DD259459A1 - AUTOMATIC, COULOMETRIC RECEPTACTION PROCEDURE FOR THE DETERMINATION OF INORGANIC PEROXIDES - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein automatisches, coulometrisches Ruecktitrationsverfahren zur schnellen quantitativen Bestimmung anorganischer Peroxide. Die Bestimmung anorganischer Peroxide oder des Aktivsauerstoffgehaltes ist beispielsweise in Waschmittelgrundstoffen, Wasch- und Bleichlaugen sowie im Elektrolyten der Wasser- und der Peroxodisulfatelektrolyse erforderlich. Erfindungsgemaess werden die als Loesung mit einem in die coulometrische Titrationszelle integrierten Injektionsventil dosierten Peroxide durch katalysierten Umsatz mit einer genau definierten und mit demselben Injektionsventil simultan dosierten Ueberschussreagensmenge und durch Ruecktitration des verbleibenden Ueberschussreagens mit elektrochemisch durch Oxydation von Iodidionen erzeugtem Titrationsmittel im durch ein Diaphragma geteilten Elektrolyseraum mit biamperometrischer, bipotentiometrischer oder photometrischer Durchflussdetektion erfolgender Anzeige des Titrationsendpunktes bestimmt.The invention relates to an automatic coulometric back titration method for the rapid quantitative determination of inorganic peroxides. The determination of inorganic peroxides or the active oxygen content is required, for example, in detergent bases, washing and bleaching liquors and in the electrolytes of water and peroxodisulfate electrolysis. According to the invention, the peroxides metered in as a solution with an injection valve integrated into the coulometric titration cell are catalyzed by catalyzed conversion with a precisely defined amount of excess reagent simultaneously metered by the same injection valve and by titration of the remaining excess reagent with titration agent electrochemically generated by oxidation of iodide ions in the electrolysis space divided by a diaphragm biamperometric, bipotentiometric or photometric flow detection of successful display of the titration endpoint determined.
Description
Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings
Die Erfindung betrifft ein coulometrisches Rücktitrationsverfahren zur schnellen und quantitativen Bestimmung anorganischer Peroxide, z. B. in Waschmittelgrundstoffen, Wasch-oder Bleichlaugen sowie im Elektrolyt der Wasser-und Peroxodisulfatelektrolyse.The invention relates to a coulometric Rücktitrationsverfahren for rapid and quantitative determination of inorganic peroxides, eg. B. in detergent bases, washing or bleaching liquors and in the electrolyte of water and Peroxodisulfatelektrolyse.
Charakterisierung des bekannten Standes der Technik -Characterization of the known state of the art -
Bei den in der Fachliteratur beschriebenen Titrationsverfahren zur Bestimmung anorganischer Peroxide handelt es sich zumeist um volumetrische Titrationen/1/, die die Herstellung und Lagerung geeigneter Maßlösungen erfordern. Es sind auch coulometrische Titrationsverfahren für Wasserstoffperoxid und Peroxodisulfat beschrieben worden/2/. Die coulometrische Titration von H2O2 gelingt durch direkt Titration mit elektrolytisch erzeugtem Ce(IV) und Mn (III) in saurem und OBr-in alkalischem Medium, wobei die erzielten Genauigkeiten unbefriedigend sind.The titration methods for determining inorganic peroxides described in the specialist literature are mostly volumetric titrations / 1 /, which require the preparation and storage of suitable custom solutions. Coulometric titration methods for hydrogen peroxide and peroxodisulfate have also been described / 2 /. The coulometric titration of H 2 O 2 is achieved by direct titration with electrolytically produced Ce (IV) and Mn (III) in acidic and OBr-in alkaline medium, the accuracies obtained are unsatisfactory.
Das auf dem Umsatz anorganischer Peroxide mit Γ zu I2, anschließender lodreduktion mit einem bekannten Thiosulfatüberschuß und Rücktitration mit elektrochemisch erzeugtem I2 beruhende Bestimmungsverfahren liefert die genauesten Analysenergebnisse^etztabereinerelativaufwendigeTechnikzurDosierung von Probenlösung und Überschußreagenslösung mit Wägepipetten oder kalibrierten Büretten voraus, wodurch die Analysenzeiten ausgedehnt werden. Das Verfahren läßt sich nur mit sehr hohem Aufwand automatisieren. Zudem ist in einer Grundelektrolytlösung zumeist nur 1 Bestimmung ausführbar, was hohe Chemikalienkosten verursacht.The determination method based on the conversion of inorganic peroxides with Γ to I 2 , subsequent iodine reduction with a known thiosulfate excess and back titration with electrochemically generated I 2 provides the most accurate analytical results for a very costly technique of dosing sample solution and excess reagent solution with weighing pipettes or calibrated burettes, thereby extending analysis times. The method can be automated only with great effort. In addition, only one determination can be carried out in a base electrolyte solution, which causes high chemical costs.
Das Ziel der Erfindung besteht darin, anorganische Peroxide schnell und quantitativ zu bestimmen.The aim of the invention is to determine inorganic peroxides quickly and quantitatively.
Aufgabe der Erfindung ist ein schnell und genau arbeitendes automatisches Absolutverfahren, das unabhängig von Referenzmaterialien ist und sich in den Mikromaßstab übertragen läßt.The object of the invention is a fast and accurate automatic absolute method, which is independent of reference materials and can be transferred to the microscale.
Erfindungsgemäß wird die als Lösung mit einem in die coulometrische Titrationszelle integrierten Injektionsventil dosierte, zu bestimmende Peroxidlösung durch Umsatz mit einer genau definierten und mit demselben Injektionsventil dosierten Überschußmenge an Reduktionsmittel und Rücktitration des verbleibenden Überschusses mit elektrochemisch durch Oxydation von im Grundelektrolyten enthaltenen lodionen erzeugten Titrationsmittel im durch ein Diaphragma geteilten Elektrolysezellenraum mit biamperometrischer, bipotentiometrischer und photometrischer Anzeige des Titrationsendpunktes bestimmt. Der Peroxid- bzw. Aktivsauerstoffgehalt ergibt sich aus der Differenz der bei der Titration der dosierten Überschußreagensmenge und der bei der Titration des nach Umsatz mit der Probensubstanz verbleibenden Überschußreagens umgesetzten Ladungsmengen. Proben- und Überschußreagenslösung werden durch eine Horizontal-Schwenkung des Injektionsventils in den durch eine Magnetkreiselpumpe zirkulierten Grundelektrolyten injiziert.According to the invention as a solution with an integrated in the coulometric titration cell injection valve metered, to be determined peroxide solution by conversion with a precisely defined and metered with the same injection valve excess amount of reducing agent and back titration of the remaining excess with electrochemically generated by oxidation of iodine ions contained in the base electrolyte titrated in by a diaphragm divided electrolytic cell space with biamperometric, bipotentiometric and photometric display of the titration endpoint determined. The peroxide or active oxygen content results from the difference between the amounts of charge converted in the titration of the metered excess reagent amount and the amounts of charge converted in the titration of the excess reagent remaining after conversion with the sample substance. Sample and excess reagent solutions are injected by horizontal swiveling of the injection valve into the base electrolyte circulated by a magnetic gyratory pump.
Perborate, Perphosphate, Percarbonate und Harnstoffperoxohydrate setzen beim Auflösen in wäßrigen Lösungen H2O2frei, das in einem 0,1-1 M Kl- oder Nal-Elektrolyten, mit einem pH-Wert zwischen 2-4, dem Mo (Vl) oder W (Vl) zugesetzt wurden, eine äquivalente Menge Iod freisetzt. Das Iod wird sofort mit einer bekannten Überschußmenge Thioglykolsäure oder Sn (II) reduziert. Peroxodisulfat setzt in einem 0,1-3 M Kl- oder Nal-Elektrolyten mit einem pH-Wert zwischen 1-7, dem Fe (III) oder Cu (II) zugesetzt wurden, eine äquivalente Menge Iod frei, die mit einem Tiosulfatüberschuß umgesetzt wird.Perborates, perphosphates, percarbonates and urea peroxohydrates release H 2 O 2 when dissolved in aqueous solutions, which is dissolved in a 0.1-1 M Kl or Nal electrolyte, with a pH between 2-4, the Mo (Vl) or W (VI) was added, liberates an equivalent amount of iodine. The iodine is immediately reduced with a known excess amount of thioglycolic acid or Sn (II). Peroxodisulfate releases an equivalent amount of iodine in a 0.1-3 M Kl or Nal electrolyte with a pH between 1-7 to which Fe (III) or Cu (II) has been added and reacted with a excess of tiosulfate becomes.
Im Bereich von 1-10^g Aktivsauerstoffgehalt von wäßrigen Lösungen der genannten anorganischen Peroxide werden relative Standardabweichungen von 0,5-0,8% (n = 5-7) bei Fehlern von ±0,15-0,5% gefunden. Zwischen 10 und 100μg Aktivsauerstoffgehalt liegen die relativen Standardabweichungen unter 0,5% (n = 5-7), die Fehler unter ±0,3%. Die Bestimmung des Titrationsendpunktes erfolgt mit einem biamperometrischen oder bipotentiometrischen Durchflußdetektor, der mit einem Pt-, Au- oder Glaskohlenstoffelektrodenpaar arbeitet, dem eine Polarisationsspannung bzw. ein Polarisationsstrom aufgeprägt wird. Der resultierende Indikatorstrom bzw. das Indikatorpotential regelt über eine entsprechende Schaltung den Titrationsstrom und bewirkt bei Über- bzw. Unterschreitung eines bestimmten Schwellenwertes die automatische Endpunktabschaltung.In the range of 1-10 ^ g of active oxygen content of aqueous solutions of said inorganic peroxides, relative standard deviations of 0.5-0.8% (n = 5-7) are found for errors of ± 0.15-0.5%. Between 10 and 100μg active oxygen content, the relative standard deviations are below 0.5% (n = 5-7), the errors below ± 0.3%. The determination of the titration end point is carried out with a biamperometric or bipotentiometric flow detector which operates with a Pt, Au or glassy carbon electrode pair to which a polarization voltage or a polarization current is impressed. The resulting indicator current or the indicator potential regulates the titration current via an appropriate circuit and causes the automatic end point shutdown if it exceeds or falls below a certain threshold value.
Der Titrationsendpunkt kann vorteilhaft unter Verwendung eines in die Titrationszelle eingebauten photometrischen Durchflußdetektors, bestehend aus einem transparenten Rohr als Küvette, einer Lumineszenzdiode als Lichtquelle und einem Phototransistor als Lichtempfänger bestimmt werden, wobei der während der Titration gemessene Photostrom den Titrationsstrom regelt und die automatische Endpunktabschaltung bewirkt.The titration end point can advantageously be determined using a built-in titration cell photometric flow detector consisting of a transparent tube as a cuvette, a light emitting diode as a light source and a phototransistor as a light receiver, wherein the measured during the titration photocurrent controls the titration and causes the automatic Endpunktabschaltung.
In 10—12 ml der oben angegebenen Grundelektrolytlösungen können bis zu 60 Titrationen zur Aktivsauerstoff bestimmung bei einem Probenvolumen von 50-60μΙ durchgeführt werden, wobei die kontinuierlichen Serientitration auf einen vorgewählten Abschaltschwellenwert des jeweiligen Indikatorsignals, gegebenenfalls unter Anwendung einer Autozeroschaltung, angewandt wird. · -In 10-12 ml of the above-mentioned basic electrolyte solutions up to 60 titrations for active oxygen determination can be carried out at a sample volume of 50-60μΙ, the continuous series titration is applied to a preselected Abschaltschwellenwert the respective indicator signal, optionally using an autozero circuit. · -
Zur Aktivsauerstoff bestimmung dient eine kompakte coulometrische Titrationszelle (Fig. 1), die aus 4 Funktionselementen besteht: K — dem Kopfteil, das den Gegenelektrodenraum und die Elektroden der biamperometrischen bzw. bipotentiometrischen Endpunktbestimmung trägt, D — dem Detektorsegment, I — dem Injektionsventil und M — der Magnetkreiselpumpe, Generator- und Gegenelektrodenraum sind entweder durch eine dichtend eingespannte Kationenaustauschermembran oder eine mit Wasserglas verstärkte G-4-Glasfritte voneinander getrennt. Der das ganze Zelleninnenvolumen ausfüllende Grundelektrolyt, etwa 10—12 ml, wird durch die Magnetkreiselpumpe über die Hauptumlaufbohrung, die Probeneinkopplungs- und die Reagenseinkopplungsbohrung zum Zellenkopf gedrückt, fließt am Diaphragma (4) vorbei und durch das Küvettenrohr (5) zurück zum Unterdruckeingang der Kreiselpumpe. Durch eine 54°- Drehung des Injektionsventils I können simultan genau definierte Mengen Überschußreagenslösung (55μ.Ι) und Probenlösung (55μΙ) in den zirkulierenden Grundelektrolyten eingekoppelt werden.For active oxygen determination is a compact coulometric titration cell (Fig. 1), which consists of 4 functional elements: K - the head part, which carries the counter electrode space and the electrodes of the biamperometric or bipotentiometric end point determination, D - the detector segment, I - the injection valve and M - The magnetic centrifugal pump, generator and counter electrode space are separated from each other either by a sealingly clamped cation exchange membrane or a water glass reinforced G-4 glass frit. The basic electrolyte, approximately 10-12 ml, filling the whole cell internal volume, is forced through the main circulation bore, the sample introduction and reagent injection wells to the cell head, flows past the diaphragm (4) and back through the cuvette tube (5) to the vacuum inlet of the centrifugal pump , By means of a 54 ° turn of the injection valve I, precisely defined amounts of excess reagent solution (55μ.Ι) and sample solution (55μΙ) can be coupled into the circulating base electrolyte simultaneously.
Ein den Zellenboden bedeckendes Pt-Blech (A = 5,2cm2) fungiert als Generatoranode zur Erzeugung des Titrationsmittels Iod. Eine Platindrahtspirale (A = 0,8cm2) dient als Gegenelektrode. Zur biamperometrischen Indikation werden eine Pt-Drahtkatode und eine Pt-Drahtanode in die Hauptumlaufbohrung eingesetzt. Zur photometrischen Indikation trägt das Detektorsegment den als Lichtempfänger fungierenden Phototransistor (2) vom Typ SP201 D und die als Lichtquelle dienende Lumineszenzdiode (3) vom Typ VQA23 D. Die Veränderung der Intensität des den Grundelektrolyten durchstrahlenden Lichtes wird während der Titration als Veränderung des Photostromes gemessen.A Pt sheet (A = 5.2 cm 2 ) covering the bottom of the cell acts as a generator anode for producing the titrant iodine. A platinum wire spiral (A = 0.8 cm 2 ) serves as a counter electrode. For biamperometric indication, a Pt wire cathode and a Pt wire anode are inserted into the main circulation well. For photometric indication, the detector segment carries the type SP201 D phototransistor (2) acting as a light receiver and the VQA23 D light emitting diode (3). The change in the intensity of the light radiating through the base electrolyte is measured during the titration as a change in the photocurrent ,
Die coulometrischen Titrationen erfolgen mit dem von RADELKIS, Budapest entwickelten Universalcoulometer 04-404 oder einem für amperometrische und photometrische Endpunktindikationen ausgelegten coulometrischen Autotitrator. Zur coulometrischen Bestimmung des Aktivsauerstoffgehaltes in Lösungen der Substanzen Wasserstoffperoxid, Percarbonat und Harnstoffperoxyhydrat wird der mit einem wasserglasimprägnierten G-4-Frittendiaphragma vom Zelleninnenraum abgetrennte Hilfselektrodenraum mit 0,1 M KCI gefüllt. Dem Grundelektrolyten der Zusammensetzung 0,1 N Kl, 0,01 N HCI werden 10~4mol/!~1 Mo(VI)-Katalysator zugesetzt. Bezogen auf die zu bestimmende Aktivsauerstoffmenge wird ein 40-20%iger Thioglykolsäureüberschuß als Überschußreagens verwendet.The coulometric titrations are carried out using the universal coulometer 04-404 developed by RADELKIS, Budapest, or a coulometric autotitrator designed for amperometric and photometric end point indications. For coulometric determination of the active oxygen content in solutions of the substances hydrogen peroxide, percarbonate and urea peroxyhydrate, the auxiliary electrode space separated from the cell interior with a water glass impregnated G-4 frit diaphragm is filled with 0.1 M KCl. To the base electrolyte of composition 0.1 N Cl, 0.01 N HCl, 10 ~ 4 mol / l ~ 1 Mo (VI) catalyst is added. Based on the amount of active oxygen to be determined, a 40-20% thioglycolic excess is used as the excess reagent.
Nach Einschaltung des Titratiansstromes wird der Grundelektrolyt auf einen vorgewählten Abschaltschwellenwert von 0,1- 0,2μ.Α der biamperometrischen Endpunktindikation vortitriert. Das Coulometer wird danach auf die Ladungsmenge Q = Q zurückgestellt. Anschließend werden genau definierte Volumina Überschußreagens und bidestilliertes Wasser mit dem Injektionsventil in die Zelle dosiert und die der Reagensmenge entsprechende Ladungsmenge Q durch Titration bis zum gleichen Abschaltschwellenwert bestimmt.After switching on the titration current, the base electrolyte is pretreated to a preselected switch-off threshold value of 0.1-0.2μ.Α of the biamperometric end point indication. The coulometer is then reset to the charge Q = Q. Subsequently, precisely defined volumes of excess reagent and bidistilled water are metered into the cell with the injection valve and the amount of charge Q corresponding to the amount of reagent is determined by titration up to the same switch-off threshold value.
Nach Einstellung des Coulometers auf die Subtraktion elektrischer Ladungsmengen werden die gleichen Volumina Überschußreagens — und an Stelle des Wassers Probenlösung dosiert. Die für die Titration der nach Ablauf der Bestimmungsreaktion verbleibende Überschußreagensmenge umgesetzte Ladungsmenge Q wird nun von der Ladungsmenge Q abgezogen, wodurch sich die der Probensubstanzmenge entsprechende Ladungsmenge Q nachAfter setting the coulometer on the subtraction of electrical charge quantities, the same volumes of excess reagent - and dosed in place of the water sample solution. The amount of charge Q converted for the titration of the amount of excess reagent remaining after the completion of the determination reaction is now subtracted from the charge amount Q, whereby the amount of charge Q corresponding to the amount of the sample substance decreases
Q = Q - QT Q = Q - Q T
(D(D
ergibt. Der Aktivsauerstoffgehalt der Probenlösung läßt sich nach folgender aus dem Faradayschen Gesetz abgeleiteten Beziehung berechnen:results. The active oxygen content of the sample solution can be calculated from the following relationship derived from Faraday's law:
cm, O2 aktiv = 0,1658- — mg · A · s"1 (2)c m , O 2 active = 0.1658 mg - A · s " 1 (2)
cm, O2 aktiv ...Aktivsauerstoffkonzentrationinrngl"1 Q ...elektrische Ladung in Asc m , O 2 active ... active oxygen concentration " 1 Q ... electrical charge in As
V ...ProbendosiervolumeninlV ... sample dosing volume in
Tabelle 1 gibt einen Ergebnisüberblick für die Analyse von peroxidhaltigen wäßrigen Lösungen. Jeder Meßwert stellt das arithmetische Mittel aus jeweils 5 Titrationen dar.Table 1 gives an overview of the results for the analysis of peroxide-containing aqueous solutions. Each measured value represents the arithmetic mean of every 5 titrations.
Zur coulometrischen Bestimmung von Peroxodisulfat wird der Gegenelektrodenraum mit 0,5 M KCI gefüllt. Dem Grundelektrolyten 0,5 M Kl werden 2-10"4M FeCl3 Katalysator zugesetzt. Bezogen auf die zu bestimmende Peroxodisulfatmenge wird ein 100-200%igerThiosulfatüberschuß als Überschußreagens verwendet.For coulometric determination of peroxodisulfate, the counterelectrode space is filled with 0.5 M KCl. 2-10 " 4 M FeCl3 catalyst is added to the base electrolyte 0.5 M KCl Based on the amount of peroxodisulfate to be determined, a 100-200% thiosulfate excess is used as the excess reagent.
Es wird auf einen vorgewählten Abschaltschwellenwert der photometrischen Endpunktindikation titriert. Der Ablauf des Bestimmungsverfahrens ist dem oben beschriebenen analog. Der Peroxodisulfatgehait der Probenlösung läßt sich nach folgender Beziehung berechnen:It is titrated to a preselected shutdown threshold of the photometric endpoint indication. The procedure of the determination method is analogous to that described above. The peroxodisulfate content of the sample solution can be calculated according to the following relationship:
Cm, S2O8 = 0,9956 — mg · A · sCm, S 2 O 8 = 0.9956 mg · A · s
(3)(3)
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1995020761A1 (en) * | 1994-01-31 | 1995-08-03 | The University Of Dayton | Voltammetric method for measurig peroxide concentration |
DE19923604A1 (en) * | 1999-05-24 | 2000-11-30 | Wildanger Hans Joerg | Automated weighing process to enhance the precision with which the quantity of a component in a mixture is determined |
DE10056069B4 (en) * | 2000-11-08 | 2004-04-15 | Technische Universität Dresden | Method and device for measuring the concentration of peroxodisulfate |
CN113008883A (en) * | 2019-12-20 | 2021-06-22 | 恩德莱斯和豪瑟尔分析仪表两合公司 | Method for determining a parameter based on the concentration of at least one analyte in a sample liquid |
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1987
- 1987-04-01 DD DD30133687A patent/DD259459A1/en not_active IP Right Cessation
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DE102019135489A1 (en) * | 2019-12-20 | 2021-06-24 | Endress+Hauser Conducta Gmbh+Co. Kg | Method for determining a parameter that is dependent on the concentration of at least one analyte in a sample liquid |
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