PL237805B1 - Sposób ilościowego oznaczania polimerów anionowych w roztworach wodnych o podwyższonej wartości siły jonowej - Google Patents

Sposób ilościowego oznaczania polimerów anionowych w roztworach wodnych o podwyższonej wartości siły jonowej Download PDF

Info

Publication number
PL237805B1
PL237805B1 PL412374A PL41237415A PL237805B1 PL 237805 B1 PL237805 B1 PL 237805B1 PL 412374 A PL412374 A PL 412374A PL 41237415 A PL41237415 A PL 41237415A PL 237805 B1 PL237805 B1 PL 237805B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
ionic strength
dye
solution
anionic polymers
absorbance
Prior art date
Application number
PL412374A
Other languages
English (en)
Other versions
PL412374A1 (pl
Inventor
Dorota Ziółkowska
Oleksandr Shyichuk
Original Assignee
Univ Technologiczno Przyrodniczy Im Jana I Jedrzeja Sniadeckich
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Univ Technologiczno Przyrodniczy Im Jana I Jedrzeja Sniadeckich filed Critical Univ Technologiczno Przyrodniczy Im Jana I Jedrzeja Sniadeckich
Priority to PL412374A priority Critical patent/PL237805B1/pl
Publication of PL412374A1 publication Critical patent/PL412374A1/pl
Publication of PL237805B1 publication Critical patent/PL237805B1/pl

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest sposób ilościowego oznaczania stężenia polimerów anionowych w roztworach wodnych o podwyższonej wartości siły jonowej, przydatny w analizie przemysłowej oraz środowiskowej. W sposobie tym do spektrofotomerycznego oznaczania stężeń polimerów anionowych w roztworach wodnych zawierających NaCl stosuje się wodny roztwór barwnika - błękitu metylenowego. Siłę jonową roztworu analitu doprowadza się do określonej wartości, a następnie porcję analitu o znanej objętości miareczkuje się roztworem barwnika, rejestrując w sposób ciągły absorbancję mieszaniny roztworów przy długości fali z zakresu od 660 do 670 nm. Punktem końcowym miareczkowania jest osiągnięcie zadanej wartości absorbancji. Stężenie polimeru (C) odczytuje się z krzywej kalibracyjnej w postaci C=f(VBM) (gdzie VBM - objętość barwnika w punkcie końcowym).

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób ilościowego oznaczania polimerów anionowych w roztworach wodnych o podwyższonej wartości siły jonowej, spektrofotometrycznego oznaczania stężenia w zasolonych roztworach wodnych, przydatny w analizie przemysłowej oraz środowiskowej.
Polimery anionowe stosuje się jako dyspergatory, emulgatory i stabilizatory zawiesin. Przykładami takich polimerów są karagen i karboksymetyloceluloza - polisacharydy pochodzenia roślinnego. Wykorzystuje się je jako zagęszczające oraz żelujące dodatki do żywności (E407 oraz E466) [1]. Karagen jest też stosowany w farmacji jako emulgator i środek spęczniający, jak również komponent leczniczy [2].
Po rozpuszczeniu w wodzie polimer anionowy dysocjuje, czego skutkiem jest obecność w roztworze polijonów naładowanych ujemnie. Polianiony tworzą trwałe pary jonowe z barwnikami kationowymi. Fakt ten stanowi podstawę analitycznych metod oznaczania stężeń polimerów anionowych w roztworach wodnych [3].
Jednym z barwników kationowych często stosowanych w analizie chemicznej jest Błękit Metylenowy (BM). Jego pełna nazwa chemiczna to chlorek [7-(dimetyloamino) fenotiazyn-3-ylideno]-dimetyloazaniowy, a wzór sumaryczny C16H18N3SCI (M=319,9 g/mol). BM jest identyfikowany numerem CAS 61-73-4 oraz indeksem C.I. 52015.
Błękit Metylenowy zaproponowano m.in. jako odczynnik do ilościowego oznaczania polimerów anionowych metodą spektrofotometrii bezpośredniej, której podstawą jest zmiana widma barwnika [4,5]. Wspomniany efekt, znany jako zjawisko „metachromazji” [6], jest wynikiem kompleksowania kationu barwnika z anionową makrocząsteczką. Zmiana widma polega na tym, że ze wzrostem stężenia polimeru zmniejsza się intensywność głównego piku występującego przy 665 nm, natomiast pojawia się pik dodatkowy przy ok. 550 nm, co umożliwia wyznaczenie linii kalibracyjnych.
Barwnik BM tworzy kompleksy zarówno z polimerami syntetycznymi, np. sulfonianem polistyrenowym, siarczanem poliwinylowym [7] oraz poliakrylanem [5], jak i z polimerami pochodzenia naturalnego - polisacharydami zawierającymi grupy anionowe [4]. Kompleksy BM z polimerami anionowymi mają ograniczoną rozpuszczalność i mogą wydzielać się z mieszaniny w postaci zawiesiny bądź osadu [8].
BM zastosowano do ilościowego oznaczania hydrokoloidów, w tym karagenów, alginianu oraz karboksymetylocelulozy w roztworach wodnych. Podstawą metody jest przesunięcie maksimum widma absorpcji barwnika z 610 i 664 nm do 559 nm na skutek tworzenia się rozpuszczalnych kompleksów BM-polianion, przy czym absorbancja kompleksu przy 559 nm jest proporcjonalna do stężenia hydrokoloidu. Zaletą procedury jest rozpuszczalność kompleksów, wynikająca z zastosowania małych stężeń barwnika i polianionu. [4]
Do analizy polimerów anionowych stosuje się także technikę miareczkowania. Titrantem może być poli(chlorek diallilodimetyloamonowy), a wówczas przebieg miareczkowania kontroluje się za pomocą elektrody jonoselektywnej [9]. Zaletą tej metody jest możliwość obniżenia nakładu pracy poprzez zastosowanie titratora automatycznego, zaś do wad należy konieczność stosowania specjalnej elektrody, która charakteryzuje się małą powtarzalnością i ma ograniczoną żywotność.
W innym rozwiązaniu zaproponowano zastosowanie miareczkowania spektrofotometrycznego, wykorzystując jako titrant barwnik kationowy [10]. W tym przypadku wymagania sprzętowe są znacznie mniejsze.
Do spektrofotomerycznego oznaczania stężeń polimerów anionowych w roztworach wodnych stosuje się wodny roztwór barwnika - Błękitu Metylenowego. Porcję analitu o znanej objętości miareczkuje się roztworem barwnika, rejestrując w sposób ciągły absorbancję mieszaniny roztworów przy długości fali z zakresu od 660 do 670 nm. Miareczkowanie prowadzi się do momentu osiągnięcia zadanej wartości absorbancji. Stężenie polimeru (C) odczytuje się z krzywej kalibracyjnej w postaci C=f(Vbm) (gdzie Vbm - objętość barwnika w punkcie równoważnikowym) wykreślonej dla tej samej zadanej wartości absorbancji. [10]
Stosowalność procedur opartych na kompleksowaniu polimerów z barwnikami jest ograniczona bardzo małą dopuszczalną wartością siły jonowej roztworu analitu [11]. W przypadku roztworów karagenu oraz karboksymetylocelulozy, często znacznie zasolonych, nie jest więc możliwe przeprowadzenie ich analizy dotychczas opracowanymi metodami spektrofotometrycznymi. Z tego powodu w niniejszym rozwiązaniu zaproponowano ilościowe oznaczanie karagenu prostą techniką miareczkowania
PL 237 805 Β1 spektrofotometrycznego, zmodyfikowaną w sposób umożliwiający analizę roztworów karagenu o podwyższonych wartościach siły jonowej.
Istotą rozwiązania według wynalazku jest sposób ilościowego oznaczania polimerów anionowych w roztworach wodnych o podwyższonej wartości siły jonowej, w którym roztwór polimeru, korzystnie karagenu, doprowadza się do wartości siły jonowej poprzez zastosowanie dodatku NaCI, do wartości stężenia soli w zakresie 0,08-0,2 mol/dm3, a następnie miareczkuje się wodnym roztworem barwnika - Błękitu Metylenowego z ciągłą rejestracją absorbancji mieszaniny przy długości fali z zakresu od 660 do 670 nm, przy czym stężenie polimeru odczytuje się z krzywej wzorcowej w postaci Cpoiimeru=f(VBM), gdzie Vbm - oznacza objętość barwnika w punkcie końcowym, a ciągła rejestracja absorbancji polega na odczycie absorbancji każdorazowo po dodaniu objętości trianta i wymieszaniu układu reakcyjnego.
Istotę wynalazku zilustrowano w przykładzie oznaczania karagenu - poliwęglowodanowego polimeru anionowego o podstawnikach siarczanowych. Wynik miareczkowania roztworu karagenu barwnikiem kationowym zależy od siły jonowej układu, przy czym istnieje taka wartość siły jonowej, po przekroczeniu której zależność ta zanika. Oznaczanie stężeń karagenu w roztworach wodnych o zwiększonej sile jonowej techniką miareczkowania spektrofotometrycznego barwnikiem kationowym - Błękitem Metylenowym w obecności ustalonej ilości soli, w którym podstawę oznaczenia stanowi miareczkowanie próbki analitu zawierającego karagen oraz określoną ilość NaCI roztworem BM o znanym stężeniu, z jednoczesnym pomiarem absorbancji układu przy długości fali z zakresu od 660 do 670 nm. Punktem końcowym miareczkowania jest objętość barwnika (Vbm), przy której osiągnięto zadaną wartość absorbancji (A). Stężenie analitu odczytuje się z krzywej kalibracyjnej wykreślonej na podstawie miareczkowania serii roztworów wzorcowych karagenu, których siła jonowa jest taka sama jak siła jonowa roztworu analitu. Sposób wyznaczania krzywej kalibracyjnej dla roztworów karagenu ilustrują rysunki 2 i 3. Stężenie roztworu Błękitu Metylenowego (titranta) dobiera się tak, aby absorbancja mieszaniny barwnik-karagen-sól w punkcie końcowym miareczkowania mieściła się w zakresie pomiarowym stosowanego spektrofotometru. W przypadku większych stężeń karagenu stosuje się ilościowe rozcieńczenie próbek analitu.
Procedura analityczna charakteryzuje się bardzo dobrą dokładnością. Czułość metody jest rzędu 101 g/L.
Korzystne skutki sposobu według wynalazku to możliwość analizy roztworów polimeru o znacznych wartościach siły jonowej, oraz szeroki zakres oznaczenia.
Na poniższych schematach przedstawiono wpływ zasolenia analitu na wynik miareczkowania Błękitem Metylenowym: (a) krzywe miareczkowania karagenu o ustalonym stężeniu w obecności różnych dawek soli (x0<x1<...<x4), (b) zależność objętości barwnika potrzebnej do osiągnięcia zadanej wartości absorbancji (A1<A2<A3) od ilości soli w próbce analitu.
VBM
C NaCI
PL 237 805 Β1
Poniżej krzywe miareczkowania roztworów karagenu Błękitem Metylenowym w obecności NaCI (stężenia karagenu C0<C1<...<C5; linie wskazują zadane wartości absorbancji do wyznaczenia krzywych kalibracyjnych.
Poniżej krzywe kalibracyjne do oznaczania stężenia karagenu metodą miareczkowania Błękitem Metylenowym w roztworach wodnych w obecności NaCI
Rozwiązanie według wynalazku przedstawiono bliżej w przykładzie realizacji, w którym wodne roztwory karagenu o żądanych stężeniach otrzymano przez rozpuszczenie odpowiednich naważek karagenu typu κ (Aldrich) w wodzie destylowanej. Roztwór barwnika o stężeniu 10 mM otrzymano przez rozpuszczenie naważki Błękitu Metylenowego (FLUKA, Szwajcaria) w wodzie destylowanej. Oznaczenia wykonano w następujący sposób: do zlewki o pojemności 250 cm3 umieszczonej na mieszadle magnetycznym wprowadzano 200 cm3 roztworu karagenu. W roztworze zanurzano optrodę emitującą promieniowanie o długości 660 nm. Próbkę miareczkowano automatycznie (titrator Radelkis OP-930/1) roztworem Błękitu Metylenowego stosując umiarkowaną szybkość mieszania oraz szybkość dozowania barwnika 6 gL/min. Analizowano serię roztworów wzorcowych o stężeniach karagenu od 4-102 do 1 g/L, zawierających 0,15 M NaCI. Na podstawie uzyskanych wyników wyznaczono krzywe kalibracyjne, z których następnie odczytywano stężenia roztworów badanych o zasoleniu analogicznym, jak roztwory wzorcowe.
Względny błąd oznaczenia stężeń roztworów badanych (δ, %) obliczano ze wzoru:
δ = (Co-Cexp)*100/Co gdzie: Co, g/L - rzeczywiste stężenie karagenu w roztworze analitu, CexP, g/L - stężenie karagenu wyznaczone doświadczalnie.
PL 237 805 Β1
Wyniki oznaczenia stężeń roztworów karagenu zawierających NaCI
Co, g/L zadana wartość A Vbm w punkcie końcowym, pL równanie krzywej kalibracyjnej oraz współczynnik dopasowania Cexp> g/L δ, %
0,24 0,8 0,360 C=l,0088-V1 2+0,966-V-0,2248 R2 = 0,9949 0,25 -5,7
0,24 1 0,502 C=0,4492 V2+0,6411 V-0,1877 R2 = 0,9968 0,25 -3,1
0,24 1,2 0,650 C=0,5323 V3 4 5 6 7 8 9 10 11-0,8986 · V2+1,1971 · V-0,3017 R2 = 0,9932 0,24 -1,2
0,4 0,8 0,424 C= 1,008 8 · V2+0,966 V-0,2248 R2 = 0,9949 0,37 8,5
0,4 1 0,612 C=0,4492 V2+0,6411 · V-0,1877 R2 = 0,9968 0,37 6,8
0,4 1,2 0,814 C=0,5323 V3-0,8986·V2+l, 1971 V-0,3017 R2 = 0,9932 0,36 8,9
0,8 0,8 0,630 C=l,0088 V2+0,966 V-0,2248 R2 = 0,9949 0,78 2,0
0,8 1 0,924 C-0,4492 V2+0,6411 · V-0,1877 R2 = 0,9968 0,79 1,5
0,8 1,2 1,214 C=0,5323-V3-0,8986 V2+l,1971 -V-0,3017 R2 = 0,9932 0,78 2.5
1. Zdzisław Sikorski (red.): Chemiczne i funkcjonalne właściwości składników żywności. Warszawa: WNT, 1996, s. 161.
2. Stanisław Kohlmunzer: Farmakognozja: podręcznik dla studentów farmacji. Wyd. V unowocześnione. Warszawa: Wydawnictwo Lekarskie PZWL, 2003, s. 669. ISBN 8320028469.
3. D. Ziółkowska, A. Shyichuk, D. Żygowska, Sposób ilościowego oznaczania polimerów anionowych w roztworach wodnych, zgł. pat. P.408914.
4. H.S. Soedjak, Colorimetric Determination of Carrageenans and Other Anionie Hydrocolloids with Methylene Blue, Anal.Chem. 1994, 66, 4514-4518.
5. F. A. Chmilenko, I. V. Korobova, S. V. Nazarenko, Spectrophotometric Determination of Polyacrylamide in Aqueous Solutions Using Cationic Dyes, Journal of Analytical Chemistry 2004, 59, 2, 124-128.
6. M. Schubert, A. Levine, A Qualitative Theory of Metachromasy in Solution, J. Am. Chem. Soc. 1955, 77, 16, 4197-4201.
7. I. Moreno-Villoslada, Μ. E. Flores, O. G. Marambio, Guadalupe del C. Pizarro, Hiroyuki Nishide, Polyaromatic-Anion Behavior of Different Polyelectrolytes Containing Benzenecarboxylate Units, J. Phys. Chem. B 2010, 114, 7753-7759.
8. Medini Kanta Pal, Maxwell Schubert, Ultracentrifugal separation of the metachromatic compound of methylene blue and chondroitin sulfate, J. Phys. Chem., 1961,65, 5, 872-877.
9. Takashi Masadome, Toshihiko Imato, Yasukazu Asano, End-point detection of the potentiometric titration of anionie polyelectrolytes using an anionie surfactant-selective plasticized poły (vinyl chloride) membranę electrode and an anionie surfactant as a marker ion, Fresenius J Anal Chem 1999, 363, 241-245.
10. D. Ziółkowska, A. Shyichuk, D. Żygowska, Sposób ilościowego oznaczania polimerów anionowych w roztworach wodnych, zgł. pat. P.410721.
11. D. Ziółkowska, I. Szeflińska, A. Shyichuk, Sposób oznaczania stężenia poli(chlorku diallilodimetyloamonowego) w roztworach wodnych, zgł. pat. P.406860.

Claims (2)

1. Sposób ilościowego oznaczania polimerów anionowych w roztworach wodnych o podwyższonej wartości siły jonowej, znamienny tym, że roztwór polimeru, korzystnie karagenu, doprowadza się do wartości siły jonowej poprzez zastosowanie dodatku NaCl, do wartości stężenia soli w zakresie 0,08-0,2 mol/dm3, a następnie miareczkuje się wodnym roztworem barwnika - Błękitu Metylenowego z ciągłą rejestracją absorbancji mieszaniny przy długości fali z zakresu od 660 do 670 nm, przy czym stężenie polimeru odczytuje się z krzywej wzorcowej w postaci Cpoiimeru=f(VBM), gdzie Vbm - oznacza objętość barwnika w punkcie końcowym.
2. Sposób wg zastrz. 1, znamienny tym, że ciągła rejestracja absorbancji polega na odczycie absorbancji każdorazowo po dodaniu objętości trianta i wymieszaniu układu reakcyjnego.
PL412374A 2015-05-18 2015-05-18 Sposób ilościowego oznaczania polimerów anionowych w roztworach wodnych o podwyższonej wartości siły jonowej PL237805B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL412374A PL237805B1 (pl) 2015-05-18 2015-05-18 Sposób ilościowego oznaczania polimerów anionowych w roztworach wodnych o podwyższonej wartości siły jonowej

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL412374A PL237805B1 (pl) 2015-05-18 2015-05-18 Sposób ilościowego oznaczania polimerów anionowych w roztworach wodnych o podwyższonej wartości siły jonowej

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL412374A1 PL412374A1 (pl) 2016-11-21
PL237805B1 true PL237805B1 (pl) 2021-05-31

Family

ID=57287971

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL412374A PL237805B1 (pl) 2015-05-18 2015-05-18 Sposób ilościowego oznaczania polimerów anionowych w roztworach wodnych o podwyższonej wartości siły jonowej

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL237805B1 (pl)

Also Published As

Publication number Publication date
PL412374A1 (pl) 2016-11-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Rahman et al. Effect of pH on the critical micelle concentration of sodium dodecyl sulphate
Pourret et al. Competition between humic acid and carbonates for rare earth elements complexation
CN102967568B (zh) 一种分光光度双波长检测方法
Alizadeh et al. Poly (vinyl chloride)-membrane ion-selective bulk optode based on 1, 10-dibenzyl-1, 10-diaza-18-crown-6 and 1-(2-pyridylazo)-2-naphthol for Cu2+ and Pb2+ ions
Musagala et al. A spectrophotometric method for quantification of sulphite ions in environmental samples
Iselau et al. Formation and relaxation kinetics of starch–particle complexes
Andrulionis et al. Laboratory studies of main component composition of hyperhaline lakes
Maldonado et al. A multiparameter colloidal titrations for the determination of cationic polyelectrolytes
Yoe et al. An investigation of the reaction of aluminum with the ammonium salt of aurintricarboxylic acid under different experimental conditions, and its application to the colorimetric determination of aluminum in water
CN106770273A (zh) 氯化银浊度法测定氧化铁粉中氯离子含量的方法
Albero et al. Novel flow-through bulk optode for spectrophotometric determination of lithium in pharmaceuticals and saliva
Masadome Determination of cationic polyelectrolytes using a photometric titration with crystal violet as a color indicator
Jennings et al. Analytical applications of chloramine-T
PL236990B1 (pl) Sposób ilościowego oznaczania poli(chlorku diallilodimetyloamonowego) w roztworach wodnych
ES2969450T3 (es) Método para detectar y controlar la cantidad de especies catiónicas en una corriente de agua
KR102069283B1 (ko) 과일의 산 함량 측정을 위한 키트, 감귤의 산 함량을 측정하기 위한 키트 및 이를 이용한 감귤의 산 함량 측정 방법
Asaoka et al. A membrane extraction method for trace level phosphate analysis
PL237804B1 (pl) Sposób ilościowego oznaczania poli (4-styrenosulfonianu sodu) w roztworach wodnych
Simpson et al. Aluminium (III)–pyrocatechol violet equilibria: a potentiometric study
Li et al. The determination of phosphate in seawater by reverse flow injection spectrophotometry.
CN108226067A (zh) 一种利用水溶性苯胺蓝作为探针褪色分光光度法测定壳聚糖的方法
PL237752B1 (pl) Sposób ilościowego oznaczania poli(chlorku diallilodimetyloamonowego) w roztworach wodnych o średnich i dużych stężeniach
Ostrovskaya et al. A test method for determining total metals with an indicator paper and its performance characteristics
CN111948165B (zh) 一种基于光学探针检测施工材料次氯酸根离子的方法
Ensafi et al. Non-extraction flow injection determination of cationic surfactants using eriochrome black-T