7.8.19. Определение содержания поверхностно-активных веществ

На предприятиях кожевенной промышленности большое применение находят поверхностно-активные вещества (ПАВ), обладающие комплексом моющих, смачивающих, обезжиривающих и эмульгирующих свойств. Главным образом используются анионоактивные и неионогенные ПАВ.

Определение содержания анионоактивных ПАВ. Для определения содержания в сточной воде анионоактивных ПАВ, к которым относятся соединения типа алкилсульфонатов и алкиларилсульфонатов, применяют фотометрический метод, основанный на том, что эти ПАВ образуют с метиленовым голубым комплексные ассоциаты, растворяющиеся в хлороформе с образованием синих растворов. Сам метиленовый голубой в хлороформе не растворяется. Экстракцию указанного комплексного соединения хлороформом проводят сначала в щелочной среде (буферный раствор, рН 10), а затем соединенные хлороформенные экстракты промывают кислым раствором метиленового голубого. Таким двойным экстрагированием устраняется действие хлоридов, нитратов и белков.

Определению мешают также сульфиды и тиосульфаты, но их влияние можно исключить предварительным окислением пероксидом водорода.

Приготовление буферного раствора: 10 г двухзамещенного фосфата натрия Na₂HPО₄ растворяют в 900 мл дистиллированной воды, добавляют 1 н. раствор гидроксида натрия до рН 10 и доводят объем раствора до 1 л дистиллированной водой.

Приготовление нейтрального раствора метиленового голубого: 0,35 г метиленового голубого растворяют в 1 л дистиллированной воды.

Приготовление кислого раствора метиленового голубого: 0,35 г метиленового голубого растворяют в 500 мл дистиллированной воды, добавляют 6,5 мл концентрированной серной кислоты и доводят объем раствора до 1 л.

Приготовление стандартного раствора лаурилсульфоната натрия: 1 г лаурилсульфоната натрия Ci2H29SО3Na растворяют в дистиллированной воде, прибавляют 1 мл хлороформа и доводят объем раствора до 1 л. 1 мл стандартного раствора содержит 1 мл лаурилсульфоната натрия. Раствор устойчив в течение 2 - 3 недель при хранении в холодильнике.

Приготовление рабочего раствора лаурилсульфоната натрия: 10 мл стандартного раствора разбавляют дистиллированной водой до 1 л. 1 мл рабочего раствора содержит 0,01 мг лаурилсульфоната натрия. Для построения калибровочного графика используют свежеприготовленный раствор.

Построение калибровочного графика: в ряд делительных воронок, содержащих 80 - 100 мл дистиллированной воды, помещают 0; 0,5; 1,0; 2,0; ...; 16,0; 20,0 мл рабочего раствора, что соответствует содержанию лаурилсульфоната натрия от 0 до 0,2 мг. В каждую воронку добавляют по 10 мл буферного раствора, перемешивают и приливают по 5 мл нейтрального раствора метиленового голубого и по 15 мл хлороформа, снова перемешивают в течение 2 мин.

Во второй ряд делительных воронок наливают по 100 мл дистиллированной воды и по 5 мл кислого раствора метиленового голубого. В эти же воронки спускают отстоявшийся хлороформный слой из первого ряда воронок. В первые воронки наливают еще по 5 мл хлороформа, взбалтывают в течение 2 мин и после отстаивания сливают хлороформные вытяжки во второй ряд воронок. Эту операцию повторяют еще раз. Если хлороформ не окрашивается, значит извлечение комплекса закончено.

Содержимое второго ряда делительных воронок взбалтывают в течение 2 мин и после расслоения спускают хлороформный слой в мерные колбы вместимостью 50 мл через воронки с кусочком ваты для отделения возможно образовавшейся мути. В делительные воронки наливают еще по 5 мл хлороформа, взбалтывают 2 мин и после расслоения спускают хлороформ в мерные колбы. Эту операцию повторяют еще раз. Объем экстракта в мерных колбах доводят до метки хлороформом, перемешивают и определяют оптическую плотность окрашенных растворов на фотоколориметре с красным светофильтром (λ = 650 нм) в кюветах с толщиной поглощающего слоя 20 мм.

Строят калибровочный график зависимости оптической плотности от содержания лаурилсульфоната натрия. Для каждого нового раствора метиленового голубого надо строить новый калибровочный график.

При определении содержания анионоактивного ПАВ в сточной воде 50 - 100 мл хорошо перемешанной сточной воды помещают в делительную воронку. Если объем воды меньше 100 мл, его доводят до 100 мл дистиллированной водой. В делительную воронку вливают 10 мл фосфатного буферного раствора, 5 мл нейтрального раствора метиленового голубого, 15 мл хлороформа и далее проводят все операции, указанные при построении калибровочного графика.

Параллельно проводят холостой опыт со 100 мл дистиллированной воды.

Если найденная оптическая плотность превышает максимальное значение калибровочного графика, то отбирают аликвотную часть хлороформного экстракта и разбавляют хлороформом. Таким же образом разбавляют и раствор холостого опыта.

Содержание анионоактивных ПАВ в пересчете на лаурилсульфонат натрия, мг/л,

где с - содержание ПАВ, найденное по калибровочному графику, мг; V - объем сточной воды, взятый для анализа, мл.

Определение содержания неионогенных ПАВ. Неионогенные ПАВ реагируют с роданокобальтатом аммония, образуя комплексные вещества синей окраски, растворимые в хлороформе. Роданокобальтат аммония в хлороформе нерастворим. Чувствительность реакции невелика, но поскольку определяемые вещества нелетучи, возможно предварительное концентрирование путем выпаривания анализируемой воды досуха и растворением остатка в спирте и воде.

Метод наиболее приемлем для определения веществ с молекулярной массой 400 - 1000, несколько меньше - для веществ с молекулярной массой ниже 400 и выше 1000. Определению препятствуют анионоактив- ные ПАВ в количествах, превышающих 0,75 мг в 5 мл (такой объем сточной воды берут для определения). Влияние анионоактивных ПАВ устраняется предварительным пропусканием анализируемой воды через анионит средней основности в Cl-форме (например, ЭДЭ-10 п). Затем промывают анионит сначала 5 - 10 мл воды, потом 2 - 3 мл спирта и снова 20 - 30 мл воды, обмывая при этом стенки колонки с самого верха. При расчете результата определения учитывают произведенное разбавление.

Приготовление раствора роданокобальтата аммония: 15 г нитрата кобальта Co(NО₃)₂·6H₂О и 100 г роданида аммония растворяют в дистиллированной воде и доводят объем до 500 мл.

Приготовление стандартного раствора: 1 г применяемого неионогенного ПАВ (или 1 г сольвасола О) растворяют в дистиллированной воде и доводят объем раствора до 1 л дистиллированной водой. 1 мл стандартного раствора содержит 1 мг неионогенного ПАВ.

Построение калибровочного графика: отбирают 0; 0,5; 1, 2, 3, 4 и 5 мл стандартного раствора, доводят объем до 5 мл и переносят в ряд делительных воронок вместимостью 50 мл, в которые предварительно налито по 20 мл раствора роданокобальтата аммония. Содержимое воронки взбалтывают в течение 1 мин и дают постоять 5 мин. Затем прибавляют 4 мл хлороформа, взбалтывают 1 мин и оставляют до расслаивания жидкости. Слой хлороформа сливают через маленькую воронку (в которую предварительно вкладывают кусочек ваты, пропитанный хлороформом) в калиброванную пробирку вместимостью 10 мл. Извлечение окрашенного комплекса повторяют, дважды используя порции хлороформа объемом 4 мл и 2 мл и собирая хлороформные экстракты в ту же пробирку. Пробирку опускают на 5 мин в водяную баню при температуре 20°С и, если надо, доливают хлороформ до метки и перемешивают.

Оптические плотности полученных хлороформных экстрактов определяют на фотоколориметре с оранжевым светофильтром (λ = 610 нм) в кюветах с толщиной поглощающего слоя 30 мм. По полученным данным строят калибровочный график зависимости оптической плотности от содержания неионогенного ПАВ.

При определении содержания в сточной воде неионогенного ПАВ, концентрация которого выше 50 мг/л, отбирают такой объем анализируемой воды, чтобы в нем содержалось 0,25 - 6 мг этого вещества, и разбавляют дистиллированной водой до 5 мл. Если концентрация определяемого вещества ниже 50 мг/л, отбирают такой объем воды, чтобы в нем содержалось 0,25 - 6 мг вещества, и выпаривают в фарфоровой чашке досуха. Остаток обрабатывают 1 мл этилового спирта, обмывая им всю внутреннюю поверхность чашки, и смывают в делительную воронку, используя для этого 4 - 5 мл дистиллированной воды.

В делительную воронку наливают 20 мл раствора роданокобальтата аммония, прибавляют 5 мл первоначальной или предварительно разбавленной сточной воды или раствора, полученного после выпаривания воды и растворения остатка в спирте и воде.

Применяемый реактив имеет рН 3,0 и обладает буферным свойством. Поскольку его смешивают с анализируемой водой в соотношении 4:1, рН воды может колебаться в широких пределах.

Содержимое воронки взбалтывают в течение 1 мин, дают постоять 5 мин, затем добавляют хлороформ и продолжают определение, как изложено выше, при построении калибровочного графика. Оптическую плотность хлороформного экстракта определяют на фотоколориметре, а содержание неионогенного ПАВ в пробе - по калибровочному графику.

Содержание неионогенного ПАВ, мг/л,

где с - содержание неионогенного вещества, найденное по калибровочному графику, мг; V - объем сточной воды, взятый для анализа (с учетом разбавления или упаривания), мл.