Лабораторная работа №9

ИЗМЕРЕНИЕ МАССОВОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ ФЕНОЛОВ

ОБЩИХ И ЛЕТУЧИХ ФЛУОРИМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ В ПРОБАХ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ, ВОДЫ ПОВЕРХНОСТНЫХ И ПОДЗЕМНЫХ ИСТОЧНИКОВ ВОДОПОЛЬЗОВАНИЯ

Характеристика метода.

Флуориметрический метод измерения массовой концентрации фенолов основан на извлечении фенолов из воды бутилацетатом, реэкстракции их в водный раствор гидроксида натрия и измерении массовой концентрации на анализаторе "Флюорат-02" по интенсивности флуоресценции фенолов после подкисления реэкстракта. В процессе измерения происходит возбуждение флуоресценции фенолов, ее регистрация и автоматическое вычисление концентрации фенола при помощи градуировочной характеристики, заложенной в памяти анализатора.

Физико-химические и токсикологические свойства фенолов.

Фенолы являются производными ароматических углеводородов, в которых один или несколько атомов водорода в ядре замещены на гидроксильные группы. Все фенолы обладают кислотными свойствами, в водных растворах едких щелочей образуют соли - феноляты, которые легко гидролизуются водой и разлагаются кислотами (даже угольной), выделяя свободные фенолы. На воздухе фенолы постепенно окисляются, приобретая розовую, красную или темную окраску. Токсическое действие фенолов: одноатомные фенолы - сильные нервные яды, вызывающие общее отравление организма, при попадании на кожу действуют прижигающее. Высшие члены ряда (например, тимол) в производственных условиях малоопасны. Многоатомные фенолы могут быть причиной кожных заболеваний, при длительном поступлении в организм способны угнетать ферменты, в первую очередь окислительного процесса, иногда действуют как разобщители дыхания и фосфорилирования. Продукты окисления фенолов менее токсичны. Фенолы относятся к веществам 4-го класса опасности. ПДК фенола в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования составляет 0,001 мг/дм³ в питьевой воде 0,001 мг/дм³.

Цель работы. Изучить теоретические основы флуориметрических методов анализа, этапы проведения экстракции как метода извлечения веществ из раствора. Освоить устройство (привести оптическую схему прибора) и принцип действия анализатора жидкости «Флюорат – 02». Провести измерения массовой концентрации фенолов (общих и летучих) в выданных для анализа пробах воды флуориметрическим методом на анализаторе жидкости «Флюорат – 02».

Реактивы:

Вода дистиллированная ГОСТ 6709

Бутиловый эфир уксусной кислоты ГОСТ 22300

(бутилацетат), х.ч.

Соляная кислота, х.ч. ГОСТ 3118

Натрия гидроксид, х.ч. ГОСТ 4328

Стандартный раствор фенола с концентрацией 1 мг/л готовят следующим образом: растворяют 1,00 г фенола в свежеперегнанной и охлажденной воде в мерной колбе вместимостью 1 л и разбавляют до метки этой же водой. Этот стандартный раствор можно использовать в течение 30 дней с момента приготовления.

Оборудование:

Анализатор жидкости «ФЛЮОРАТ-02» с комплектом светофильтров. Стаканы лабораторные термостойкие вместимостью 50, 100, 500 мл. Колбы конические вместимостью 100 мл (2 шт.) Мерные колбы вместимостью 100 мл (2 шт.) Цилиндры мерные вместимостью 50 мл (2 шт.) Воронки делительные вместимостью 150 мл (2 шт.) Бумага индикаторная универсальная.

Оптическая схема спектрофлюориметрического анализатора «ФЛЮОРАТ-02-ПАНОРАМА»

1 – ксеноновая лампа - источник света канала возбуждения;

2 – объектив со светофильтрами;

3 – светоделительная пластина;

4 – фотоприемник опорного канала;

5 – светофильтр канала регистрации;

6 – фотоприемник канала регистрации;

7, 8, 9 – оптический кабель (световод);

10 – зеркало канала регистрации.

Приготовление градуировочных растворов

Для построения градуировочного графика пипеткой отбирают соответственно: 1,25; 2,50; 5,00; 12,50 мл стандартного раствора фенола с концентрацией 1 мг/л в мерные колбы вместимостью 25,00 мл. Доводят объемы растворов в колбах до метки дистиллированной водой. Все приготовленные растворы обрабатывают как описано ниже.

В делительную воронку вместимостью 150 мл помещают 10 мл градуировочного раствор начиная с наименьшей концентрации, добавляют 10 мл бутилацетата и проводят экстракцию в течение 30 с. Водный (нижний) слой отбрасывают, а к органическому слою пипеткой добавляют 10 мл раствора гидроксида натрия и проводят реэкстракцию в течение 30 с. Нижний слой помещают в сухой стаканчик вместимостью 50 мл и добавляют по каплям раствор соляной кислоты, перемешивая и контролируя рН раствора при помощи универсального индикатора. Требуемое значение рН 3 – 6.

Одновременно готовят аналогичным фоновый раствор, используя для этого вместо раствора фенола 10 мл дистиллированной воды.

Градуировка анализатора и контроль стабильности градуировочной характеристики.

Градуировку осуществляют путем измерения сигналов флуоресценции фонового раствора (раствор 1) и приготовленных растворов фенола, включая исходный стандартный раствор с концентрацией 1 мг/л.

Для модификаций "Флюорат-02-1" и "Флюорат-02-3".

Установку режима "Фон" производят при помощи раствора 1, а установление параметра "А" в режиме "Градуировка" (нажатием клавиши "Г") - при помощи градуировочных растворов. Параметр "С" задается равным 1,000. Допускается вводить известное значение множителя с "А" клавиатуры прибора.

Для модификаций "Флюорат-02-2М" и "Флюорат-02-3М"

Входят в меню "Градуировка", устанавливают С₀ = 0 и С₁ = 0,05, 0,1, 0,2, 0,50,1,00. Значение параметра "J0" устанавливают по раствору 1, а "J1" - по растворам фенола. При этом значения параметров "С2" - "С6" и "J2" - "J6" должны быть равны нулю.

Градуировка признается стабильной, если различие между измеренным и заданным значением концентрации фенола в смесях не превосходит 10% в диапазоне 1,0 - 0,2 мг/л и 20% при меньших концентрациях. При несоответствии полученных результатов указанным нормативам процесс градуировки повторяют.

Выполнение измерений

Для выполнения анализа отбирают аликвотную порцию воды, объем которой регулируют в зависимости от предполагаемого значения концентрации согласно рекомендациям табл. 9.1.

Градуировочный график для определения фенолов в диапазоне концентраций 0,01 – 0,1 мг/л

Экстракция фенолов из воды. В делительную воронку вместимостью 150 мл помещают 100 мл анализируемой пробы воды, затем приливают бутилацетат (см. таблицу 1). Содержимое воронки перемешивают в течение 30 с путем ее переворачивания. После отстаивания и разделения нижний (водный) слой отбрасывают, а к верхнему (органическому) добавляют 5 или 10 мл реэкстрагента - раствора гидроксида натрия (объем приведен в табл. 1) и проводят реэкстракцию в течение 30 с. Нижний (водный) слой помещают в сухой стаканчик вместимостью 50 мл и добавляют по каплям 5М раствор соляной кислоты. Перемешивают и контролируют рН раствора после добавлении каждой капли при помощи универсального индикатора. Требуемое значение рН 3 - 6. Обработанная таким способом проба готова к проведению измерений массовой концентрации фенолов.

Таблица 9.1 – Рекомендуемые объемы проб воды, экстрагента и реэкстрагента и степень концентрирования (N) в зависимости от предполагаемой концентрации фенолов

Диапазон измеряемых концентраций, мг/л	Объем, мл			K
	пробы	экстрагента	реэкстрагента
0,0005-0,01	250	25	5	50
0,01-0,1	100	10	10	10
0,1-1,0	10	10	10	1

Измерение массовой концентрации фенолов. Измеряют не менее двух раз массовую концентрацию фенолов в полученном растворе в режиме "Измерение" и находят среднее арифметическое. Полученные значения записывают в журнал.

Обработка результатов измерений. Массовую концентрацию фенолов в пробе воды вычисляют по формуле:

Х = (С_изм - С_хол ) * Q / K, где Х - концентрация фенолов в анализируемой пробе воды, мг/л; С_изм - измеренная концентрация фенолов в растворе, полученном из анализируемой пробы, мг/л; C_хол - измеренная концентрация фенолов в растворе, полученной из холостой пробы, мг/л; K - степень концентрирования (табл. 9.1); Q - разбавление пробы; если пробу не разбавляют, то Q = 1.Если «холостую» пробу не готовят, то полагают С_хол = 0.

Формулируют вывод о качестве анализируемой воды.