Способ количественного определения полимеров акриламида в водных растворах

(53) УДК 678.745 (088.8) Опубликовано 23.01.82. ллетеньпо делам кзебретени и открытий я .описания 28.01.82 ата опублико. П. Городнов, В. А. Масленников и Л. А. Хренкова 2) Авто обретения овательскив сударственный институт по проектированИ работам в ,нефтяной промыш е и иссл тптоещ(54) СПОСОБ КОЛИЧЕСТВЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОЛИМЕРОВ АКРИЛАМИДА В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ 0 - 30% о рином, взятом в объема пробы.Известные мето ном для определен лиакриламида, кот личных областях н честве флокулянта личеств ды применяются в осия гидролизованного рый применяется вродного хозяйства в з- а 12 способ может быть определения акрилаолиза выше 30%, что нения и чувствительви - повышение сширение обл ег что в я полирах пубы неим на- еломети подУказанная цель достига способе количественного оп меров акриламида в водны тем подкисления анализиру органической кислотой с п греванием, охлаждением и рированием образующейся кисление анализируемой п вляют до концентрации неор лоты 0,5 - 2,5 М. сущест ой кис Изобретние относится к аналитическои химии полимеров, в частности, к количественному определению полиакриламида (ПАА) и его производных в водных растворах.Известен фотонефелометрический способ определения ПАА в водных растворах, за ключающийся в том, что водный раствор полиакриламида обрабатывают неорганической кислотой и определяют оптическую плотность суспензи и образующейся в результате осаждения полиакриловой кислоты 11.Однако этот способ не является достаточно точным; Наиболее близким к изобретению по тех.нической сущности и достигаемому резуль тату является способ количественного определения полимеров акриламида в водных растворах путем подкисления анализируемой пробы до рН- 3 неорганической кислотой с последующим нагреванием до получения прозрачного раствора (80 - 95 С), охлаждением до 18 - 25 С и фотонефелометрированием образующейся суспензии. При этом перед подкислением анализируемой пробы ее предварительно смешивают с глицеОднако известныи применен только для мида с степенью гидр сужает область прим ность способа. Цель изобретения тельности способа и р применения.ется темределених раствоемой прооследующфотонефсуспензиробы оганическВ качестве неорганической кислоты используют соляную или серную (98/с) кислоты.При нагревании водного раствора ПАА в сильнокислой среде при 80 в 1 С протекают кислый гидролиз амидных групп до карбоксильных и имидизация полимера за счет реакции амид-амидных и амид-карбоксильных групп.В результате такой химической модификации водорастворимого ПАА образуется полимер, нерастворимый в воде, в виде микродисперсии. Измерив интенсивность рассеянного света или мутность ее по калибровочному графику определяют содержание полимера. Увеличение кислотности вОдного раствора ПАА до концентрации неорганической кислоты 0,5 - 2,5 М и последующее нагревание при 80 - 105 С позволяет получить микродисперсную фазу для ПАА с степенью гидролиза ниже 30/ь в том числе и для гомополиакриламида ( = 0/с). Это позволяет расширить область применения (надежность) предлагаемого способа и повысить чувствительность его по сравнению с известным,Кроме того проведение анализа в указанных условиях позволяет исключить добавление глицерина, что упрощает способ. Сравнительные испытания известного и предложенного способов показали, что при оптической плотности анализируемой пробы равной 0,3 по известному способу определяется концентрация полиарил мида с ,А = 46/ь равная 37,510 4/ь в то время как по предложенному - 8 10 4/ь что свидетельствует о большей чувствительности предлагаемого способа (более, чем в 4 раза), и кроме того о невозможности применения известного способа для определения полиакриламида с низкой степенью гидро- лиза из-за недостаточно высокого осаждения образующейся полиакриловой кислоты, Присутствие в анализируемых растворах электролитов не мешает определению ПАА.Способ определения ПАА и его производных заключается в следующем.В термостойкую пробирку емкостью 20 мл помещают 2 - 15 мл анализируемой пробы, содержащей 5 - 4010 4/ полимера, Прибавляют 0,3 - 2,0 мл концентрированной серной или соляной кислоты из расчета 1 мл кислоты на 7,5 мл раствора полимера. Смесь тщательно перемешивают и нагревают в термостате при 80 - 105 С в течение 15 - 60 мин. После термостатирования содержимое пробирки охлаждают 5 минв проточной воде и измеряют интенсивность рассеянного света или мутность полученной микродисперсии. Концентрацию полимера определяют по предварительно построенному калибровочному графику. 5 с 5 го и зе 3 о аз зо И Чем выше концентрация кислоты в анализируемом растворе ПАА и температура нагревания его, тем меньше время химической модификации ПАА до получения ус тойчивой микросуспензии полимера.Пример 1. В термостойкую пробирку емкостью 20 мл помещают 1 О мл раствора гомополиакриламида в дистиллированной воде молекулярной массы 0,7 млн., прибавляют 1,9 мл концентрированной серной кислоты, пробирку закрывают стеклянной пробкой и тшательно перемешивают встряхиванием. Смесь нагревают в термостате при 100 с в течение 40 мин, охлаждают 5 мин и измеряют интенсивность рассеянного света под углом 90 или 120 на нефелометре или оптическую плотность на фотоэлектрокалориметре или спектрофотометре на длине волны 500 - 550 нм через каждые 5 мин в течение 30 мин.Прямые зависимости оптической плотности и показания нефелометра во времени показывают, что получающиеся микродисперсии ПАА, модифицированного в кислой среде при нагревании, обладают хорошей устойчивостью во времени (без перемешивания), в результате чего надежность этого способа высокая,Влияние электролита на агрегативную и кинетическую устойчивость микросуспензии модифицированного ПАА иллюстрируется в примере 2.Пример. 2. Анализ 20 10 4 / водного раствора ПАА проводят аналогично примеру 1, но в 25/ растворе ХаС при нагревании в течение 20 мин.Получают прямые изменения оптической плотности и показания нефелометра во времени полученной микросус пензии полимера. Поскольку прямые проходят параллельно оси времени при почти постоянном показателе оптической плотности и показании нефелометра, можно сделать вывод, что микродисперсии модифицированного ПАА устойчивы в водных растворах, содержащих большую концентрацию электролита, что также повышает надежность способа и расширяет область его применения без удаления электролита, Это является существенным отличием изобретения от известных методов определения концентрации полиакриламидов.Микросуспензии модифицированного ПАА стабильны ва времени в водном растворе, содержащем 0,5 - 2,5 М Н,.О и 0 - 25/с ХаС 1.Пример 3. В две термостойких пробирки емкостью 20 мл помещают по 10 мл 2510 ф / раствора ПАА на дистиллированной воде и прибавляют по 1,9 мл концентрированной серной кислоты. Пробирки закрывают стеклянными пробками и тщательно встряхивают. Содержимое одной пробирки нагревают при 80 С в течение 60 мин, а другой - при 50 С в течение 120 мин, охлаждают 5 мин900171 Формула изобретения Составитель О. Рокачевская Редактор Н. Джуган Техред А. Бойкас Корректор С. Щомак Заказ 12170/60 Тираж 882 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и оз крытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4в проточной воде и измеряют интенсивность рассеянного света под углом 90. Интенсивность рассеянного света модифицированного ПАА в первой пробирке составляет 72,4/ а во второй - 19%. Полученные результаты показывают, что при 50 С и ниже при длительном нагревании (более 2-х часов) модификация ПАА проходит неглубоко, что снижает чувствительность метода. Таким образом, с целью ускорения способа определения концентрации ПАА нагревание анализируемой пробы следует вести при 80 С и выше.Пример 4. Построение калибровочного графика.В серию мерных колб емкостью 100 мл помещают 2,5; 5; 10; 15; мл 0,01% раствора ПАА молекулярной массы 0,7 млн в дистиллированной воде и доводят до метки этой же водой. Содержимое колб тщательно перемешивается.Из приготовленных таким образом стандартных растворов в 5 термостойких пробирок емкостью 20 мл переносят по 10 мл, прибавляют 1,9 мл концентрированной серной кислоты и, закрыв пробирки стеклянными пробками, встряхивают тщательно, Пробирки нагревают в термостате при 100 С в течение 40 мин, охлаждают 5 мин в про точной воде и измеряют интЕнсивность рассеянного света под углом 90 на нефелометре типа Ьресо 1. Полученные данные приводят в виде графика зависимости показания нефелометра от концентраций ПАА в растворе. Строят калибровочные прямые для ПАА, гидролизированного на 30%, молекулярной массы 0,7 млн построенные в тех же условиях, что и гомополимер, и для гомополимера, но модифицированного в 0,5 М растворе Н 504 и 25% ХаС 1.Во всех случаях (в том числе и при большой концентрации электролитов в растворе) получаются прямолинейные зависимости показаний нефелометра от концентрации полимера, Аналогичные зависимостг получаются при определении мутности стачдартных растворов на спектрофотометре.Чувствительность предлагаемого способа, рассчитанная методом дисперсионного анализа из 5 параллельных определений при коэффициенте значимости 0,05, составляет 1,9104% полимера, что вполне приемлемо для его определения в различных условиях. Если концентрация полимера в анализируемой пробе ниже чувствительнос;и предлагаемого метода, перед определением пробу необходимо сконцентрировать, например, путем выпаривания.Использование изобретения позволит просто и быстро с высокой чувствительностью определять концентрацию ПАА или его производных в воде различной минерализации, например в пластовых водах нефтяных месторождений: Способ количественного определения полимеров акриламида в водных растворах путем подкисления анализируемой пробы неорганической кислотой с последующим на греванием, охлаждением и фотонефелометри рова нием образующейся сус пензии, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности способа и расширения области его применения, подкисление анализируемой пробы осуществляют до концентрации неорганической кислоты 0,5 - 2,5 М.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Безазян И, В. и др. Фототурбидиметрическое определение полиакриламида. Заводская лабораторияэ, Мо 4, 1972, с. 415.2. Авторское свидетельство СССР по заявке Мо 2784057/23 05, кл. 6 01 М 21/00, 29.06,79 (прототип).