Пирокатехин в воде водоемов

18.09.2016
Определение с резорцином


Принцип метода. Для определения пирокатехина предлагается тот же метод, что и для исследования резорцина, основанный на том, что оба вещества, одновременно присутствуя в растворе, окисляются йодом с образованием соединения фиолетового цвета.

Реактивом служит резорцин. Реакция проходит в уксуснокислой среде (pH 5,7). Продукт реакции экстрагируют н-бутанолом и по оптической плотности окрашенного раствора определяют концентрацию пирокатехина. Проведению анализа не мешают о-крезол, фенол, о- и п-фенилфенолы, тетрабутилфенол, салициловая кислота, все аминофенолы, о- и м-нитрофенолы. Определению мешает гидрохинон в количестве, превышающем содержание пирокатехина более чем в 3 раза. Предел обнаружения 0,05 мг/л пирокатехина.

Реактивы. 1. Диэтиловый эфир, свежеперегнанный и высушенный безводным сульфатом натрия.

2. Хлористоводородная кислота пл. 1,19 г/см3 и 1 н. раствор.

3. Сульфат натрия безводный.

4. Хлорид натрия, 20 % раствор.

5. Гидроксид натрия, 5 % раствор в 20 % хлориде натрия.

6. Тиосульфат натрия, 0,1 н. раствор.

7. Йод, 0,1 н. раствор.

8. Ацетатный буферный раствор pH 5,7. В мерную колбу вместимостью 1 л помещают 18 мл 1M уксусной кислоты (60 мл ледяной уксусной кислоты в 1 л дистиллированной воды) и 182 мл IM ацетата натрия (136,1 г CH3COONa*3H2O в 1 л дистиллированной воды), доливают прокипяченной и охлажденной дистиллированной водой до метки и перемешивают.

9. Крахмал, 1 % раствор, содержащий 2 % йодида калия. Размешивают 0,5 г растворимого крахмала с 5 мл дистиллированной воды и вливают при помешивании в 45 мл кипящей дистиллированной воды. Кипятят 2—3 мин, охлаждают до комнатной температуры, добавляют 1 г йодида калия и перемешивают до растворения.

10. Резорцин, 0,05 % водный раствор.

11. н-Бутанол.

12. Хлорид натрия.

13. Стандартные растворы пирокатехина. а) Основной раствор с содержанием 1 мг/мл. б) Рабочий раствор, содержащий 0,05 мг/мл, получают разбавлением основного в 20 раз.

Ход определения. В тех случаях, когда вода окрашена или сильно загрязнена органическими веществами, надо предварительно выделить из нее фенолы экстракций. Отбирают 500 мл воды, насыщают хлоридом натрия, подкисляют хлористоводородной кислотой пл. 1,19 г/см3, пока содержание ее не будет отвечать отношению 1:7, и проводят экстракцию несколькими порциями по 30—50 мл диэтилового эфира. Число этих порций зависит от общего содержания органических веществ в воде. Эфирные вытяжки собирают вместе и промывают небольшим количеством хлористоводородной кислоты (1:7), насыщенной хлоридом натрия. Затем эфир отгоняют, пока объем оставшегося раствора не будет равен 25— 50 мл. В этом растворе содержатся кислотные, нейтральные и некоторые амфотерные органические соединения, а также все фенолы, извлеченные из исследуемой воды.

Эфирный раствор обрабатывают тремя последовательными порциями 5 % гидроксида натрия по 30 мл каждая. Отделяют водный щелочной раствор от эфирного слоя, насыщают его диоксидом углерода (пока опущенная в раствор фенолфталеиновая бумага не перестанет окрашиваться в красно-фиолетовый цвет) и снова экстрагируют несколькими порциями эфира. Соединив эфирные вытяжки, высушивают их безводным сульфатом натрия и отгоняют эфир. Последние следы эфира удаляют из колбы, продувая воздух с помощью резиновой груши через введенную в нее стеклянную трубку (конец стеклянной трубки не должен касаться содержимого колбы).

Остаток в колбе состоит из фенолов, присутствовавших во взятой для исследования пробе воды.

Затем фенолы растворяют в воде, раствор переносят в мерную колбу на 10 мл, разбавляют водой до метки, перемешивают и отбирают аликвотную часть для определения пирокатехина. Оставшийся в мерной колбе раствор можно использовать для определения резорцина и других фенолов.

В градуированную пробирку, снабженную притертой пробкой, наливают 2 мл полученного раствора (в этом объеме должно содержаться от 0,04 до 0,08 мг пирокатехина), прибавляют 1 мл ацетатно-буферного раствора, 1 мл 0,05 % резорцина, 1,5 мл 0,1 н. йода и дают постоять 2 мин.

Затем прибавляют 2 капли 1 % крахмала и оттитровывают избыток йода 0,1 н. тиосульфатом натрия (необходимо избегать добавления избытка тиосульфата натрия, так как это в дальнейшем приводит к ослаблению полученной окраски). Затем добавляют точно 3 мл н-бутанола, сильно встряхивают содержимое пробирки, переносят в делительную воронку, дают постоять до разделения слоев и отделяют водный слой.

Окрашенный слой бутанола переносят в кювету ФЭК с толщиной оптического слоя 0,5 см и измеряют оптическую плотность с зеленым светофильтром (А, 540 нм) по отношению к н-бутанолу, полученному при обработке 2 мл дистиллированной воды так же, как и пробы. Содержание пирокатехина (мг) находят по калибровочному графику или визуально по интенсивности окраски пробы и шкалы стандартных растворов, обработанных одновременно с пробой.

Калибровочный график. Отбирают 0—0,1—0,2—0,4—0,8—1,4—2 мл рабочего стандартного раствора, что соответствует содержанию пирокатехина 0—0,005—0,01—0,02—0,04—0,07— 0,1 мг, разбавляют до 2 мл дистиллированной водой и продолжают, как при анализе пробы. Окраска сохраняется несколько часов. Фотометрируют и строят калибровочный график в координатах оптическая плотность — содержание пирокатехина (мг).

Концентрацию пирокатехина (мг/л) рассчитывают по формуле:

Х = А*10*1000/2*V = A*5000/V,


где А — количество пирокатехина, найденное по калибровочному графику или по шкале стандартных растворов, мг; 10 — вместимость мерной колбы, в которую переносят раствор пирокатехина, мл; 2 — объем аликвотной части раствора, взятого для определения, мл; V — объем пробы, взятой для анализа, мл.

Хроматографическое определение


Принцип метода. Пирокатехин извлекают из кислой среды после отгонки летучих фенолов и выделяют на безводном силикагеле, подвижный растворитель — смесь бензола с уксусной кислотой в соотношении 10:1.

Предел обнаружения 0,05 мг/л.

Реактивы. 1. Серная кислота пл. 1,84 г/см3.

2. Хлорид натрия кристаллический.

3. Диэтиловый (серный) эфир.

4. Силикагель безводный.

5. Сульфат кальция безводный (гипс).

6. Бензол.

7. Уксусная кислота ледяная.

8. Подвижный растворитель: смесь 75 мл бензола и 7,5 мл ледяной уксусной кислоты.

9. Диазотированный п-нитроанилин.

10. Метанол.

11. Пирокатехин. Очищают возгонкой, как резорцин.

12. Стандартные растворы пирокатехина.

Приготовление хроматографических пластинок. В фарфоровой ступке растирают 8 г безводного силикагеля, 1,6 г гипса и 35 мл дистиллированной воды. Полученную сметаноподобную смесь наносят на 2 стеклянные пластинки размером 10х20 см, выдерживают на воздухе в горизонтальном положении до загустения и нагревают в сушильном шкафу в течение 1 ч при 100°C. Хранят пластинки в эксикаторе над силикагелем.

Ход определения. К 1 л исследуемой воды приливают 2,5 мл серной кислоты пл. 1,84 г/см3 и выпаривают в фарфоровой чашке до объема около 100 мл. Остаток охлаждают, насыщают хлоридом натрия и экстрагируют фенолы 25 мл диэтилового эфира. Эфирный раствор упаривают до объема 2 мл на водяной бане при 40°С, наносят «полосой» на стартовую линию хроматографической пластинки (в нескольких точках стартовой линии) с помощью стеклянного шприца. Пластинку помещают в хроматографическую камеру, в которую предварительно внесен подвижный растворитель. Оставляют пластинку на 1,5—2 ч, пока фронт растворителя не поднимется до верхнего края. Пластинку вынимают, высушивают на воздухе и проявляют диазотированным п-нитроанилином. На пластинке появляется коричневое пятно (Rf 0,46). Пластинку после проявления выдерживают на воздухе 30 мин для полного развития окраски. Затем пятно вырезают скальпелем, экстрагируют 10 мл метанола и фильтруют через стеклянный фильтр № 4. Через 1 ч фотометрируют при синем светофильтре (λ 450 нм) в кюветах с толщиной оптического слоя 2 см по отношению к метанолу, полученному после обработки примерно такого же количества чистого сорбента, снятого с пластинки. Концентрацию пирокатехина (мг/л) находят по калибровочному графику.

Калибровочный график. Отбирают 1—2—6—10 мл рабочего стандартного раствора пирокатехина, что соответствует концентрациям пирокатехина 0,05—0,1—0,3—0,5 мг/л, разбавляют каждую порцию до 1 л дистиллированной водой. Выпаривают в кислой среде до объема около 100 мл и продолжают далее, как при анализе пробы.

Калибровочный график строят в координатах оптическая плотность — концентрация пирокатехина (мг/л).