования.

В табл.1 приведены результаты селективного определения карбонатной двуокиси углерода в присутствии, г/л:

МаНСОз 2,07; МН ОН 1,7 и СрН5 М 15,8 °

В табл. 2 приведены результаты ,определения суммарного содержания карбонатной и гидрокарбонатной двуокиси углерода в присутствии 1,7 г/л . НЕОН и 15,8 г/л С Н5М в ацетоноводной среде после предварительного переведения карбонатов в гидрокарбодаты титрованием соляной кислотой в водной среде.

964527

Т а б л и ц а 2

Найдено общее содержание гидрокарбонатной и карбонатной С01, г/л

Взято СО1 гидрокарбонатной (в виде

NaHCO ), г/л

Взятс о6щее содержание карбонатной и гидрокарбонатной

СО>, г/л

Взято СО карбонатпой (в виде

На+О ), г/л

Относительная ошибка, %

Соотношение вода :ацетон

0,64

5 06+0 03

5, 08+.О., 03

5,07

2,07

1:4

3,0

2,07

0,65

1:10

3,0

Как видно из табл. 1 и 2, способ селективного определения карбонатной двуокиси углерода и суммарного содержания карбонатной и гидрокарбонатной двуокиси углерода при совместном присутствии аммиака и пиридина отличается точностью и не имеет систематической ошибки.

Пример 1. Определение карбонатов в растворе, содержащем, г/л:

Na CO3 5,3 (СО 2,2); йаНСО 8,4 (С01 4,4); йН40Н 1,7; С H5N 15g8 °

10 мл раствора помещают s стакан для титрования, добавляют 45 мл ацетона, свободно о от кислых примесей. и титруют 0,1 н. водным раствором

НСI. По данным титрования строят график в координатах мВ - sm и находят конечную точку, отвечаювпю превращению СО> в НСО>. На титрование затрачено 5,03 мл 0,1 н. НСI.

Найдено карбонатов в расчете на. С01

2,21 г/л. Относительная ошибка

0,45%.

Объемное соотношение воды и ацетона в среде .составляет 1:3.

Пример 2. Определение карбонатов в модельном растворе вакуумсодовой очистки коксового газа от сероводорода, содержащем, г/л: йа СО

30 (СО 12,4); NaHCOg 14,5 (СО 7,6).

МН 10Н 1; CyHgN 0,5, 2.мл раствора помещают в стакан для титрования, добавляют 10 мл свежепрокипяченной охлажденной дистиллированной воды, 25 мл ацетона, свободного от кислых примесей, и титруют 0,1 н. водным раствором НСI. Но данным титрования строят график в координатах мВ вЂ” мл и находят конечную точку, .отвечающую превращению СО в НСО>". На титрование затрачено 5,7 мп 0,1 н. НС1. Найдено карбонатов в расчете на СО 12,54 г/л.

Относительная ошибка 1,13%.

4© П р и и е р 5. Определение общего содержания гидрокарбонатной и : карбонатной СОТ в воде на аммиачную колонну коксохииических заводов, содержащую 2,99 г/л NH> и 1,1 г/л

Ы С Н й.

Объемное соотношение воды и ацетона в среде составляет 1:1,4.

Пример 3. Определение карбонатов в растворе, содержащем, г/л: йа СО 3,5 (СО 1;45); йаНСО3 0,8 (СО 0,42); йй4 OH 0,4; CgHgN 0,03;

СьН GH О, 05.

15 мл раствора помещают в стакан

20 для титрования, добавляют 10 мп ацетона, свободного от кислых примесей, и титруют 0,1 н ° водным раствором

HCi. По данным титрования строят график в координатах мВ - мп и на25 ходят конечную точку, отвечающую превращению СО в НСО>. На титрование затрачено 4,9 мп 0,1 н. НС1.

Найдено карбонатов в расчете на С01

1,44 г/л. Относительная ошибка р 0,69%.

Объемное ооотношение воды и ацетона в среде составляет 1:0,5.

Продолжительность определения

10-20 мин. Определению не мешают

С02 свободная, 50 ., РО,, НСО>, С1

NCS, йН4, йН3, фенол, пиридин.

Hp и м е р 4. Определение общего содержания гидрокарбонатной и карбонатной С01(, )в водном растворе, содержащем, г/л: Na 5,3 (С02, )

2,2); йаНСО 8,4 (С01(14,4); NH>

1,28; С5Н5й 15,8

4 мл исследуемого водного раствора помещают в стакан для тктроваиия, добавляют 5 мл дистиллированной

45 прокипяченной воды и титруют 0,1 н. водным раствором НС1 в соответствии с методикой. На титрование затрачено 5,0 мл 0,1 н. НС! ° Добавляют

200 мл ацетона и продолжают титрова56 ние 0,1 н. раствором HCI в ацетоноводиой среде до получения скачка потенциала. На титрование затрачено

6,02 мл 0,1 н. НС1. Найдено общее содержание гидрокарбонатной и карбо55 наткой СО2 6,62 г/л. Относительная сшибка 0,3%.

Объемное соотношение воды и ацетона в среде составляет 1:10.

964527

Формула изобретения

ВНИИПИ Заказ 7618/23

Тираж 887 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðoä, ул.Проектная,4

5 мл воды помещают в стакан для титрования, добавляют 5 мл дистиллированной воды и титруют 0,1 н. раствором НС1 в соответствии с методикой. На титрование затрачено 8,8 мп

0,1 н. НС1. Добавляют 150 мп ацетона и продолжают титрование 0,1 н. раствором НС1 в ацетоноводной среде до получения скачка потенциала. На титрование затрачено 3,2 мп 0,1 н.

НС1. Найдено общее содержание гидрокарбонатной и карбонатной СО>

2,82 г/л.

Для проверки правильности опреде- ления в исследуемую пробу введена добавка Nà CÎ .è МаНСОЗ (общее содержа" ние гидрокарбонатной и карбонатной

СО в добавке 2 г/л). Суммарное содержание гидрокарбонатной и карбонатной СО вместе с добавкой составляет 4,82 г/л. Найдено предлагаемым способом суммарное содержание гидрокарбонатной и карбонатной .СО вместе с добавкой 4,83 г/л. Относительная ошибка 0,2%.

Объемное соотношение воды и ацетона в среде составляет 1:6.

Пример 6. Определение общего содержания гидрокарбонатной и карбонатной двуокиси в сепараторной воде пиридинового отделения коксохимических заводов, содержащей 34 г/л

NH> и 52 r/л C H N..

Сепараторную воду разбавляют в

10 раэ, берут 2 мп раствора, помещают в стакан для титрования, добавляют

8 мп дистиллированной воды и титруют 0,1 н. раствором НС1 в соответствии с методикой. На титрование затрачено 4 мп 0,1 н. НС1. Добавляют

80 мл ацетона и продолжают титрова-. ние 0,1 н. раствором НС1 в ацетоноводной среде до получения скачка потенциала. На титрование затрачено 4,9 мп 0,1 н. НС1. Найдено общее содержание гидрокарбонатной и карбонатной СО 107,8 г/л.

Для проверки правильности определения в исследуемую пробу введена добавка 40 г/л СО в виде Na>CO> и йаНСО . Суммарное содержание гидрокарбонатной и карбонатной СО вместе с. добавкой составляет 147,8 г/л.

Найдено суммарное содержание гидрокарбонатной и карбонатной СО предлагаеьаам способом 148 г/л. Относительная ошибка 0,13%.

Объемное соотношение воды и аце тона в. среде составляет 174. "

Продолжительность определения

10-20 мин.

Преимуществом предлагаемого способа является возможность быстрого количественного селективного определения карбонатной двуокиси углерода, а также общего содержания ионных форм углекислоты s смесях с аммиаком и, пиридином с применением легкодоступных не ядовитых недорогих реактивоввЂ” соляной кислоты и ацетона. Установив общее содержание гидрокарбонатной и карбонатной двуокиси углерода по предлагаемому способу и общее содер10 жанне всех трех форм двуокиси углерода известными способами, можно по разности найти содержание свободной двуокиси углерода. Отсутствие мешающего влияния со стороны аммиа15 ка, ионов аммония, сульфатов, фосфатов, хлоридов, роданидов, пиридина расширяет область применения предлагаемого способа. Способ прост в выполнении.

1. Способ определения карбонатной

2,и пидрокарбонатной двуокиси углерода в аммиачных растворах путем титрования соляной кислотой с потен ",;". ометрической индикацией конечной точки титрования, о т л и ч а ю30 шийся тем, что, с целью селективного определения карбонатной дву- . окиси углерода и суммарного содержания карбонатной и гидрокарбонатной двуокиси углерода в растворах, со35 держащих пиридин, тнтрование осуществляют в смеси воды и ацетона, взятых в соотношении 1:0,5-3 или 1:4-10 соответственно.

2. Способ по п.1, о т л и ч авЂ” ю шийся тем, что,с целью опре4 деления суммарного содержания карбонатной и гидрокарбонатной двуокиси углерода, исходный раствор предварительно титруют соляной кислотой в водчой среде.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 ° .Унифицированные методы анализа вод. Под ред. Ю.Ю. Лурье. М., "Химия" 1973, с. 166-167.

2. Анализ минерального сырья.

Под ред. Ю.Н. Книпович и Ю.В. Морачевского. Л., 1959, с. 917-919..

3. Кузнецова T.Ë., Кудряшова Р.И.

55 и Гарбузова Е.Е. Титриметрическое определение аммиака и углекислоты в растворах производства карбамида с потенциометрической индикацией конечной точки титрования. - "Заводская лаборатория", 1976, Р 2, с. 156 (прототип).