Вид РИД
Изобретение
Изобретение относится к области аналитической химии, а именно - к области средств определения содержания кислорода в жидкости, и может быть использовано в различных областях исследования, где требуется определить содержание кислорода в органической жидкости.
Из уровня техники [авторское свидетельство SU 1712839 А1, опубл. 15.02.1992] известен способ определения концентрации кислорода в жидкостях и газах. Согласно известному способу осуществляют возбуждение молекул красителя в присутствии кислорода с последующей регистрацией люминесценции красителя и определением содержания кислорода расчетным путем, причем регистрируют замедленную флуоресценцию красителей, инициированную возбуждением триплетных молекул красителя в полосе электронного триплетного поглощения.
Недостатком известного способа следует признать его неприменимость к определению содержания молекулярного кислорода в органических жидкостях.
Также из уровня техники [авторское свидетельство SU 737357 А1, опубл. 30.05.1980] известен способ определения молекулярного кислорода в инертных газах и азоте. Согласно известному способу пропускают исследуемый газ над детектором, выполненному в виде пленки из полупроводникового материала, в частности оксида цинка, и измеряют электрическое сопротивление детектора, причем в исследуемый газ дополнительно вводят водород.
Недостатком известного способа следует признать ограниченную область применения - только определение содержания кислорода в инертных газах
Известен также способ определения растворенного в топливе кислорода, основанный на его выделении в присутствии низших спиртов, пропускании через растворы хлористого марганца и йодистого калия в щелочной среде с последующим титрованием йода раствором тиосульфата натрия в кислой среде [авторское свидетельство SU 854874 А1, опубл. 15.08.1981]. Данный источник информации принят в качестве ближайшего аналога (прототипа) разработанного технического решения.
Недостатком известного способа следует признать недостаточную точность определения, а также достаточно узкую область применения -только анализ моторных топлив.
Техническая задача, решаемая посредством реализации разработанного технического решения, состоит в разработке способа определения массовой концентрации молекулярного кислорода в органической жидкости.
Технический результат, достигаемый при реализации разработанного способа, состоит в повышении точности анализа при одновременном расширении области его применения.
Для достижения указанного технического результата предложено использовать разработанный способ определения массовой концентрации молекулярного кислорода в органической жидкости. Согласно разработанному способу в сосуде для проведения анализа смешивают щелочной раствор йодида щелочного металла или аммония и пробу анализируемой органической жидкости, для фиксации молекулярного кислорода вводят раствор растворимой соли марганца и перемешивают в темноте, далее пробу подкисляют и проводят йодометрическое титрование с интенсивным перемешиванием, при этом все операции проводят при изолировании пробы от кислорода воздуха, а массовую концентрацию кислорода в анализируемой пробе определяют по формуле:
χ=8.0⋅cT⋅VT⋅1000/(V-V1), где χ - массовая концентрация растворенного кислорода в анализируемой пробе, мг/дм3; cT - концентрация раствора титранта (использовали cT=0.005 моль-экв/дм3); VT - объем раствора титранта, израсходованный на титрование, см3; V - вместимость кислородной ячейки, см3; V1 - суммарный объем соли марганца и йодида щелочного металла или аммония, добавленных в ячейку при фиксации растворенного кислорода, см3; 8.0 - масса миллимоля-эквивалента кислорода, мг/ммоль-экв.
Вводить в сосуд для проведения анализа щелочной раствор йодида щелочного металла или аммония и пробу анализируемой органической жидкости можно в любой последовательности. Для фиксации молекулярного кислорода можно использовать любую водорастворимую соль марганца. Перемешивание в темноте смеси осуществляют в течение 10 минут, после мешалку выключают и оставляют ячейку на 5 минут для отстаивания осадка. Пробу (полученную смесь) подкисляют, предпочтительно до рН<1. Проводят йодометрическое титрование с использованием тиосульфата натрия в качестве титранта при интенсивном перемешивании, при этом все операции кроме титрования проводят при изолировании пробы от кислорода воздуха.
Для определения абсолютного значения содержания молекулярного кислорода предварительно проводят определения содержания в используемых реактивах молекулярного кислорода путем проведения «холостого опыта», т.е. повторения всех операций в тех же условиях, что и в разработанном способе, без использования пробы органической жидкости, при этом количество титранта, пошедшего на проведение «холостого опыта» вычитают из количества титранта, израсходованного на титрование пробы.
Предпочтительно анализируемую пробу и остальные реагенты помещают в ячейку, представляющую собой герметично закрываемый полимерный стакан, снабженный средствами ввода и вывода жидкости и якорем магнитной мешалки.
Йодометрическое титрование проводят в потенциометрическом режиме с использованием в качестве рабочего электрода платинового электрода, в качестве электрода сравнения - хлорсеребряного электрода для неводных сред. Электролитический ключ, предпочтительно, выполнен в виде шлифового соединения.
Способ осуществляют следующим образом.
Способ реализовывали с использованием титратора «Титрион» (ООО "Эконикс-Эксперт", РФ) с потенциометрической индикаторной системой с использованием ячейки, состоящей из полипропиленового стакана с герметично закрывающейся крышкой. Ячейка снабжена системой продувки инертным газом, ввода и вывода жидкости и якорем магнитной мешалки. При реализации способа ячейку полностью заполняют керосином, точный объем пробы определяют гравиметрически. Далее ввели пипеткой 1 см3 щелочного раствора йодида калия с содержанием йодида калия (15% в 50% щелочи) и ячейку поместили в термостат. После приведения к заданной температуре (20°С), провели фиксацию кислорода путем ввода 1 см3 раствора сульфата марганца при содержании Mn+2 моль/дм3. Ячейку поместили на магнитную мешалку, и произвели перемешивание в течение 10 минут в темном месте. Далее мешалку отключили, и осадок в ячейке отстаивали 5 минут. По истечении времени в ячейку ввели 5 см3 раствора соляной кислоты (раствор 2:1), и после кратковременного перемешивания содержимое перенесли в стакан для титрования автоматического титратора «Титрион». Йодометрическое титрование проводили с использованием автоматического титратора «Титрион» (ООО "Эконикс-Эксперт", РФ). В качестве рабочего электрода использовали платиновый электрод ЭРП-103, в качестве электрода сравнения - хлоридсеребряный электрод для неводных сред ЭСН-1 на базе стандартного электрода ЭВЛ-1М4. Использованные реактивы имели квалификацию Х.Ч. и ОС.Ч., их применяли без дополнительной очистки. Для приготовления растворов использовали дистиллированную вода по ГОСТ 6709-72. В качестве объекта исследования использовали авиакеросин марки ТС-1 по ГОСТ 10227-86. Титрование проводили стандартным раствором тиосульфата натрия. Обязательным условием получения достоверных результатов является интенсивное турбулентное перемешивание гетерогенной системы. В ходе титрования керосиновый слой, изначально окрашенный в темно-оранжевый цвет, обесцвечивается, кривая титрования имеет типичный S-образный вид.
Для проведения холостого опыта ячейку продували азотом в течение 30 минут, после чего проводили определение содержания кислорода в соответствие с процедурой, описанной выше.
Массовую концентрацию кислорода в анализируемой пробе находили по формуле:
где χ - массовая концентрация растворенного кислорода в анализируемой пробе, мг/дм3; cT - концентрация раствора тиосульфата натрия (использовали cT=0.005 моль-экв/дм3); VT - объем раствора тиосульфата натрия, израсходованный на титрование, см3; V - вместимость ячейки, см3; V1 - суммарный объем сульфата марганца и йодида калия, добавленных в ячейку при фиксации растворенного кислорода, см3; 8.0 - масса миллимоля-эквивалента кислорода, мг/ммоль-экв. Объем пробы при этом находили с учетом плотности керосина марки ТС-1. Для титрования использовали cT=0.005 моль-экв/дм3.
Использование разработанного способа позволяет повысить точность анализа относительно способа, известного из ближайшего аналога [авторское свидетельство SU 854874 А1, опубл. 15.08.1981], примерно на 20%, а также сократить число производимых манипуляций (операций).
Разработанный способ может быть применен к анализу любых органических жидкостей, не вступающих в химическое взаимодействие с используемыми реактивами.