Способ определения железа в адипиновой кислоте

. СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИ РЕСПУБЛИК АЗ)5 6 01 М 21/78 ОМИТЕТОТКР ЫТИ ОСУДАРСТВЕ ННЫЙ О ИЗОБРЕТЕНИЯМ ПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТК П АТЕНТУ ЕНИЯ ЖЕЛЕЗА(71) Институт коллоидной химии и химии воды им. А.В, Думанского и Ровенское производственное объединение "Азот" (72) И.Е, Калиниченко и С.Б, Омельчук (73) Институт коллоидной химии и химии воды им. А.В. Думанского(56) ГОСТ 10555-75 Реактивы, Методы определения содержания примеси железа.Методы анализа чистых химических реактивов, Совместное изд, СССР и ЧССР, М.: Химия, 1984, с. 94 - 101.Пришбл Р. Аналитическое применение зтилендиаминтетрауксусной кислоты и родвенных соединений. М.; Мир, 176.ГОСТ 10558 - 80 Кислота ахнические условия. Изобретение относится к области аналитической химии, а именно к способам определения примеси железа в реактивах, и может быть использовано для технологического контроля производства адипиновой кислоты.Для определения примеси железа в реактивах широко применяют фотометрические методы, основанные на образовании окрашенных комплексов железа (11) или (1 П) с 1,10-фенантролином, роданидом и другими соединениями.Известен способ определения примеси железа в этилендиаминтетрауксусной кислоте (ЭДТА) или ее натриевой соли в аиде комплексов железа (11) с 1,10-фенантроли(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛ В АДИПИНОВОЙ КИСЛОТЕ(57) Использование: в аналитической химии. Сущность изобретения. анализируемую пробу обрабатывают раствором хлористо- водородной кислоты при массовом соотношении адипиновой кислоты, хлористоводородной кислоты и воды, равном 1:(0,03-0,05):(1,2 - 1,4), в течение 8-12 мин при температуре кипения смеси в горячий раствор вводят последовательно гидроксиламин, щелочной реагент при молярном соотношении адипиновой кислоты и щелочного реагента, равном 1:(1,2-1,9), и 1,10-фенантролин охлаждают и измеряют оптическую плотность окрашенного раствора при 510 нм и при 580 - 620 нм. 3 табл. ном. После растворения навески ЭДТА в воде устанавливают рН 7,5, добавляют гидроксиламин (восстановитель) и 1,10-фенантролин, измеряют оптическую плотность полученного раствора приблизительно при 500 нм, Недостатком метода является его низкая чувствительность (предел обнаружения железа около 1 10 4 ).Нами показано, что этот метод неприменим для анализа адипиновой кислоты, так как значительная часть железа в ней находится в неактивной форме,Известен способ определежелеза в адипиновой кислотелексов железа(Н 1) с роданидом.кислота отгоняется при нагревокисляется до трехвалентного азотной кислотой; добавляется роданид и измеряется оптическая плотность полученного раствора при 450 - 480 нм, Предел обнаружения железа в адипиновой кислоте составляет 1 10 5 . Зтот способ наиболее близок к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту и поэтому выбран нами в качестве прототипа.Недостатком известного способа является его длительность (время проведения анализа около 10 ч), что делает этот способ неудобным для осуществления технологического контроля производства адипиновой кислоты.Целью настоящего изобретения является ускорение процесса определения железа в адипиновой кислоте,Для достижения поставленной цели предложен способ определения железа в адипиновой кислоте, состоящий в том, что адипиновую кислоту обрабатывают раствором хлористоводородной кислоты при массовом соотношении адипиновая кислота, хлористоводородная кислота (в пересчете на сухое) и вода равном 1:(О,ОЗ - 0,05):(1,2 - 1,4) в течение 8-12 мин при температуре кипения смеси, в горячий раствор вводят последовательно гидроксиламин, щелочной реэгент при малярном соотношении адипиновая кислота и щелочной реагент равном 1:(1,2- 1,9) и 1,10-фенантролин, охлаждают и измеряют оптическую плотность при 510 нм. и при 580 - ,620 нм.Заявляемый способ отличается от известного условиями переведения железа в активную форму, условиями комплексообразования железа (1) с цветореагентом и условиями фотометриравания окрашенных комплексов,Для ускорения процесса определения железа в адипиновой кислоте необходимо исключить отгонку пробы, но это вызывает значительные трудности. Кислота малорастворима в воде (15 г/дм при 20 С), что ограничивает величину навески и чувствительность определения железа. Она содержит нерастворимые примеси, мешающие измерениям оптической плотности. Железо в адипиновой кислоте находится в виде как двух-, так и трехвалентного, причем значительная часть - в неактивной форме, которая не взаимодействует с фотометрическими реагентами, Адипиновая кислота дает с ионами железа устойчивые бесцветные комплексы и при высокихконцентрациях разрушает окрашенныекомплексы железа с многими фотометрическими реагентами, Все это приводит к тому,что большинство известных фотометриче 20 ских реагентов на железо (11, 111) не представляется возможным использовать для определения примеси железа в адипиновойкислоте с требуемой чувствительностью ибез отгонки кислоты.В предлагаемом способе определенияжелеза создаются условия, обеспечивающие полное переведение его в активную форму, полное связывание в окрашенныекомплексы с выбранным фотометрическим реагентом (1,10-фенантролином) при переводе кислоты в хорошо растворимые соли,учет светопоглощения нерастворимымипримесями в адипиновой кислоте,Для переведения примеси железа в активную форму предложено нагревание смеси адипиновой кислоты с водным раствором хлористоводородной кислоты до растворения адипиновой кислоты и последующее кипячение полученного раствора. Азотная и серная кислотй не дают подобного эффекта, Чтобы при охлаждении полученного раствора адипиновая кислота снова не выпадала в осадок, предложено частично нейтрализовать ее до смеси одно- и двухзамещенных солей, которая одновременно служит буфером, регулирующим необходимую величину рН для реакции ионов железа с 1,10-фенантролином, Для учета светопоглощения нерастворимыми примесями в адипиновой кислоте предложено проводить два измерения оптической плотности - в максимуме поглощения комплексов железа при 510 нм и при 580 - 620 нм, где эти комплексы практически не поглощают свет,Нами найдено, что существует оптимальный оежим активирования железа в адипиновой кислоте (табл.1), Он соответствует весовому соотношению адипиновая кислоа, хлористоводородная кислота (в пересчете на сухое) и иода, равному 1:(0,03 - 0,05):(1,2-1,4), при нагревании в течение 8-12 мин при температуре. кипения смеси, В этих условиях относительная ошибка определения железа не превышает 8 (примеры 1-7). Ошибка определения железа возрастает при более низком и более высоком содержании воды, при низком содержанйи хлористоводородной кислоты, при недостаточном времени кипячения рас 50 твора (примеры 2 - 12). Содержание хлористоводородной кислоты и время кипячения раствора могут быть выше заявляемых (примеры 13, 14), однако в этих условиях выполнять анализ нецелесообразно.55 Количество щелочи, добавляемой к горячему раствору адипиновой кислоты, должно обеспечивать растворение этой кислоты при концентрации около 200 г/дмз после охлаждения раствора до комнатнойтемпературы. Оно составляет 1,2-1,9 моль аммиака, гидроксида натрия или гидроксида калия на 1 моль кислоты, что соответствует величине рН 5,2 - 6,2. Относительная ошибка определения железа при этом не превышает 6 (табл.2, примеры 1 - 6), Запредельное снижение расхода щелочи приводит к выпадению осадка адипиновой кислоты, запредельное повышение - к понижению выхода окрашенных комплексов (примеры 7,8).Для учета поглощения света нерастворимые примесями в адипиновой кислоте предложено кроме измерений оптической плотности при 510 нм дополнительно измерять ее при 580 - 620 нм, где комплексы железа практически не поглощают свет, а светопоглощение примесей примерно такое же,как и при 510 нм, Полезный сигнал рассчитывается как разность между указанными значениями оптической плотности, Необходимость в измерениях оптической плотности при двух значениях длины волны иллюстрируют данные, приведенные в табл.З,П р и м е р, Навеску эдипиновой кислоты (10 г) помещают в стакан вместимостью 50 см, добавляют 10 см воды и 2 см раствоз ра соляной кислоты (18%). Стакан с этой смесью нагревают на электроплитке до растворения адипиновой кислоть 1 и начала кипения раствора, кипятят в течение 10 мин, Добавляют 1 см раствора гидроксиламина сериокислого (10 Я и по каплям при перемешивании 10 см раствора аммиака (10 моль/дм ), Добавляют 1 см водного раствора 1,10-фенантролина солянокислого (0,02 моль/дм ), полученный раствор переносят в мерную колбу вместимостью 50 смз, охлаждают, добавляют воду до метки, Через 15 мин измеряют оптическую плотность этого раствора на спектрофотометре СФв кювете с толщиной слоя 5 см при 510 нм (А 1) и при 600 нм (А 2). Найдено: А 1 = 0,068, А 2 = 0,014, содержание железа - 2,9 10 5 фД (табл,Зпроба 1). Продолжительность определения железа составляет около 40 мин,Пример по поототипуНавеску адипиновой кислоты (40 г) помещают в фарфоровую чашку. и нагревают на песчаной бане до улетучивания кислоты. Чашку устанавливают в муфельную печь, нагретую до 200 С, и сжигают остаток кислоты, Повышают температуоу печи до 500 - 600 С и прокаливают в течение часа. В течение часа. В охлажденную чашку с золой добавляют 1 см раствора соляной кислотыз(37-",ь) и нагревают до растворения золы.Раствор переносят в мерную колбу вместимостью 100 см,здобавляют воду до метки, отбирают 20 см полученного раствора и 5 помещают его в мерную колбу вместимостью 50 см . Добавляют 0,25 см растворазазотной кислоты (25), нагревают до кипения и кипятят в течение 2 минут. Полученный раствор охлаждают, добавляют 0,5 см 10 раствора соляной кислоты (250,), 4 см расзтвора роданистого аммония (ЗОО,.) и воду до метки. Через 2 мин измеряют оптическую плотность этого раствора на спектрофотометре СФпри 480 нм в кювете с толщи ной слоя 5 см, Найдено: А = 0,031,содержание железа - 2,7 10 о (табл,З, проба 1). Время проведения анализа составляет около 10 ч.Данные, иллюстрирующие точность и 20. воспроизводимость метода, приведены в табл.З, из которой видно, что результаты определения железа известным и предлагаемым методом в разных пробах адипиновойкислоты совпадают. Преимущество предлагаемого способа 25 Формула изобретения Способ определения железа в адипиновой кислоте, включающий нагоевание анализи руемой пробы, обработку хлористоводородной кислотой, цветореагентом с последующим измерением оптической плотности раствора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью ускорения способа,45 анализируемую пробу адипиновой кислоты обрабатывают раствором хлористоводородной кислоты при массовом соотношении адипиновой кислоты, хлористоводородной кислоты .и воды. равном 1:(0,03 - 0,05);(,2-1,4), в тече 50 ние 8-12 мин при температуре кипения смеси, в горячий раствор вводят последовательно гидроксиламин, щелочной реагент, равном 1:(1,2 - 1,9), и 1,10-фенантролин, охлаждают и измеряют оптическую плотность полученного окрашенного раствора при 510 нм и 580 - 620 нм,определения железа в адипиновой кислоте состоит в меньшей продолжительности проведения анализа (около 40 мин) при сохранении высокой чувствительности (предел 30 обнаоужения - 1 10 ОР), Продолжительность определения железа по сравнению с известным способом сокращается примерно в 15 раз. Предлагаемый. способ можно использовать для технологического контро ля производства адипиновой кислоты.1779289 Таблица 1 Оптимальные условия переведения железа в активную форму, Навес.ка адипиновой кислоты - 10 г, содержание железа - 1,00 10 нейтрализация раствором аммиака (1,5 моль на 1 моль адипиновойкислоты),аблиц Оптимальные условия проведения реакции коплислоты - 10 г, содержание железа - 1,00 10ислота, хлористоводородная кислота (в пересчете н ксообразования, Навеска адипиновой10 1779289 Таблица 3 Результаты определения железа а адипиновой кислоте по ГОСТ 10558-80 и предлагаемым методом, т - продолжительность определения. п=5, Р=0,95. Составитель И.КалиниченкоТехред М.Моргентал Корректор Н,король Редактор Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 Заказ 4205 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5