RU2529810C2 - Способ определения бензойной кислоты в воде - Google Patents
Способ определения бензойной кислоты в воде Download PDFInfo
- Publication number
- RU2529810C2 RU2529810C2 RU2012155970/15A RU2012155970A RU2529810C2 RU 2529810 C2 RU2529810 C2 RU 2529810C2 RU 2012155970/15 A RU2012155970/15 A RU 2012155970/15A RU 2012155970 A RU2012155970 A RU 2012155970A RU 2529810 C2 RU2529810 C2 RU 2529810C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- benzoic acid
- determination
- solution
- determining
- benzene
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к аналитической химии, в частности к способам определения бензойной кислоты, и описывает способ количественного определения бензойной кислоты по ее метильному производному - метиловому эфиру в водных матрицах с чувствительностью определения 5,0·10-5 мг/см3 с погрешностью определения, не превышающей 25%. Способ характеризуется тем, что количественное определение бензойной кислоты проводится с применением хроматографического метода с пламенно-ионизационным детектированием и включает следующие стадии: экстракционное концентрирование аналита бензолом из подкисленных 25%-ным раствором серной кислоты до pH 1-3 водных проб при добавлении хлорида натрия до получения насыщенного раствора, проведение реакции метилирования бензойной кислоты диазометаном с получением деривата - метилового эфира бензойной кислоты и определение образующегося метилового эфира бензойной кислоты хроматографическим методом с пламенно-ионизационным детектированием. Способ обеспечивает высокую чувствительность, селективность, простоту исполнения при количественном определении бензойной кислоты в водных средах и возможность его применения в практике заводских контрольно-аналитических лабораторий, центральных заводских лабораторий химических предприятий, химико-токсикологических лабораторий. 1 пр., 3 табл.
Description
Изобретение относится к области аналитической химии, а именно к способам определения бензойной кислоты в водных пробах, и может быть использовано в практике заводских контрольно-аналитических лабораторий, центральных заводских лабораторий химических предприятий, химико-токсикологических лабораторий.
Известен способ раздельного определения фенола и бензойной кислоты в водном растворе, сущность которого заключается в концентрировании анализируемых веществ ацетоном в присутствии высаливателя - сульфата аммония и последующем потенциометрическом титровании полученного экстракта в ацетоне этанольным раствором гидроксида калия. Предел обнаружения бензойной кислоты составляет 0,4 мг/л [1].
Недостатками данного способа являются длительность выполнения анализа и низкая чувствительность.
Известен способ определения сорбиновой и бензойной кислот, основанный на их экстракции из проб буферным раствором ацетата аммония, содержащим ацетонитрил, с последующим количественным определением в экстракте с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии с применением обращенно-фазовой колонки и спектрофотометрического детектора в ультрафиолетовой области спектра [2].
К недостаткам данного способа следует отнести то, что он не обладает высокой чувствительностью. Диапазоны измеряемых массовых долей сорбиновой и бензойной кислот составляют 50-1500 млн-1.
Наиболее близким по техническому решению и достигаемым результатам является способ определения бензойной кислоты в продуктах переработки плодов и овощей, который заключается в том, что анализируемую пробу массой 50 г количественно переносят в делительную воронку, приливают от 0,5 до 1,0 см3 раствора каприловой кислоты, от 10 до 20 см3 насыщенного раствора хлорида натрия и от 1 до 2 см3 этилового спирта. Подкисляют раствор до pH 2. Экстракцию проводят хлороформом трижды порциями по 50 см3, перемешивая содержимое в делительной воронке 5 мин, каждый раз отбирая нижний хлороформный слой. Объединенный экстракт обезвоживают, фильтруя через воронку, заполненную безводным сульфатом натрия. Экстракт упаривают на экстракционном испарителе при температуре 45°C практически досуха. Остаток в отгонной колбе растворяют в 1 см3 этилового спирта. Полученный раствор используют для хроматографического анализа [3].
Способ характеризуется большим количеством этапов, длительностью выполнения и низкой чувствительностью.
Технической задачей изобретения является сокращение продолжительности, повышение чувствительности и селективности определения бензойной кислоты в пробах воды.
Поставленная задача решается с помощью предлагаемого способа, который заключается в том, что к анализируемой пробе воды добавляют бензол, хлорид натрия и доводят раствором серной кислоты до pH 1-3. Пробирку помещают в орбитальный шейкер на 10-12 мин. После извлечения пробирки из шейкера и разделения бензольного и водного слоев отбирают органическую фазу, которую подвергают метилированию диазометаном. Полученный раствор используют для анализа. Количественное содержание бензойной кислоты в пробе рассчитывают по методу абсолютной калибровки с использованием калибровочных растворов метилового эфира бензойной кислоты (МЭБК) в пересчете на бензойную кислоту с учетом ее концентрирования.
Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что в качестве экстрагента бензойной кислоты из воды используется бензол. Для увеличения степени извлечения бензойной кислоты из воды в водную фазу экстракционной системы добавляется хлорид натрия, а не его раствор. Исключаются процедуры, связанные с обезвоживанием экстракта и упариванием экстракта на ротационном испарителе. Кроме того, для увеличения интенсивности отклика пламенно-ионизационного детектора используется процесс дериватизации бензойной кислоты до ее метилового эфира, то есть заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна".
Сравнение заявляемого решения с прототипом и другими техническими решениями в данной области позволило выявить признаки, значительно отличающие заявляемое решение от прототипа, а именно наличие совокупности действий, влияющих на возможность получения технического результата.
Техническое решение было осуществлено по результатам оптимизации этапов пробоподготовки анализа по следующим направлениям:
- обоснование способа извлечения бензойной кислоты из водных сред;
- установление коэффициентов распределения бензойной кислоты в двухфазных водно-органических системах (водный раствор бензойной кислоты - органический экстрагент);
- выбор метода дериватизации бензойной кислоты;
- установление предела обнаружения бензойной кислоты (ее производного) с использованием метода газовой хроматографии;
- исследование возможности применения "высаливающих" неорганических электролитов, влияния pH водного раствора на коэффициенты извлечения аналита при экстракции.
При извлечении бензойной кислоты из водных сред с использованием несмешивающихся с водой растворителей (диэтилового эфира, хлористого метилена, хлороформа, бензола и гексана) было установлено, что:
- диэтиловый эфир, хлористый метилен и хлороформ, при их использовании извлекают значительное количество нежелательных примесей солевого характера;
- из гидрофобных, неполярных растворителей (бензол и гексан) наиболее высокой экстракционной способностью обладает бензол.
При анализе экстрактов бензойной кислоты с использованием газовой хроматографии в сочетании с капиллярными колонками со слабополярными неподвижными фазами было выявлено сильное размытие пика, соответствующего бензойной кислоте. Данный факт, вероятно, обусловлен влиянием карбоксильной группы, что особенно выражено при анализе концентраций ниже 1,0·10-2 мг/см3.
Устранение влияния карбоксильной группы на параметры хроматографического пика осуществляется путем проведения предварительного метилирования (дериватизации) бензойной кислоты в среде органического растворителя диазометаном с количественным образованием ее метилового эфира.
Установление нижнего предела обнаружения МЭБК методом газовой хроматографии осуществляли с использованием его растворов в бензоле с концентрациями 5,0·10-1, 1,0·10-1, 5,0·10-2, 1,0·10-2, 5,0·10-3, 1,0·10-3, 5,0·10-4 мг/см3 (в пересчете на бензойную кислоту) на приборном комплексе фирмы «Agilent Technologies», включающем газовый хроматограф 6890N, оснащенный пламенно-ионизационным детектором. Условия эксперимента:
температура инжектора - 270°C;
температура детектора - 270°C;
объем вводимой пробы - 3 мкл;
время бессбросовой работы инжектора - 0,1 мин;
разделение пробы осуществляли на капиллярной колонке НР-5 длиной 30 м, внутренним диаметром 0,32 мм, толщиной неподвижной фазы 0,25 мкм в режиме программирования температуры:
начальная температура термостата - 50°C;
скорость подъема температуры термостата - 15°C;
конечная температура термостата - 270°C.
Время выхода метилового эфира бензойной кислоты - 5,88 мин.
Результаты экспериментальной оценки диапазона определения метилового эфира бензойной кислоты в бензоле хроматографическим методом с пламенно-ионизационным детектированием представлены в таблице 1.
| Таблица 1 | |
| Результаты определения отклика пламенно-ионизационного детектора от количества вводимого МЭБК (Р=0,95, n=4) | |
| Концентрация МЭБК в пересчете на бензойную кислоту, мг/см3 | Площадь хроматографического пика, отн.ед. |
| 5,0·10-1 | 6017,0±127,0 |
| 1,0·10-1 | 1749,2±46,0 |
| 5,0·10-2 | 865,3±30,6 |
| 1,0·10-2 | 178,7±7,3 |
| 5,0·10-3 | 92,7±4,2 |
| 1,0·10-3 | 23,6±1,2 |
| 5,0·10-4 | 13,7±0,8 |
Анализ данных, представленных в таблице 1, позволил выявить концентрационный диапазон определения метилового эфира бензойной кислоты в бензоле с использованием данного детектора, составившего в пересчете на бензойную кислоту 1,0·10-1-5,0·10-4 мг/см3.
Следующим этапом исследований являлось установление коэффициентов распределения бензойной кислоты в двухфазных водно-органических системах в зависимости от pH среды и наличия «высаливающих» неорганических электролитов.
Эксперимент проводили следующим образом. Готовили водные матрицы с pH в диапазоне от 3,0 до нейтральной. Корректировку pH осуществляли 25% раствором серной кислоты. Далее готовили рабочие водные растворы бензойной кислоты с концентрацией 5,0·10-3 мг/см3. Переносили по 1,5 мл приготовленных растворов в пробирки с притертой пробкой, добавляли 1,5 мл бензола и помещали в орбитальный шейкер на 10-12 мин (V=300 об/мин), отбирали органическую фазу и метилировали. После проведения метилирования пробу выдерживали в течение 2-5 мин, отбирали аликвотную часть и перемещали в виалы для хроматографического анализа. Результаты количественного определения метилового эфира бензойной кислоты в органической фазе (бензол) после проведения экстракции представлены в таблице 2.
| Таблица 2 | ||||
| Результаты количественного определения метилового эфира бензойной кислоты в пересчете на бензойную кислоту (БК) (P=0,95, n=4) | ||||
| Проба | pH | «Высаливающий» неорганический электролит | Концентрация МЭБК в бензоле в пересчете на БК, мг/см3 | Усредненный коэффициент распределения бензол-вода |
| Контрольная (бензольный раствор бензойной кислоты после метилирования) | - | нет | 5,0·10-3 | - |
| Водный раствор бензойной кислоты, подкисленный серной кислотой | 1,0 | нет | (2,5±0,1)·10-3 | 0,50 |
| Водный раствор бензойной кислоты, подкисленный серной кислотой | 3,0 | нет | (2,3±0,1)·10-3 | 0,46 |
| Водный раствор бензойной кислоты (дистиллированная вода) | 5,8 | нет | (8,7±0,4)·10-4 | 0,17 |
| Водный раствор бензойной кислоты, подкисленный серной кислотой | 7,0 | нет | (5,1±0,2)·10-4 | 0,10 |
| Водный раствор бензойной кислоты, подкисленный серной кислотой | 1,0 | NaCl до насыщения | (4,8±0,2)·10-3 | 0,97 |
| Водный раствор бензойной кислоты, подкисленный серной кислотой | 3,0 | NaCl до насыщения | (4,2±0,2)·10-3 | 0,84 |
| Водный раствор бензойной кислоты, подкисленный серной кислотой | 5,8 | NaCl до насыщения | (3,5±0,2)·10-3 | 0,71 |
Учитывая вышеизложенное, для обеспечения высоких коэффициентов экстракции бензойной кислоты при проведении пробоподготовки водных проб в качестве экстракционной системы была выбрана двухфазная система бензол-подкисленный насыщенный водный раствор хлорида натрия.
Кроме выявления оптимальных условий извлечения, дериватизации бензойной кислоты и условий газохроматографического определения метилового эфира бензойной кислоты нами исследована возможность осуществления концентрирования аналита путем изменения соотношения объемов водной фазы и экстрагента. Исследована возможность использования экстракционного концентрирования бензойной кислоты без значимых изменений коэффициентов ее распределения в диапазоне соотношений объемов водная фаза-экстрагент от 1 до 11,5.
Пример
Пробоподготовка
В пробирку с притертой пробкой емкостью 10 мл помещали 4,5 мл водного раствора бензойной кислоты и 0,5 мл бензола, добавляли 1,5-2,1 г хлорида натрия и 0,6 мл 25% раствора серной кислоты. Пробирку закрывали притертой пробкой и помещали в орбитальный шейкер на 10-12 мин (V=300 об/мин). После извлечения из шейкера пробирку оставляли в штативе на 2-3 мин до разделения бензольного и водного слоев, после чего отбирали органическую фазу и подвергали метилированию. Наличие избытка образовавшегося диазометана контролировали по соломенно-желтому окрашиванию бензольного раствора. После проведения метилирования пробу выдерживали в течение 2-3 мин, отбирали аликвотную часть и перемещали в виалы для хроматографического анализа.
Анализ
Количественное содержание бензойной кислоты рассчитывали по методу абсолютной калибровки с использованием калибровочных растворов метилового эфира бензойной кислоты с последующим пересчетом на бензойную кислоту. Результаты определения представлены в таблице 3.
| Таблица 3 | ||
| Результаты количественного химического анализа водных растворов бензойной кислоты (P=0,95, n=4) | ||
| Введено, мг/см3 | Площадь пика деривата, усл. ед. | Найдено, мг/см3 |
| 1,0·10-2 | 1721,3±126,5 | (1,0±0,1)·10-2 |
| 5,0·10-3 | 864,2±66,1 | (5,0±0,4)·10-3 |
| 1,0·10-3 | 176,9±16,3 | (9,9±0,9)·10-4 |
| 5,0·10-4 | 94,6±9,6 | (5,1±0,5)·10-4 |
| 1,0·10-4 | 26,0±3,1 | (1,1±0,1)·10-5 |
| 5,0÷10-5 | 12,9±1,6 | (4,7±0,6)·10-5 |
Таким образом, разработанный способ позволяет вести количественное определение бензойной кислоты по ее метильному производному - метиловому эфиру в водных матрицах с чувствительностью определения 5,0·10-5 мг/см3 с погрешностью определения, не превышающей 25%.
Литературные источники
1. Пат. 2021594 Российская Федерация, МПК G01N 31/16/ Способ раздельного определения фенола и бензойной кислоты в водном растворе [Текст] / Коренман Я.И.: заявитель и патентообладатель Воронеж, технологический ин-т. №4950458/04; заявл. 26.06.91; опубл. 15.10.94.
2. ГОСТ P 52052-2003. Продукты переработки плодов и овощей. Метод определения массовых долей сорбиновой и бензойной кислот с помощью жидкостной хроматографии. [Текст]. - Введ. 2004-07- 1. - Минск: Межгос. Совет по стандартизации, метрологии и сертификации; - М.: ИПК Изд-во стандартов, 2003. - 10 с.
3. ГОСТ 30669-2000. Продукты переработки плодов и овощей. Газохроматографический метод определения бензойной кислоты. [Текст]. - Введ. 2002-01-01. - Минск: Межгос. Совет по стандартизации, метрологии и сертификации; - М.: ИПК Изд-во стандартов, 2001. - 7 с.
Claims (1)
- Способ определения бензойной кислоты в воде, отличающийся тем, что последовательно проводят экстракционное концентрирование аналита из подкисленных 25%-ным раствором серной кислоты (до pH 1-3) водных проб бензолом при добавлении хлорида натрия до получения насыщенного раствора, метилирование бензойной кислоты диазометаном и определение образующегося деривата - метилового эфира бензойной кислоты газохроматографическим методом с пламенно-ионизационным детектированием с чувствительностью 5,0·10-5 мг/см3.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012155970/15A RU2529810C2 (ru) | 2012-12-21 | 2012-12-21 | Способ определения бензойной кислоты в воде |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012155970/15A RU2529810C2 (ru) | 2012-12-21 | 2012-12-21 | Способ определения бензойной кислоты в воде |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012155970A RU2012155970A (ru) | 2014-06-27 |
| RU2529810C2 true RU2529810C2 (ru) | 2014-09-27 |
Family
ID=51216023
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012155970/15A RU2529810C2 (ru) | 2012-12-21 | 2012-12-21 | Способ определения бензойной кислоты в воде |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2529810C2 (ru) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2021594C1 (ru) * | 1991-06-26 | 1994-10-15 | Воронежский технологический институт | Способ раздельного определения фенола и бензойной кислоты в водном растворе |
| RU2084871C1 (ru) * | 1994-07-05 | 1997-07-20 | Шорманов Владимир Камбулатович | Способ количественного определения бензойной или 2-оксибензойной кислот в пробе, содержащей одну из них |
-
2012
- 2012-12-21 RU RU2012155970/15A patent/RU2529810C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2021594C1 (ru) * | 1991-06-26 | 1994-10-15 | Воронежский технологический институт | Способ раздельного определения фенола и бензойной кислоты в водном растворе |
| RU2084871C1 (ru) * | 1994-07-05 | 1997-07-20 | Шорманов Владимир Камбулатович | Способ количественного определения бензойной или 2-оксибензойной кислот в пробе, содержащей одну из них |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| ГОСТ 10521-78, Кислота бензойная. Технические условия. Москва, 23.09.1993. * |
| ГОСТ 30669-2000. Продукты переработки плодов и овощей. Газохроматографический метод определения содержания бензойной кислоты. Минск, 22.06.2000. * |
| ГОСТ Р 52052-2003, Продукты переработки плодов и овощей. Метод определения массовых долей сорбиновой и бензойной кислот с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии. Москва, 10.07.2003 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012155970A (ru) | 2014-06-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Hou et al. | Simultaneous determination of gibberellic acid, indole-3-acetic acid and abscisic acid in wheat extracts by solid-phase extraction and liquid chromatography–electrospray tandem mass spectrometry | |
| Margoum et al. | Stir bar sorptive extraction coupled to liquid chromatography-tandem mass spectrometry for the determination of pesticides in water samples: Method validation and measurement uncertainty | |
| Pelajić et al. | Novel multiresidue method for determination of pesticides in red wine using gas chromatography–mass spectrometry and solid phase extraction | |
| Sun et al. | Simultaneous determination of seven nitroimidazole residues in meat by using HPLC-UV detection with solid-phase extraction | |
| Campillo et al. | Dispersive liquid–liquid microextraction for the determination of macrocyclic lactones in milk by liquid chromatography with diode array detection and atmospheric pressure chemical ionization ion-trap tandem mass spectrometry | |
| RU2613303C1 (ru) | Способ количественного определения N-нитрозаминов в детских кашах | |
| CN109283280B (zh) | 一种从水果、蔬菜中快速提取净化苯甲酰脲类农药残留的方法 | |
| Muñoz-Ortuño et al. | A miniaturized method for estimating di (2-ethylhexyl) phthalate in bivalves as bioindicators | |
| Caldeira et al. | Comparison of two extraction methods for evaluation of volatile constituents patterns in commercial whiskeys: Elucidation of the main odour-active compounds | |
| Amelin et al. | Simultaneous determination of trichothecene micotoxins, ochratoxin A, and zearalenone in grain and products of its processing, feed premixes, and meat by gas chromatography | |
| RU2431829C1 (ru) | Способ определения содержания левомицетина в пищевых продуктах и сорбент для его осуществления | |
| Freitas et al. | Development of a LC-IT-TOF MS procedure to quantify veterinary drug residues in milk employing a QuEChERS approach | |
| Liu et al. | A simple and green ultrasonic-assisted liquid–liquid microextraction technique based on deep eutectic solvents for the HPLC analysis of sesamol in sesame oils | |
| CN108426962B (zh) | 一种同时检测果蔬中7种典型真菌毒素的方法 | |
| Perestrelo et al. | Potentialities of two solventless extraction approaches—Stir bar sorptive extraction and headspace solid-phase microextraction for determination of higher alcohol acetates, isoamyl esters and ethyl esters in wines | |
| Amelin et al. | Combination of the QuEChERS method with dispersive liquid-liquid microextraction and derivatization in the determination of mycotoxins in grain and mixed feed by gas-liquid chromatography with an electron-capture detector | |
| Iha et al. | Determination of patulin in apple juice by liquid chromatography | |
| Chen et al. | Development of a high-performance liquid chromatography method for the simultaneous quantification of four organoarsenic compounds in the feeds of swine and chicken | |
| Zhen et al. | Simultaneous determination of plant growth regulators in fruit by ultra-performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry coupled with modified QuEChERS procedure | |
| CN106645477A (zh) | 一种检测氟苯尼考胺残留的方法及应用 | |
| Lapviboonsuk et al. | A simple method for the determination of bisphenol A diglycidyl ether and its derivatives in canned fish | |
| RU2529810C2 (ru) | Способ определения бензойной кислоты в воде | |
| Xu et al. | Determination of formaldehyde in aquatic products by micellar electrokinetic capillary chromatography with 2, 4-dinitrophenylhydrazine derivatization | |
| RU2626601C1 (ru) | Способ количественного определения N-дифенилнитрозамина в мясных пробах пищевой продукции методом хромато-масс-спектрометрии | |
| Gardner et al. | HPLC‐MS analysis of toxic norditerpenoid alkaloids: Refinement of toxicity assessment of low larkspurs (Delphinium spp.) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| HZ9A | Changing address for correspondence with an applicant | ||
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151222 |