CS200013B1 - Způsob automatického ampérometrického měření koncentrací arendiazonlových eolí při výrobě azobarviv - Google Patents

Description

Vynález ae týká způsobu automatického ampérometrického měření koncentrací arendiazonovýeh eolí v reakěních směsích jak při laboratorní přípravě azobarviv, tak i při jejich výrobě v technickém měřítku. Je vhodný pro automatické řízení průběhu kopulací a určování konce chemické reakce.

K nej častěji používaným způsobům určování koncentrací arendiazonlových solí patří postupy založené na potenclometrii a ampárometrii. Potenciometrický způsob měření koncentrací arendiazonlových solí je sice po stránce přístrojového provedení relativně jednoduchý, je však málo selektivní a zvláště u rozpustných azobarviv pouze ojediněle použitelný. Závislost signálu čidla na koncentraci arendiazonlové soli má logaritmický průběh, což omezuje přesnost měření při určování vyšších koncentrací a je nevýhodné při použití čidla k řízení výrobního procesu*

Ampérometrický způsob určování koncentrace arendiazonlových solí má tu přednost, že signál je přímo úměrný koncentraci stanovované látky a navíc lze při měření při .vhodně zvoleném potenciálu dosáhnout vyšší selektivity stanovení než při způsobu potenciometrickém. Je tomu tak zejména v případech, kdy je azobarvivo vznikající kopulací nerozpustné v reakční směei. V tomto případě se vylučuje z reakční směsi v tuhé formě a neinterferuje se stanovením arendiazonlových solí. Pokud je však azobarvivo rozpustné nebo v případě, že jsou v reakční směsi přítomny jiné interferující složky, je selektivita ampérometric200 013

200 013 kého měření koncentrace arendiazoniových solí značně omezena.

Ampérometrioké měření se provádí na různých typech Indikačních elektrod zhotovených z ušlechtilých kovů, uhlíku a jiných materiálů. K odstranění pasivace je většinou třeba jejich povrch regenerovat. Používá se k tomu různých metod, jako je například mechanické očišťování, obrušování, aplikace napěťových nebo proudových pulsů, a dalších metod. Regenerace povrchu nečiní zvláštní obtíže u rtuťových elektrod, například u rtuťové kapkové elektrody. Jejich použití v širším měřítku je však v poslední době omezeno zostřenými hygienickými předpisy o práci se rtutí.

Nového a vyššího účinku při měření koncentrace arendiazoniových solí lze dosáhnout způsobem, který je předmětem tohoto vynálezu. Způsob automatického ampérometrického měření koncentrací arendiazoniových solí při výrobě azobarvlv spočívá podle tohoto vynálezu v tom, že koncentrace arendlazonlová soli se určuje minimálně ve dvou po sobě'následujících měřicích krocích a ve třetím kroku se provádí regenerace měrné elektrody zapojené v dvouelektrodovém systému s referentní elektrodou nebo tříelektrodovém systému s další pomocnou elektrodou a potenciostatem, přičemž v prvním kroku se na měrnou elektrodu vkládá konstantní potenciál v rozmezí - 0,8 až - 1,8 V proti nasycené kalomelové elektrodě, při kterém dochází k redukci arendlazonlová soli a interferujících látek rozpuštěných v analyzovaném roztoku, v druhém kroku se na měrnou elektrodu vkládá potenciál v rozmezí - 0,2 až - 1,3 V proti nasycené kalomelové elektrodě, při kterém dochází k redukci interferujících látek rozpuštěných v analyzovaném roztoku, a koncentrace arendiazoniové soli se určuje z rozdílů proudů protékajících měrnou elektrodou v prvním a druhém kroku.

Regenerace povrchu měrné elektrody se provádí bu3 během měření přímo v analysované kapalině, nebo mimo analysovanou kapalinu v intervalech mezi jednotlivými měřeními při přerušení styku měrně elektrody s analysovanou kapalinou.

Hodnota prvního a druhého potenciálu závisí na druhu arendiazoniové soli, pH analysované kapaliny, druhu a koncentraci indiferentních a interferujících látek, materiálu elektrody a dalších faktorech a je ji třeba určit experimentálně. Obecně však platí, že v případě, kdy dochází k redukci arendiazoniové soli na měrné elektrodě, je první potenciál negativnější než druhý potenciál. Dochází-li však na měrná elektrodě k oxidaci arendiazoniové soli, je první potenciál positivnější než druhý potenciál.

Při prvním potenciálu dochází k elektrodové reakci - redukci nebo oxidaci - stanovované arendiazoniové soli a Interferujících složek, zatím co při druhém potenciálu dochází pouze k elektrodové reakci interferujících složek. Rozdíl proudů protékajících měrnou elektrodou při prvním a druhém potenciálu pak odpovídá elektrodové reakci stanovované arendiazoniové látky a je úměrný její koncentraci. Rozdíl proudů lze určovat běžně známými prostředky, jako například visuálním odečítáním, počítačem a dalšími způsoby, S výhodou lze k odčítání využít paměťových prvků těchto zařízení.

Regeneraci povrchu měrné elektrody lze provádět mechanicky obrušováním brusným kotoučem, rotací elektrody v suspensi brusného prášku, ultrazvukem, nebo elektricky polarlsaoí elektrody jedním nebo více napěťovými nebo proudovými pulsy. Měrnou elektrodu lze rovněž regenerovat, například tím, že se po jednom nebo více měřicích cyklech vytáhne pomocí au3

200 013 tomatiky pracujícího zařízení nad analysovanou kapalinu a oplachuje se proudem chemického činidla, jako je například kyselina dusičná, nebo se regeneruje termicky průchodem elektrického proudu materiálem elektrody, popřípadě oběma způsoby následně.

Jako měrnou elektrodu lze použít elektrodu libovolného tvaru, zhotovenou z elektrochemicky inertního materiálu, jako je například platina, zlato, stříbro a jejich slitiny, uhlík, popřípadě i rtuí nebo její amalgamy. Měření lze provádět v běžných typech elektrolytických nádobek a lze použít klasického zapojení v dvouelektrodovém systému, kde se polarisující napětí vkládá na měrnou elektrodu proti referentní elektrodě, jako je například elektroda kalomelová, potenciostatického zapojení v tříelektrodovém systému vytvořeném elektrodou měrnou, pomocnou a referentní nebo jiných zapojení.

Novým rysem vynálezu je, že vhodnou volbou prvního a druhého potenciálu lze dosáhnout vysoké selektivity a přesnosti měření za přítomnosti interferujících složek, jak je tomu při výrobě rozpustných azobarviv,

V praxi se při měření koncentrace arendiazoniových soli postupuje nejčastěji tak, že se jako první potenciál volí potenciál o hodnotě odpovídající limitnímu proudu elektrodové reakce arendiazoniové soli a jako druhý potenciál se zvolí potenciál v oblasti paty vlny arendiazoniové soli, při němž ještě nedochází k elektrodové reakci arendiazoniové soli na měrné elektrodě.

Příklady použití způsobu podle vynálezu

Příklad 1

Kontinuální určování koncentrace diazotované kyseliny sulfanilové při výrobě Egacidové oranže II

Neutrální nebo mírně kyselý roztok, obsahující diazotovanou kyselinu sulfanilovou, 2-naftol, Egacidovou oranž II, jež je produktem kopulace obou látek, a dále indiferentní popřípadě i jiné elektrochemicky aktivní nebo inaktivní látky, protéká elektrolytickou nádobkou s měrnou, referentní a pomocnou elektrodou, V tomto případě se měření provádí v tříelektrodovém systému s potenoiostátem. Měrná elektroda je zhotovena z platinového drátu ve tvaru písmene U« Pomocná elektroda je uhlíková a je umístěna v elektrolytické nádobce přímo v analysovaném roztoku, zatím co referentní nasycená kalomelová elektroda je umístěna ve zvláštním roztoku odděleném od analysovaného roztoku solným můstkem.

Měření se provádí cyklicky v krocích po sobě následujících. Doba trvání jednotlivých kroků nemusí být stejná a lze ji měnit podle požadavku na četnost měření od několika sekund do několika minut.

Krok č. 1: Na měrnou elektrodu se vloží první potenciál o konstantní hodnotě v rozmezí -1,3 až -1,6 V proti nasycené kalomelová elektrodě. Tento potenciál odpovídá limitnímu proudu redukce diazotované kyseliny sulfanilové. Dochází však při něm k redukci dalších látek přítomných v roztoku, zvláště Egacidové oranže II a popřípadě i vzdušného kyslíku rozpuštěného v roztoku.

200 013

Krok č. 2: Na měrnou elektrodu se vloží druhý potenciál o konstantní hodnotě v rozmezí -0,5 až -0,9 7 proti nasycená kalomelová elektrodě, Při tomto potenciálu dochází k redukci Interferujících látek přítomných v analysovanám roztoku, K redukci diazotované kyseliny sulfanllová nedochází·

Koncentrace diazotované kyseliny sulfanllová se určí tak, že se od proudu procházejícího měrnou elektrodou v kroku č. 1 odečte proud procházející měrnou elektrodovou v kroku č, 2,

Krok S, 3: Měrná elektroda se pomoci automaticky pracujícího zařízení vysune nad analyaovanou reakční směs, opláchne proudem vody a zahřeje Jouleovým teplem, vzniklým průchodem elektrického proudu z vnějšího pomocného zdroje proudu. Pro regeneraci povrchu měrné elektrody postačí její zahřátí na teplotu 650 °C po dobu 3 sekund. Při táto teplotě dojde ke spálení na povrchu ulpělých organických látek. Měrná elektroda se pak ponechá 1 sekundu ochladit a pomocí automaticky pracujíoího zařízení se ponoří zpět do analysovaného roztoku, Na dobu 1 sekundy se na měrnou elektrodu vloží potenciál -0,3 7 proti nasycená kalomelové elektrodě. Tím dojde k redukci oxidů platiny, vytvořených na povrchu měrná elektrody během termická regenerace, a měrná elektroda je připravena k měření v dalším cyklu.

Příklad 2

Stanovení dizotovaná kyseliny sulfanllová při výrobě Methyloranže

Měření se provádí v dvouelektrodovém zapojení a platinovou nebo zlatou měrnou elektrodou, které jaou zhotoveny z drátu nebo plechu ve tvaru pratenoe nebo disku, Referentní elektrodou je nasycená kalomelová elektroda.

Měření ae opět jako v předcházejícím příkladu provádí v krocích, avšak měrná elektroda je při regeneraci trvale ponořena v analysovanám roztoku.

Krok č, 1} Na měrnou elektrodu ae vloží konstantní potenciál v rozmezí -1,3 až -1,6 7 proti nasycená kalomelová elektrodě, při kterém dochází k redukci diazotované kyseliny aulfanilové, popřípadě 1 dalších látek přítomných v analysovanám roztoku·

Krok č. 2s Na měrnou elektrodu ae vloží konstantní potenciál v rozmezí -0,8 až -1,2 7 proti nasycená kalomelová elektrodě, při kterém doohází k redukci Methyloranže a popřípadě i dalších interferujících látek, zejména kyslíku, které jaou přítomny v analysovanám roztoku.

Koncentrace diazotované kyseliny aulfanilové ae určí tak, že se od proudu procházejícího měrnou elektrodou v kroku č. 1 odečte proud prooházejíeí měrnou elektrodou v kroku

č. 2.

Při obou krocích č, 1 a č, 2 ae nepřetržitě provádí automatické Čištění měrné elektrody, a to bucl mechanicky stíráním měrné elektrody kartáčkem nebo brusným materiálem, nebo ultrazvukem·

Příklad 3

Stanovení dlazotovanýoh aromatických látek vedle azobarviv

200 013

Stanovení se provádí v dvouelektrodovém nebo tříelektrodovém zapojení s vhodnou volbou potenciálu při měření proudu kroku δ. 1 a kroku δ, 2, jak je popsáno v příkladech δ, a 2, V tomto příkladu se čištění měrné elektrody provádí v dalším samostatném kroku δ, tak, že se měrná elektroda polarisuje na potenciál -0,2 V proti nasycené kalomelové elektrodě. Ne měrné elektrodě dochází při tomto potenciálu k anodickému rozpouštění neěistot vyloučeným na povrchu měrné elektrody. Proud této anodické oxidace se neregistruje. Po ukončení kroku δ, 3 je měrné elektroda připravena k dalšímu měření.

Hodnoty potenciálu, jež byly uvedeny v předcházejících příkladech, jsou pouze orientační, neboí jsou závislé na druhu měřených látek, přítomnosti různých látek v analysovaném roztoku a na dalších faktorech.

Uvedené příklady nevyěerpávají další možnosti využití vynálezu v praxi.

Hlavní význam vynálezu spoěívá v tom, že umožňuje automatizaci výroby rozpustných i nerozpustných azobarviv, bož významně přispívá k racionalizaci a intensifikaci barvářských provozů.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Způsob automatického ampérometrického měření koncentrací arendiazoniových solí při výrobě azobarviv, vyznačený tím, že koncentrace arendiazoniové soli se určuje minimálně ve dvou po sobě následujících měřicích krocích a ve třetím kroku se provádí regenerace měrná elektrody zapojené v dvouelektrodovém systému s referentní elektrodou nebo v tříelektrodovém systému s další pomocnou elektrodou a potenoiostatem, přičemž v prvním kroku se na měrnou elektrodu vkládá konstantní potenciál v rozmezí -0,8 až -1,8 V proti nasycené kalomelové elektrodě, při kterém dochází k redukci arendiazoniové soli a interferujících látek rozpuštěných v analysovaném roztoku, v druhém kroku se na měrnou elektrodu v>kládá potenciál v rozmezí -0,2 až -1,3 V proti nasycené kalomelové elektrodě, při kterém dochází k redukci interferujících látek rozpuštěných v analyzovaném roztoku a koncentrace arendiazoniové soli se určuje z rozdílů proudů protékajících měrnou elektrodou v prvním a druhém kroku.