PL240648B1 - Sposób oznaczania stężenia surfaktantów anionowych w roztworach wodnych - Google Patents

Sposób oznaczania stężenia surfaktantów anionowych w roztworach wodnych Download PDF

Info

Publication number
PL240648B1
PL240648B1 PL431025A PL43102519A PL240648B1 PL 240648 B1 PL240648 B1 PL 240648B1 PL 431025 A PL431025 A PL 431025A PL 43102519 A PL43102519 A PL 43102519A PL 240648 B1 PL240648 B1 PL 240648B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
solution
surfactant
titration
concentration
curve
Prior art date
Application number
PL431025A
Other languages
English (en)
Other versions
PL431025A1 (pl
Inventor
Dorota Ziółkowska
Jan Lamkiewicz
Oleksandr Shyichuk
Original Assignee
Univ Technologiczno Przyrodniczy Im Jana I Jedrzeja Sniadeckich W Bydgoszczy
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 W Bydgoszczy filed Critical Univ Technologiczno Przyrodniczy Im Jana I Jedrzeja Sniadeckich W Bydgoszczy
Priority to PL431025A priority Critical patent/PL240648B1/pl
Publication of PL431025A1 publication Critical patent/PL431025A1/pl
Publication of PL240648B1 publication Critical patent/PL240648B1/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 wynalazku jest sposób oznaczania stężenia surfaktantów anionowych w roztworach wodnych, który ma zastosowanie w szczególności do kontroli roztworów technologicznych. Do oznaczania stężeń surfaktantów anionowych w roztworach wodnych stosuje się wodny roztwór polimeru kationowego - PDDA, a kontrolę zmętnienia prowadzi się za pomocą zanurzeniowej sondy fotometrycznej. Porcję analitu o znanej objętości miareczkuje się roztworem polimeru, rejestrując w sposób ciągły sygnał sondy dla mieszaniny roztworów. Miareczkowanie prowadzi się do momentu uformowania cząstek osadu. Stężenie surfaktanta (C) odczytuje się z krzywej kalibracyjnej w postaci C=f(V) (gdzie V - objętość polimeru w ekstremum krzywej miareczkowania).

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób oznaczania stężenia surfaktantów anionowych w roztworach wodnych, który ma zastosowanie w szczególności do kontroli roztworów technologicznych.
Surfaktanty (związki powierzchniowo-czynne, ZPC) są powszechnie stosowane jako komponenty do produkcji środków do prania, czyszczenia i pielęgnacji ciała, jak również w rozmaitych dziedzinach techniki [1,2].
Wiele z nich charakteryzuje się niekorzystnym wpływem na zdrowie człowieka oraz środowisko. Stąd wynika potrzeba monitorowania stężenia surfaktantów, zarówno w próbkach środowiskowych, jak i roztworach technologicznych.
Metody stosowane do analizy surfaktantów zostały opisane w podręcznikach, artykułach naukowych oraz dokumentach technicznych [3-10]. Zalicza się do nich chromatografię (SFC, TLC), spektroskopię (NMR, IR, UV-VIS, NIR, MS) oraz miareczkowanie potencjometryczne.
W praktyce przemysłowej najchętniej wykorzystuje się procedury niezawodne, o niewielkich wymaganiach sprzętowych. W grupie metod kolorymetrycznych najbardziej znana jest procedura MBAS (Methylene Blue Active Substances), która obejmuje kompleksowanie surfaktanta anionowego z barwnikiem Błękitem Metylenowym, a następnie ekstrakcję i pomiar spektrofotometryczny [5, 6]. Wadą metody MBAS jest stosowanie toksycznego rozpuszczalnika organicznego (chloroformu) do ekstrakcji kompleksu. Inne metody kolorymetryczne zaproponowane dla ilościowego oznaczania surfaktantów anionowych ([9, 10]) wykorzystują technikę miareczkowania analitu barwnikami kationowymi z ciągłą rejestracją absorbancji przy określonej długości fali. W tych rozwiązaniach za niedogodność można uznać brak możliwości analizy roztworów barwnych, szczególnie niebieskich i fioletowych.
P r z y k ł a d 1 [5]
Wg metody MBAS kompleks surfaktanta z barwnikiem Błękitem Metylenowym zostaje wyekstrahowany do warstwy chloroformu. Zabarwienie ekstraktu jest proporcjonalne do zawartości surfaktanta. Metoda przewiduje ekstrakcję trójstopniową, z następującym po niej pomiarem absorbancji ekstraktu przy długości fali 652 nm. Procedura nadaje się do oznaczania sulfonianów, siarczanów oraz sulfoestrów alkilowych. Metodą MBAS nie można oznaczać soli kwasów tłuszczowych (mydeł). Do celów standaryzacji metodyki MBAS stosowane są liniowe alkilobenzenosulfoniany. W oznaczeniu przeszkadzają: organiczne sulfoniany, siarczany, karboksylany, fenole oraz nieorganiczne tiocyjanki, cyjaniany, azotany i chlorki, które mogą wspomagać przeniesienie Błękitu Metylenowego do fazy chloroformu. Przeszkadzają też surfaktanty kationowe oraz aminy.
P r z y k ł a d 2 [9]
Do spektrofotomerycznego oznaczania stężeń surfaktantówanionowych w roztworach wodnych zastosowano Błękit Metylenowy. Wg procedury 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 surfaktanta odczytuje się z krzywej kalibracyjnej, tj. zależności stężenia surfaktanta od objętości roztworu barwnika w punkcie końcowym miareczkowania.
Do analizy surfaktantów jonowych wykorzystuje się też metody miareczkowania potencjometrycznego lub nefelometrycznego. Procedura z notatki technicznej [11] polega na miareczkowaniu surfaktanta anionowego mianowanym roztworem surfaktanta kationowego z rejestracją punktu końcowego za pomocą elektrody jonoselektywnej (ISE). Niedogodnością takiego rozwiązania jest czułość ISE na substancje organiczne z grupy amin alifatycznych. Z kolei procedury opisane w notatkach technicznych [7, 8] są oparte na miareczkowaniu surfaktanta anionowego mianowanym roztworem surfaktanta kationowego z rejestracją punktu końcowego poprzez pomiary nefelometryczne [7, 8].
P r z y k ł a d 3 [7, 8]
Miareczkowanie roztworu surfaktanta anionowego przeprowadza się surfaktantem kationowym (handlowy odczynnik mianowany TEGO trant A100). Ciągły pomiar absorbancji przy długości fali 610 nm wykonuje się za pomocą optycznego miernika zanurzeniowego Spektrode. Punktem końcowym miareczkowania jest określona wartość sygnału (ok. 69 mV). Wadą opisanej metody jest ograniczony zakres stężeń do oznaczania na skutek niskich stałych oddziaływania surfaktant-surfaktant.
W niniejszym rozwiązaniu proponuje się oznaczenie surfaktanta anionowego poprzez miareczkowanie roztworem kationowego polimeru. Polimer kationowy posiada większą gęstość ładunku niż kationowy surfaktant, co zapewnia większą stałą oddziaływania, a w konsekwencji - szerszy zakres oznaczania
PL 240 648 B1 oraz lepszą odporność na zmiany pH i siły jonowej. Dotąd stosowanie polimerów kationowych jako titrantów było ograniczone do oznaczania polimerów anionowych, przy czym procedura wymagała użycia barwnika Błękitu Toluidynowego jako wskaźnika [12].
1. Tadros T. F. Applied Surfactants. Principles and Applications. Wiley-VCH, 2005.
2. Chemistry and Technology of Surfactants. Edited by Farn R.J. Blackwell Publishing Ltd, 2006.
3. Olkowska E., Ruman M., Kowalska A., Polkowska Ż., Determination of Surfactants in Environmental Samples. Part II. Anionic Compounds. Ecological Chemistry and Engineering S. 2013, 20, 2, 331-342.
4. Olkowska E., Polkowska Ż., Namieśnik J., Analytical procedures for the determination of surfactants in environmental samples. Talanta 2012, 88, 1-13.
5. APHA Method 5540: Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. ISBN 0-87553-207-1.
6. Regulation (EC) No. 648/2004 of the European Parliament and of the Council of 31 March 2004 on Detergents
7. Lauryl sulphate by photometric/turbidimetric titration. Ti Application Note No. T-55. Metrohm.
8. Lauryl ether sulphate by photometric/turbidimetric titration. Ti Application Note No. T-56. Metrohm.
9. Shyichuk A., Ziółkowska D., Quantitative determination of anionic surfactants by means of photometric titration with Methylene Blue dye. J. Surfact. Deterg. 2016,19, 2, 425-429.
10. Ziółkowska D., Lamkiewicz J., Shyichuk A., Determination of sodium dodecyl sulphate by means of photometric titration with o-Toluidine Blue dye. J. Surfact. Deterg. 2018, 21, 5, 751-756.
11. Potentiometric determination of anionic and cationic surfactants with surfactant electrodes . Metrohm Application Bulletin 233/4 e.
12. Mocchiutti P., Zanuttini M. A., Key considerations in the determination of polyelectrolyte concentration by the colloidal titration method, BioResources 2007, 2(3), 399-407.
Istotą rozwiązania według wynalazku jest sposób oznaczania stężeń surfaktantów anionowych w roztworach wodnych poprzez zastosowanie wodnego roztworu polimeru kationowego - PDDA, przy czym kontrolę zmętnienia prowadzi się za pomocą zanurzeniowej sondy fotometrycznej. Porcję analitu o znanej objętości miareczkuje się roztworem polimeru, rejestrując w sposób ciągły sygnał sondy dla mieszaniny roztworów. Miareczkowanie prowadzi się do momentu uformowania cząstek osadu. Stężenie surfaktanta (C) odczytuje się z krzywej kalibracyjnej w postaci C = f(V) (gdzie V - objętość polimeru w ekstremum krzywej miareczkowania).
Roztwór surfaktanta miareczkuje się wodnym roztworem poli (chlorku diallilodimetyloamonowego) z ciągłą rejestracją natężenia sygnału sondy fotometrycznej umieszczonej w analizowanym roztworze, która emituje promieniowanie o określonej długości fali, tak aby nie zachodziła absorpcja promieniowania przez roztwór analitu, przy czym sygnał sondy fotometrycznej wykorzystuje się w postaci napięcia lub absorbancji. Z krzywej miareczkowania w postaci zależności rejestrowanego sygnału od objętości poli(chlorku diallilodimetyloamonowego) odczytuje się objętość titranta odpowiadającą wystąpieniu ekstremum na tej krzywej, a stężenie (C) surfaktanta odczytuje się z krzywej wzorcowej w postaci C surfaktanta = f (V PDDA), gdzie „V PDDA” jest objętością titranta odpowiadającą wystąpieniu ekstremum na krzywej miareczkowania.
Wodo-rozpuszczalny polimer, polichlorku dallilodimetyloamonowego) (PDDA), tworzy z surfaktantem trudno rozpuszczalne asocjaty, w wyniku czego wraz ze wzrostem stężenia polimeru w roztworze surfaktanta następuje stopniowy wzrost zmętnienia mieszaniny, a następnie wytrącenie asocjatu surfaktant-PDDA w postaci gruboziarnistego osadu.
Podstawę oznaczenia stanowi miareczkowanie roztworu surfaktanta anionowego roztworem PDDA o określonym stężeniu, z jednoczesnym pomiarem absorbancji mieszaniny w zakresie światła widzialnego, np. za pomocą sondy zanurzeniowej Optrode (optrody), która w odróżnieniu od innych sond zanurzeniowych, ma możliwość wyboru długości fali w zakresie 470-660 nm, co pozwala optymalizować pomiar turbidymetryczny w roztworach barwnych.
W przypadku barwnych roztworów analitu wybiera się taką długość fali, której nie absorbuje barwny roztwór. Dodatkowym atutem sondy Optrode jest szklana obudowa, zapewniająca odporność na rozpuszczalniki organiczne.
Miareczkowanie prowadzi się do momentu uformowania cząstek osadu, któremu odpowiada ekstremum na krzywej fotometrycznego miareczkowania.
PL 240 648 Β1
Sposób wyznaczania punktu końcowego miareczkowania ilustruje fig.1. - krzywe miareczkowania roztworów surfaktanta anionowego o różnych stężeniach (Ci) roztworem PDDA. Strzałki wskazują objętości titranta w punkcie końcowym miareczkowania.
Sposób wyznaczania krzywej kalibracyjnej ilustruje fig.2. - krzywa kalibracyjna do oznaczania stężeń surfaktanta anionowego, wyznaczona na podstawie wyników miareczkowania wzorców o różnych stężeniach. Oznaczenia: C - stężenie surfaktanta, V - objętość PDDA w punkcie końcowym miareczkowania, a, b - współczynniki równania linii kalibracyjnej.
Stężenie analitu odczytuje się z krzywej kalibracyjnej, będącej zależnością stężenia surfaktanta od objętości titranta w punkcie końcowym miareczkowania.
Zalety sposobu według wynalazku • Procedura analizy jest nieskomplikowana i nie wymaga stosowania agresywnych rozpuszczalników organicznych.
• Procedura analizy nie wymaga stosowania dodatkowych wskaźników.
• Pomiar można prowadzić w roztworach barwnych, w szerokim zakresie długości fali.
• Krzywą kalibracyjna w szerokim zakresie stężeń opisuje równanie linii prostej.
• Niewielkie wymagania sprzętowe.
Sposób według wynalazku przedstawiono bliżej w przykładzie wykonania
Wodny roztwór PDDA o stężeniu 1 mmol meru/dm3 otrzymano przez rozcieńczenie handlowego polichlorku diallilodimetyloamonowego) (M = 161,5g/mol, C = 20%, d = 1,04 g/cm3) wodą destylowaną. Podstawowy roztwór surfaktanta - dodecylosiarczanu sodu (SDS) o stężeniu 10 mmoli/dm3 otrzymano przez rozpuszczenie naważki SDS w wodzie destylowanej. Roztwory wzorcowe analitu do wyznaczenia linii kalibracyjnej uzyskano przez rozcieńczenie roztworu podstawowego wodą destylowaną.
Oznaczenia wykonano w następujący sposób: do zlewki umieszczonej na mieszadle magnetycznym odmierzano 45 cm3 roztworu surfaktanta. W roztworze umieszczano sondę zanurzeniową - Optrode. Próbkę miareczkowano roztworem PDDA, który dozowano co 10 sekund porcjami po 0,1 cm3, przy długości fali 510 nm, stosując delikatne mieszanie.
Na podstawie wyników uzyskanych dla serii roztworów wzorcowych wyznaczono krzywą kalibracyjną Tab. 1.
Pięć roztworów wodnych SDS o znanej zawartości analitu zmiareczkowano analogicznie, jak roztwory wzorcowe.
Następnie stężenia roztworów badanych odczytywano z krzywej kalibracyjnej Tab. 2.
Względny błąd oznaczenia stężeń roztworów badanych (bł.,%) obliczano ze wzoru:
bł. = (Co-Cexp)-100/Co gdzie: Co [mg/dm3] - rzeczywiste stężenie surfaktanta w roztworze analitu, Cexp [mg/dm3] - stężenie surfaktanta wyznaczone doświadczalnie.
Wyniki oznaczenia:
Tabela 1. Parametry krzywej wzorcowej do oznaczania stężeń SDS
Równanie krzywej kalibracyjnej: C[mmol/dm3] = 0,0258 V PDDA[cm3] + 0,1265
Zakres stężeń analitu (C): 0,2-4 mmol/dm3
Dokładność wyznaczenia krzywej
I 1'1 V Γ ί kalibracyjnej (R ):
Tabela 2. Wyniki oznaczeń stężeń roztworów SDS za pomocą standardowego roztworu PDDA
Co, mmol/dm3 VPDDA,cm3 Cexp, mmpl/dm3 bł., %
0,4 9,6 0,37 -6,5
0,6 18 0,59 -1,5
1 34 1,00 0,4
2 71 1,96 -2,1
4 151 4,02 0,6
PL 240 648 Β1

Claims (3)

1. Sposób oznaczania stężeń surfaktantów anionowych w roztworach wodnych, znamienny tym, że roztwór surfaktanta miareczkuje się wodnym roztworem poli(chlorku diallilodimetyloamonowego) z ciągłą rejestracją natężenia sygnału sondy fotometrycznej umieszczonej w analizowanym roztworze, która emituje promieniowanie o określonej długości fali, tak aby nie zachodziła absorpcja promieniowania przez roztwór analitu, przy czym sygnał sondy fotometrycznej wykorzystuje się w postaci napięcia lub absorbancji.
2. Sposób wg zastrz. 1, znamienny tym, że z krzywej miareczkowania w postaci zależności rejestrowanego sygnału od objętości poli(chlorku diallilodimetyloamonowego) odczytuje się objętość titranta odpowiadającą wystąpieniu ekstremum na tej krzywej.
3. Sposób wg zastrz. 1, 2, znamienny tym, że stężenie (C) surfaktanta odczytuje się z krzywej wzorcowej w postaci C surfaktanta = f (V PDDA), gdzie „V PDDA” jest objętością titranta odpowiadającą wystąpieniu ekstremum na krzywej miareczkowania.
PL431025A 2019-09-03 2019-09-03 Sposób oznaczania stężenia surfaktantów anionowych w roztworach wodnych PL240648B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL431025A PL240648B1 (pl) 2019-09-03 2019-09-03 Sposób oznaczania stężenia surfaktantów anionowych w roztworach wodnych

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL431025A PL240648B1 (pl) 2019-09-03 2019-09-03 Sposób oznaczania stężenia surfaktantów anionowych w roztworach wodnych

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL431025A1 PL431025A1 (pl) 2021-03-08
PL240648B1 true PL240648B1 (pl) 2022-05-16

Family

ID=75107827

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL431025A PL240648B1 (pl) 2019-09-03 2019-09-03 Sposób oznaczania stężenia surfaktantów anionowych w roztworach wodnych

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL240648B1 (pl)

Also Published As

Publication number Publication date
PL431025A1 (pl) 2021-03-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sarazin et al. A rapid and accurate spectroscopic method for alkalinity measurements in sea water samples
US9228986B2 (en) Simultaneous determination of multiple analytes in industrial water system
Gorbunova et al. A novel paper-based sensor for determination of halogens and halides by dynamic gas extraction
Zhai et al. Complexometric titrations: new reagents and concepts to overcome old limitations
Guo et al. New “naked-eye” colori/fluorimetric “turn-on” chemosensor: Ultrafast and ultrasensitive detection of hydrazine in∼ 100% aqueous solution and its bio-imaging in living cells
Li et al. Spectrophotometric determination of Cr (VI) in water using N, N-diethyl-p-phenylenediamine (DPD) as the indicator
CN104792714A (zh) 高锰酸盐指数的测定方法及应用
WO2007087433A2 (en) Titration method using a tracer to quantify the titrant
Amin et al. Utility of solid-phase spectrophotometry for determination of dissolved iron (II) and iron (III) using 2, 3-dichloro-6-(3-carboxy-2-hydroxy-1-naphthylazo) quinoxaline
Alshammari et al. Low cost, high sensitivity detection of waterborne Al3+ cations and F− anions via the fluorescence response of a morin derivative dye
Wang et al. Kinetic spectrophotometric determination of hydrazine with neutral red-nitrite system
Gales Jr et al. Automated 4AAP phenolic method
Kalinichev et al. The impact of ion association in the optode phase to the dynamic range and the sensitivity of the response of ion-selective bulk optodes
PL240648B1 (pl) Sposób oznaczania stężenia surfaktantów anionowych w roztworach wodnych
RU2298171C1 (ru) Способ фотометрического определения железа (ii) в растворах чистых солей и искусственных смесей
Firooz et al. Development of a highly sensitive and selective mercury optical sensor based on immobilization of bis (thiophenal)-4, 4′-methylenedianiline on a PVC membrane
Yang et al. Fluorescent ion optodes based on calixarene functionized boron dipyrromethene chromoionophore for simultaneous measurement of multi-electrolytes in biological samples
KR101346660B1 (ko) 칼륨이온 농도 검출 방법 및 검출 키트
Imai et al. Rapid determination of iron concentration in wastewater using color band formation
Gumbi et al. Direct spectrophotometric detection of the endpoint in metachromatic titration of polydiallyldimethylammonium chloride in water
Avan et al. Dispersive liquid-liquid microextraction based on ionic liquid and spectrophotometric determination of bilirubin in biological samples
PL241566B1 (pl) Sposób detekcji punktu końcowego miareczkowania w metodzie oznaczania stężenia surfaktantów anionowych
RU2619442C1 (ru) Способ определения роданида
RU2792612C1 (ru) Способ определения меди в воде
Idriss et al. Simultaneous Determination of Iron (III) and Aluminum (III) in the Presence of Titanium (IV) in Portland Cement using Derivative Spectrophotometry