Способ определения карбонатной и гидрокарбонатной двуокиси углерода

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик нц 964527(22) Заявлено 0604.81 (21) 3272540/23-26 Р 1 М.К .з с присоединением заявки Йо 3279680/23-26 С 01 и 31/16 С 01 В 31/20 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(23) Приоритет 133 УДК 543. 241, 2: :546,264(088.8) Опубликовано 0 7, 10. 82.Бюллетень Йо 37 Дата опубликования описаиия 07.10,82(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАРБОНАТНОЙ И ГИДРОКАРБОНАТНОИ ДВУОКИСИ УГЛЕРОДА Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам количественного определения ионных форм двуокиси углерода, и может быть использовано для селективного анализа карбонатной двуокиси углерода, а также для определения общего содержания гидрокарбонатной и карбонатной двуокиси углерода в присутствии пиридина и аммиака в водах коксохимического и других производств, сточ.ных водах, электролитах.Известен способ определения общего содержания всех Форм дьуокиси углерода - карбонатной, гидрокарбонатной и сВободной, включающий осаждение СаС 11 в щелочной среде, растворение осадка стандартным раствором соляной кислоты с послЕдующим титрованием раствором гидроокиси натрия 1.13.Однако этим способом получают лишь ориентировочйое суммарное со- . держание всех трех форм двуокиси углерода. Способ не применим для определения содержания отдельных Форм - двуокиси углерода или общего содержания ионных форм последней.Известен способ газометрическово определения общего содержания всех . трех форм С 01 в .воде, включающий обработку гидратом окиси бария с последующим разложенйем суммарногоВаСОЗ соляной кислотой и измерениемобъема выделившегося углекислого газа 23.Однако способ, обеспечивая наибо"лее точные результаты определения общего содержания всех форм С 01, яв-ляется длительным и трудоемким и непригоден для определения отдельныхформ СОНаиболее близким к предлагаемомупо технической сущности является способ определения карбонатной двуокисиуглерода в присутствии аммиака титрованием соляной кислотой до определенных значений рН в водной. среде.Этот способ пригоден для определенияобщего содержания гидрокарбонатной ии карбонатной двуокиси углерода вприсутствии аммиака, так как по первой ступени до рН 7,0 титруются аммиак и карбонат до гидрокарбоната, 25 а по второй ступени до рН 4,0 количественно титруется суммарный гидрокарбонат-ион 3",1.Однако этот способ не применимдЛя определения как карбонатной двуо киси углерода в смеси с гидрокарбо964527 Таблица 1 Взято СО 1 карбонат- Найдено С 01 кар- Относитеной (в виде Ма С 03) бонатной, г/л льнаяг/л ошибка, % Соотношение вода: ацетон 3,98+0;07 3,95+0,07 1:0,5 4,0 1,8 4,0 1:3 1,8 натами и пиридином, так и для определения общего содержания карбонат-ной и гидрокарбонатной двуокиси углерода в аммиачных растворах, содержащих пиридин,Целью изобретения является селективное определение карбонатной двуокиси углерода и определение суммарногосодержания карбонатной и гидрокарбонатной двуокиси углерода в растворах, содержащих пиридин. 10Указанная цель достигается тем,что ацидиметрическое титрование осуществляют в смеси воды и ацетона,взятых в объемном соотношении 1:0,5-3для селективного определения карбонатной двуокиси углерода и 1:4-10для определения суммарного содержания карбонатной и гидрокарбонатнойдвуокиси углерода.кроме того, для определения суммарноного содержания карбонатной и гидрокарбонатной двуокиси углерода исходный раствор предварительно титруют соляной кислотой в водной среде,Интервал соотношений для селективного определения карбонатной двуокиси"углерода установлен, исходя изследующего. При объемном соотношении воды и ацетона 1:0,5 на кривойпоявляется скачок потенциала приблизительно 80 мВ, отвечающий индивидуальному титрованию карбонатной двуокиси углерода до гидрокарбоната.При увеличении соотношении воды иацетона в среде до 1:3 скачок потенциала улучшается и достигает 100 мВ. З 5Дальнейшее увеличение содержания ацетона в среде до 1:4 сопровождаетсяуменьшением скачка потенциала, выпадением осадка, медленным установлением потенциала, получением заниженных результатов определения кар- .бонатной двуокиси углерода.Экспериментально показано, чтодля определения суммарного содержания карбонатной и гидрокарбонатнойдвуокиси углерода необходимо предварительное титрование исследуемогораствора соляной кислотой в воднойсреде до получения скачка потенциала, отвечающего окончанию реакцийМН,+Н - МН и СО;+ Н - НСО,с последующим титрованием этим жетитрантом гидрокарбонантов в ацетоноводной среде по реакцииНСО + Н . НЕСО - НО+ СО Е.3После предварительного титрования исходная 4-компонентная система(СОЭ, НСОЗ, МН ОН, СНМ) Упрощается и содержит только два компонента: НСОЭ и СНМ,Установлено, что при объемном соотношении воды и ацетона 1;1 на кривой титрования появляется скачок потенциала (приблизительно 50 мВ), отвечающий титрованию гидрокарбонатаотдельно от пиридина. Однако он является нечетким и размятым. С увеличением содержания ацетона в среде и при Достижении объемного соотношения воды и ацетона 1:4 величинаскачка потенциала возрастает до200 мВ. Это позволяет повысить точность определения гидрокарбонатовпо сравнению с водными растворами.При дальнейшем увеличении содержанияацетона в среде и достижении соотношения воды и ацетона 1:10 этот скачок потенциала улучшается и достигает 300 мВ. Дальнейший рост содежания ацетона в ацетоноводной среде не улучшает скачка потенциалаи приводит к увеличению времени установления равновесного потенциала ипродолжительности титрования,При нахождении оптимальных соотношений воды и ацетона в среде врасчет принимались и объемы воды,введенные вместе с аликвотной частьюпробы и титрантом, затраченным надостижение конечных точек титрования.В табл,1 приведены результаты селективного определения карбонатнойдвуокиси углерода в присутствии, г/л:МаНСОЭ 2,07; МНОН 1,7 и СрН 5 М 15,8В табл. 2 приведены результаты ,определения суммарного содержания карбонатной и гидрокарбонатной двуокиси углерода в присутствии 1,7 г/л Н 40 Н и 15,8 г/л СН 5 М в ацетоноводной среде после предварительного переведения карбонатов в гидрокарбоФаты титрованием соляной кислотой в .водной среде.964527 Таблица 2 Найденообщее содержание гидрокарбонатной и карбонатной С 01,г/л Взято СО гидрокарбонатной(в видейаНСО ),г/л Взятс общее содержание карбонатнойи гидрокарбонатнойСО, г/л Взято СОкарбонатпойСоотношение вода:ацетон 0,64 5,06+0,03 5,08+0,03 5,07 5,07 2,07 1:4 3,0 2,07 0,65 1:10 3,0 Как видно из табл. 1 и 2, способ селективного определения карбонатной двуокиси углерода и суммарного содержания карбонатной и гидрокарбонатной двуокиси углерода при совместном присутствии аммиака и пиридина отличается точностью и не имеет систематической ошибки.П р и м е р 1. Определение карбонатов в растворе, содержащем, г/л: йа 1 С 03 5,3 (СО 2,2); йаНСО 8,4 (С 01 4,4); МН 40 Н 1,7; СН 5 М 15810 мл раствора помещают в стакан для титрования, добавляют 45 мл ацетона, свободноо от кислых примесей. и титруют 0,1 н. водным раствором НС 1. По данным титрования строят график в координатах мВ - ьл и находят конечную точку, отвечаваю превращению С 02 в НСО, На титрование затрачено 5,03 мл 0,1 н, НС. Найдено карбонатов в расчете на. С 01 2,21 г/л. Относительная ошибка 0,45.Объемное соотношение воды и ацетона в среде составляет 1:3.П р и м е р 2. Определение карбонатов в модельном растворе вакуум- содовой очистки коксового газа от сероводорода, содержащем, г/л: йаСО 3 30 (СО 12,4) МаНСО 14,5 (СО 7,6). МНОН 1; С 5 Н 5 М 0,52.мл раствора помещают в стакан для титрования, добавляют 10 мл свежепрокипяченной охлажденной дистиллированной воды, 25 мл ацетона, свободного от кислых примесей, и титруют 0,1 н. водным раствором НС 1. По данным титрования строят график в координатах мВ - мл и находят конечную точку, .отвечающую превращению СОв НСО". На титрование затрачено 5,7 мп 0,1 н. НС 1. Найдено карбонатов в расчете на СО 12,54 г/л. Относительная ошибка 1,13,4 П р и и е р 5, Определение общего содержания гидрокарбонатной и : карбонатной СОТ в воде на аммиачную колонну коксохииических заводов, содержащую 2,99 г/л МН и 1,1 г/л И С 5 Н 5 М. Объемное соотношение воды и ацетона в среде составляет 1:1,4.П р и м е р 3. Определение карбонатов в растворе, содержащем, г/л: МаСО 3,5 (СОг 1;45); йаНСО 3 0,8 СО 0,42; МН 4 ОН 0,4СНМ 0,03;СьНОН 0,05.15 мл раствора помещают в стакан20 для титрования, добавляют 10 мп ацетона, свободного от кислых примесей,и титруют 0,1 нводным растворомНС. По данным титрования строятграфик в координатах мВ - мп и на 25 ходят конечную точку, отвечающуюпревращению СОв НСО. На титрование затрачено 4,9 мп 0,1 н. НС 1.Найдено карбонатов в расчете на С 011,44 г/л. Относительная ошибкаЗ 0 0,69.Объемное ооотношение воды и ацетона в среде составляет 1:0,5.Продолжительность определения10-20 мин. Определению не мешаютС 02 свободная, 50 , РО;, НСО, С 1йС 5 , МН 4, МН 3, фенол, пиридин.Н р и м е р 4. Определение общего содержания гидрокарбонатной икарбонатной С 01(р)в водном растворе,"содержащем, г/л: МаСО 5,3 (С 022,2); йаНСО 8,4 (С 01(14,4); МН1,28; С 5 Н 5 М 15,8,4 мл исследуемого водного раствора помещают в стакан для тктроваиия,добавляют 5 мл дистиллированной45 прокипяченной воды и титруют 0,1 н.водным раствором НС 1 в соответствиис методикой. На титрование затрачено 5,0 мл 0,1 н. НСДобавляют200 мл ацетона и продолжают титрова 56 ние 0,1 н. раствором НС 1 в ацетоноводиой среде до получения скачка потенциала. На титрование затрачено6,02 мл 0,1 н. НС 1. Найдено общеесодержание гидрокарбонатной и карбо 55 наткой СО 2 6,62 г/л. Относительнаясшибка 0,3.Объемное соотношение воды и ацетона в среде составляет 1:10.964527 формула изобретения ВНИИПИ Заказ 7618/23Ю Тираж 887 Подписное Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная,4 5 мл воды помещают в стакан длятитрования, добавляют 5 мл дистиллированной воды и титруют 0,1 н. раствором НС 1 в соответствии с методикой. На титрование затрачено 8,8 мл0,1 н. НС 1. Добавляют 150 мл ацетона и продолжают титрование 0,1 н.раствором НС 1 в ацетоноводной средедо получения скачка потенциала. Натитрование затрачено 3,2 мл 0,1 н.НС 1. Найдено общее содержание гидрокарбонатной и карбонатной СО2,82 г/л,Для проверки правильности опреде.ления в исследуемую пробу введена добавка МаСОз.и МаНСОЗ (общее содержа"ние гидрокарбонатной и карбонатнойСО в добавке 2 г/л). Суммарное содержание гидрокарбонатной и карбонатной СО вместе с добавкой составляет 4,82 г/л. Найдено предлагаемымспособом сухарное содержание гидрокарбонатной и карбонатной .СО вместе с добавкой 4,83 г/л. Относительная ошибка 0,2.Обьемное соотношение воды и ацетона в среде составляет 1:6.П р и м е р 6. Определение общего содержания гидрокарбонатной и карбонатной двуокиси в сепараторной воде пиридинового отделения коксохимических заводов, содержащей 34 г/лМН 3 и 52 г/л С 5 НМ.Сепараторную воду разбавляют в10 раэ, берут 2 мл раствора, помещаютв стакан для титрования, добавляют8 мл дистиллированной воды и титруют 0,1 н. раствором НС 1 в соответствии с методикой. На титрование затрачено 4 мл 0,1 н. НС 1. Добавляют80 мл ацетона и продолжают титрова-.ние 0,1 н. раствором НС 1 в ацетоноводной среде до полученияскачка потенциала, На титрованиезатрачено 4,9 мл 0,1 н. НС 1. Найдено общее содержание гидрокарбонатной и карбонатной СО 1 107,8 г/л,Для проверки правильности определения в исследуемую пробу введена добавка 40 г/л СО в виде МаСО иМаНСО . Суммарное содержание гидрокарбонатной и карбонатной СО вместе с. добавкой составляет 147,8 г/л.Найдено суммарное содержание гидрокарбонатной и карбонатной С 01предлагаемы способом 148 г/л. Относительная ошибка 0,13.Обаемное соотношение воды и ацетона в. среде составляет 174,"Продолжительность определения10-20 мин.Преимуществом предлагаемого способа является .возможность быстрого количественного селективного определения карбонатной двуокиси углерода,а также общего содержания ионных формуглекислоты в смесях с аммиаком и, пиридином с применением легкодоступных не ядовитых недорогих реактивов -соляной кислоты и ацетона. Установивобщее содержание гидрокарбонатной икарбонатной двуокиси углерода попредлагаемому способу и общее содер жанне всех трех форм двуокиси углерода известными способами, можнопо разности найти содержание свободной двуокиси углерода. Отсутствиемешающего влияния со стороны аммиа ка, ионов аммония, сульфатов, фосфатов, хлоридов, роданидов, пиридинарасширяет область применения предлагаемого способа. Способ прост в выполнении,20 1. Способ определения карбонатной 2,и пидрокарбонатной двуокиси углерода в аммиачных растворах путем титрования соляной кислотой с потент",;-. ометрической индикацией конечной точки титрования, о т л и ч а ющ щ и й с я тем, что, с целью селективного определения карбонатной двуокиси углерода и суммарного содержания карбонатной и гидрокарбонатнойдвуокиси углерода в растворах, со держащих пиридин, титрование осуществляют в смеси воды и ацетона, взятыхв соотношении 1:0,5-3 или 1:4-10 соответственно.2, Способ по п.1, о т л и ч а -ю щ и й с я тем, что,с целью опре деления СУммарного содержания карбонатной и гидрокарбонатной двуокисиуглерода, исходный раствор предварительно титруют соляной кислотой в водчой среде.45Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Унифицированные методы анализа вод. Под ред, Ю.Ю. Лурье. М., "Химияф 1973, с. 166-167.2. Анализ минерального сырья. Под ред. Ю.Н. Книпович и Ю.В. Морачевского. Л 1959, с. 917-919 3. Кузнецова Т.Л., Кудряшова Р.И.5 и Гарбузова Е,Е. Титриметрическое определение аммиака и углекислоты в растворах производства карбамида с потенциометрической индикацией конечной точки титрования. - "Заводская лаборатория", 1976, Р 2, с, 156 (прототип).