Способ определения концентрации фосфоновых кислот

(51) 01 27/26 (2012.01) 01 27/48 (2012.01) 01 31/18 (2012.01) 25 9/02 (2012.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ циклического инжекционного фотометрического определения фосфат-ионов требует предварительного перевода фосфоновых кислот в фосфат-ионы, содержит большое количество операций,дорогостоящих реактивов и поддерживание высокой температуры в процессе анализа. Благодаря тому, что в предложенном способе анализ фосфоновых кислот проводят вольтамперометрическим методом на электроде из нержавеющей стали, в качестве фонового электролита используют водный раствор 0,3 М 2 О 4,содержащий фосфоновую кислоту,вольтамперные кривые снимают в интервале потенциалов от -0,25 В до -1,20 В при комнатной температуре, а концентрацию фосфоновой кислоты определяют по величине тока пика при потенциале 0,75 В удатся упростить анализ фосфоновых кислот и достичь высокой воспроизводимости и точности результата.(72) Стацюк Вадим Николаевич Фогель Лидия Алексеевна Егеубаева Саламат Сабитовна Айт Сауык Тлепберген Жазира Жарылкасыновна Ахмет Окен(73) Акционерное общество Институт органического катализа и электрохимии им. Д.В.Сокольского(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ФОСФОНОВЫХ КИСЛОТ(57) Изобретение относится к вольтамперометрическому способу анализа фосфоновых кислот. Известный способ анализа фосфоновых кислот с использованием метода Фосфоновые кислоты относятся к основному типу фосфорорганических соединений. Одной из важнейших областей их применения является теплоэнергетика(их добавки ингибируют образование накипей и понижают жесткость воды),нефте- и газодобыча, а также нефтепереработка. Такие, например, фосфоновые кислоты, как оксиэтилидендифосфоновая СН 3 С(Н)(Р 3 Н 2)2(СН 2 РО 3 Н 2)3 (НТФ) кислоты и их комплексы с цинкомОЭДФ иНТФ, могут не только конкурировать с уже известными ингибиторами, но и превосходят их во многих случаях, в частности, в жестких водах при повышенной температуре или наличии жестких экологических требований. Для оптимизации технологии использования фосфоновых кислот в промышленности необходим контроль их химического состава, проводимый с высокой точностью. При этом анализ должен быть проведен достаточно быстро с целью оперативного вмешательства в технологический процесс и корректировки состава ингибиторных композиций. Настоящее изобретение относится к области определения концентрации фосфоновых кислот с высокой точностью,селективностью и с небольшими временными и материальными затратами. Используемые в настоящее время анализы фосфоновых кислот основаны на предварительном разложении фосфоновой кислоты до ортофосфата и последующем аналитическом определении фосфатионов РО 43-. В аналитической практике для определения микроконцентраций фосфат-ионов в водных средах наиболее широкое распространение нашли фотометрические методы, основанные на реакциях образования аналитических форм с различными органическими реагентами. В случае определения фосфат-ионов обычно используют реакции образования окрашенных аналитических форм восстановленной формой молибдофосфорного гетерополикомплекса (ВФМФК). Известен способ определения ОЭДФ путем предварительного разложения определяемого вещества в целях перевода его в форму ортофосфата с последующим фотокалориметрическим определением концентрации фосфат- ионов по реакции восстановления фосфорно-молибденовой гетерополикислоты Рычкова В.И., Маклакова В.П. А.с. СССР 728080. Опубл. БИ. 14. от 15.12.80. В термостойкий химический стакан вместимостью 100 мл помещают 10-40 мл анализируемой пробы с содержанием не более 50 мкг ОЭДФ, нейтрализуют до рН 7,00,5, разбавляют до 40 мл обессоленным конденсатом, прибавляют 1 мл раствора щелочи, 1 мл раствора меди, 1 мл раствора перекиси водорода. Стакан помещают на плитку, нагревают и кипятят 20-25 мин. После охлаждения содержимое стакана переносят в мерную колбу мкостью 50 мл,прибавляют 5 мл раствора серной кислоты и 2 мл раствора аммония молибденовокислого,перемешивают,разбавляют до 40-45 мл обессоленным конденсатом, вновь тщательно перемешивают. Через 2-3 мин вводят 10 капель 2 раствора хлористого олова, перемешивают, доводят объем раствора обессоленным конденсатом до 50 мл, перемешивают и через 5 мин производят измерение оптической плотности окрашенного в синий цвет раствора на фотокалориметре ФЭК-М с красным светофильтром в кювете толщиной поглощающего слоя 50 мм относительно обессоленного конденсата. Содержание ОЭДФ в пробе находят по калибровочному графику. Максимальная чувствительность данного метода составляет 110-5 М. Недостатками известного способа являются необходимость предварительного перевода фосфоновых кислот в фосфат-ионы, трудомкость процесса, связанная с большим количеством операций, большими временными затратами и невысокой чувствительностью. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату к предлагаемому изобретению является метод циклического инжекционного фотометрического определения фосфат-ионов Булатов А.В., Ивасенко П.А., Субботина К.А., Вишникин А.Б., Москвин Л Ж. Аналит. химия. 2010. Т. 65. Вып. 3, С. 1-7,применимый для определения фосфора в природных водах, а также фосфоновых кислот, после их предварительного разложения до фосфат-ионов и обеспечивающий более низкие пределы их обнаружения по сравнению с ранее известными аналогами. Для циклического инжекционного определения фосфат-ионов использовали высокочувствительную фотометрическую реакцию образования ионного ассоциата ВФМФК с красителем астрафлоксином. После добавления раствора красителя к предварительно полученному раствору ВФМФК,происходит контрастное изменение окраски от красной, характерной для астрафлоксина, до краснофиолетовой окраски образовавшегося ионного ассоциата ВФМФК-АФ. При этом относительная интенсивность основной полосы поглощения красителя астрофлоксина при 538 нм уменьшается, а в спектре поглощения правее ее проявляется интенсивная широкая полоса ионного ассоциата,максимум которой находится при 575 - 580 нм. В качестве фонового раствора для проведения фотометрических измерений использовали раствор,полученный смешением 4 г/л парамолибдата аммония и 5 г/л аскорбиновой кислоты в 0,6 М растворе НС. В термостатируемую реакционную емкость, в которой поддерживается температура около 90 С, с помощью реверсивного насоса подают 0,3 мл фонового раствора и 0,3 мл анализируемой пробы. Растворы в реакционной емкости перемешивают создаваемым реверсивным насосом потоком атмосферного воздуха со скоростью 5 мл/мин в течение 5 мин, которых, исходя из стабильного во времени значения величины аналитического сигнала, достаточно для окончания реакции образования ВФМФК в реакционной емкости. Далее в реакционную емкость подают 0,3 мл 4,510-4 М раствора астрафлоксина и снова перемешивают растворы потоком воздуха. В этом случае для завершения реакции образования аналитической формы достаточно 15 с. Затем переключением реверсивного насоса меняют направление потока и окрашенный раствор из реакционной емкости подают в измерительную кювету фотометрического детектора. Аналитический сигнал анализируемой пробы измеряют после остановки потока фотометрируемого раствора. После измерения сигнала пробы проводят промывку коммуникаций системы изопропанолом. Максимальная чувствительность метода составляет 110-6 М. Важными преимуществами данного способа являются меньшие временные затраты и более высокая чувствительность. Недостатками данного способа являются трудомкость процесса, связанная с большим количеством операций,использованием дорогостоящих реактивов,необходимостью предварительного перевода фосфоновых кислот в фосфат-ионы и поддерживание высокой температуры 90 С в процессе анализа. Технической задачей настоящего изобретения является значительное упрощение процесса анализа фосфоновых кислот, заключающееся в уменьшении количества операций, временных затрат, количестве используемых реактивов и температуры проведения анализа, а также повышение воспроизводимости за счет отсутствия необходимости предварительного перевода фосфоновых кислот в фосфат-ионы. Поставленная техническая задача достигается предлагаемым прямым способом вольтамперометрического определения фосфоновых кислот путем использования в качестве индикаторного электрода электрода из нержавеющей стали в качестве фонового электролита - водного раствора 0,3 М 24,содержащего фосфоновую кислоту вольтамперные кривые снимают в интервале потенциалов от -0,25 В до -1,20 В при комнатной температуре. Концентрацию фосфоновой кислоты определяют по величине тока пика при потенциале -0,75 В. Нижняя граница определяемых концентраций фосфоновых кислот составила 210-6 М. Преимуществами предлагаемого способа анализа фосфоновых кислот являются значительное упрощение процесса анализа за счет уменьшения количества операций, временных затрат, количества используемых реактивов, температуры проведения анализа. Использование метода вольтамперометрии повышает воспроизводимость предлагаемого метода анализа фосфоновых кислот за счет отсутствия необходимости предварительного перевода фосфоновых кислот в фосфат-ионы. Нижеследующий пример иллюстрирует предлагаемое изобретение. Пример 1. Электрохимический анализ фосфоновой кислоты проводят в трхэлектродной электрохимической ячейке с использованием потенциостата -. Рабочим электродом служит дисковый электрод из нержавеющей стали с видимой поверхностью 0,07 см 2. В качестве электрода сравнения используют хлорсеребряный электрод,насыщенный в растворе , с потенциалом 196 мВ относительно водородного электрода. Вспомогательным электродом служит платиновый электрод с видимой поверхностью 2 см 2. Поверхность рабочего электрода отполировывают порошком А 23,а затем промывают дистиллированной водой перед каждым измерением. В ячейку заливают 20 мл 0,3 М водного раствора сульфата натрия добавляют 1 мл исследуемого раствора фосфоновой кислоты с последующим снятием вольтам- перных кривых в интервале потенциалов от -0,25 В до -1,20 В. Концентрацию фосфоновой кислоты определяют по величине тока пика при потенциале -0,75 В на основании калибровочной кривой величины тока пика при Е- 0,75 В от концентрации. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ вольтамперометрического определения концентрации фосфоновых кислот по величине тока пика при потенциале -0,75 В, в присутствии фонового электролита, содержащего фосфоновую кислоту, и последующим снятием вольтамперных кривых отличающийся тем, что в качестве индикаторного электрода используют электрод из нержавеющей стали в качестве фонового электролита - водный раствор 0,3 М 24,содержащий фосфоновую кислоту вольтамперные кривые снимают в интервале потенциалов от -0,25 В до -1,20 В при комнатной температуре.