Исследование условий определения концентрации сульфата натрия в ваннах крашения кислотными красителями методом высокочастотного титрования

В основе определения концентрации сульфата натрия в ваннах крашения кислотными красителями лежит следующая реакция:

Na ₂ SO ₄ + Ba(CH ₃ COO) ₂ = 2 CH ₃ COONa + BaSO ₄

3.5.1. Расчет объема пробы

Расчет объема пробы проводим по закону эквивалентности

  C_пр.  V_пр. = C_титр. V_титр.,

где C_пр. и C_титр. = концентрация сульфата натрия в анализируемом растворе и концентрация ацетата бария соответственно, моль/л

      V_пр. и V_титр.  - объем пробы анализируемого раствора и объем ацетата бария в конечной точке титрования соотвотственно,мл.

Концентрация ацетата бария составляет ~ 0.25 моль/л.Задаемся объемом титранта в конечной точке титрования =5.00 мл. Концентрация сульфата натрия в модельной ванне крашения кислотным красным составляет ~ 0.05 моль/л. Тогда V_пр=(0.25 5.00)/0.05=25.0 мл. Выбираем объем пробы 25.00 мл.

Для кислотного антрахинонового ярко-зеленого концентрация сульфата натрия ~ 0.07 моль/л. Поэтому V_пр=(0.25 5.00)/0.07=17.8мл. Выбираем объем пробы = 20.00 мл.

Установление концентрации титранта

Концентрацию ацетата бария устанавливают путем титрования. Для этого в стаканчик для титрования наливают из бюретки 25.00 мл раствора серной кислоты с известной концентрацией С(H₂SO₄)=0.05000 моль/л, доливают дистиллированную воду до уровня 2-3мм выше уровня электродов, помещают в анализируемый раствор размешиватель. В ячейку для титрования вставляют стакан, ручкой “грубо” устанавливают стрелку микроамперметра в положение “0”, ставят чувствительность прибора на “4”, включают магнитную мешалку, регулируя частоту вращения размешивателя таким образом, чтобы глубина образующейся на поверхности раствора воронки была не менее 3 мм, но не опускалась ниже уровня электрода. Бюретку для титрования заполняют раствором ацетата бария и начинают титровать, добавляя по 0.50 мл титранта (а в близи точки эквивалентности по 0.20 мл для более точного построения кривых титрования), и фиксируя изменения показаний прибора в процессе титрования. Проводят 4 параллельных определения. По результатам титрования строят кривые титрования в координатах “сила тока, мкА – объем титранта, мл”, пример одной из которых представлен на рис. 10.

 

Рис. 10. Кривая потенциометрического титрования Ba(CH ₃ COO) ₂ стандартным раствором Н ₂ SO ₄

Объем титранта в конечной точке титрования определяют путем нахождения точки пересечения линейных участков кривой титрования. Как видно из рис. 10, среднее значение V _ктт =5.02мл.

Молярную концентрацию титранта рассчитывают на основе закона эквивалентности по формуле: С Ва(CH3COO) 2 = С NaOH V_пр /V _КТТ

Где С H₂SO₄– концентрация стандартного расвора серной кислоты, моль/л;

V_пр иV _ктт - объем пробы стандартного раствора Н ₂ SO ₄ раствора и объем титранта в конечной точке титрования соответственно, мл.

С Ва(CH3COO) 2 = (0.0500 х 25, 00)/5.020 = 0.02488моль/л.

3.5.3. Проверка правильности результатов определений

Проверку правильности результатов определений проводят путем анализа модельных ванн крашения кислотными красителями с известными концентрациями содержащегося в них сульфата натрия. Для для кислотного красного действительное значение а _к.к =7.350 г/л, а для кислотного антрахинонового ярко-зеленого а _к.з. =10.03 г/л.

Анализируемый раствор модельной ванны крашения кислотным красным отбирают с помощью пипетки в объеме 25.00 мл (для кислотного антрахинонового ярко-зеленого в объеме 20.00 мл) и помещают в стаканчик для титрования, далее проводят титрование аналогично описанному в разделе 3.5.2., при этом стрелку микроамперметра устанавливают в положение «50» во избежании зашкаливания, а чувствительность прибора повышают до «2». Проводят 3 параллельных определения. По результатам титрования строят кривые титрования, пример одной из которых представлен на рис.11. по полученным кривым определяем объем титранта, пошедшего на титрование анализируемого модельного раствора.

Концентрацию сульфата натрия рассчитываем по формуле:

С Na ₂ SO _{4 .} =С _{Ва(CH3COO) 2} М Na ₂ SO ₄ V _ктт /V_пр.

Результаты определения концентрации сульфата натрия в модельных ваннах крашения кислотным красным представлены в табл. 11, а  кислотным антрахиноновым ярко-зеленым в табл.12.

 

Табл.. 11

V КТТ, мл	5.25	5.30	2.40
C Nа2SO4,г/л	7.419	7.489	7.631

 

Табл.12

V КТТ, мл	5.70	5.80	5.50
C Nа2SO4,г/л	10.14	10.07	9.98

 

    Была проведена математическая обработка результатов определения концентрации сульфата натрия в модельных ваннах крашения кислотными красителями, результаты которой представлены в табл. 11.1 и 12. 1 соответственно.

Табл. 11.1.

С, г/л	n	Sr	δ, г/л	С-δ…….С+δ (Р=0.95)
7.51	3	0.014	0.27	7.24….7.78

Т. к. относительная ошибка определений составляет 2.18%, а t_эксп. < t_табл. (2.566<4.303), результат определения может считаться правильным, а расхождение между средним и действительным значениями обусловлено только случайными погрешностями

Табл. 12.1.

С, г/л	n	Sr	δ, г/л	С-δ…….С+δ (Р=0.95)
10.06	3	0.0065	0.14	9.92….10.20

 

Поскольку относительная ошибка определений составляет 0.30%, а t_эксп. < t_табл. (2.103<4.303), результат определения может считаться правильным, а расхождение между средним и действительным значениями обусловлено только случайными погрешностями.

 

Определения концентрации сульфата натрия в технологических ваннах крашения кислотными красителями методом высокочастотного титрования.

Методика определения концентрации сульфата натрия описана в разделе 3.5.3. Результаты определений сульфата натрия в технологической красильной ванне кислотного красного и их математическая обработка представлены в табл. 13 и табл. 13.1.соответственно.

Результаты определений сульфата натрия в технологической к ванне крашения кислотным антрахиноновым ярко-зеленым и их математическая обработка представлены в табл. 14 и табл. 14.1. соответственно.

Табл.. 13

V КТТ, мл	4.50	4.40	4.60
C Nа2SO4,г/л	6.37	6.42	6.28

 

Табл. 13.1.

С, г/л	n	Sr	δ, г/л	С-δ…….С+δ (Р=0.95)
6.36	3	0.011	0.18	6.18….6.54

 

Табл.. 14.

V КТТ, мл	6.58	6.65	6.62
C Nа2SO4,г/л	11.62	11.74	11.69

 

Табл. 14.1.

С, г/л	n	Sr	δ, г/л	С-δ…….С+δ (Р=0.95)
11.68	3	0.005	0.16	11.52…..11.84

 

 

ВЫВОДЫ

1. Исследование условий определения кислотных красителей в ваннах крашения методом прямой фотометрии показало, что

- определение кислотного красного красителя необходимо проводить со светофильтром, имеющим λ_max=490нм, а кислотного антрахинонового ярко-зеленого со светофильтром при λ_max=590 нм;

- градуировочный график для кислотного красного линеен в интервале концентраций от 0.0048 до 0.0244 г/л и стабилен во времени, градуировочный график для кислотного антрахинонового ярко-зеленого линеен в интервале концентраций от 0.0045 до 0.0224 г/л и также стабилен во времени;

- при определении концентрации кислотного красного и кислотного антрахинонового ярко-зеленого ~ 0.2 г/л пробы необходимо разбавить в 20 и 10 раз соответственно;

- Проверка правильности результатов определений показала отсутствие систематических погрешностей; относительная ошибка определений Δ_отн = 1.31% при определении кислотного красного и Δ_отн=2.23% при определении кислотного антрахинонового ярко-зеленого.

- При определении красителей воспроизводимость можно считать удовлетворительной, т. к. относительное стандартное отклонение S_r<0.0045

2. Исследование условий определения содержания уксусной кислоты в ваннах крашения кислотными красителями методом полуавтоматического потенциометрического титрования показало, что

- при концентрации титранта (раствора гидроксида натрия)~ 0.9моль/л объем пробы титруемого раствора красильной ванны должен составлять 25.00 мл при содержании уксусной кислоты в интервале концентраций от 0.4 до 0.7 г/л;

- автоматическое титрование необходимо проводить до Е=-15 мВ;

- проверка правильности результатов определений показала отсутствие систематических погрешностей, относительная ошибка определений Δ_отн=2.17% при определении кислотного красного и Δ_отн=0.38% при определении кислотного антрахинонового ярко-зеленого.

- воспроизводимость результатов определений можно считать хорошей, т. к. относительное стандартное отклонение S_r=0.026

 

3.  Исследование условий определения содержания сульфата натрия в ваннах крашения кислотными красителями методом высокочастотного титрования показало, что:

- объем пробы титруемого раствора при концентрации тиранта С[Ва(CH₃COO)₂] ~ 0.25 г/л составляет 25.00 мл;

-  проверка правильности результатов определений показала отсутствие систематических погрешностей; относительная ошибка определения Δ_отн=2.18% при определении кислотного красного и Δ_отн=0.31% при определении кислотного антрахинонового ярко-зеленого.

- воспроизводимость результатов определений можно считать хорошей, т. к. относительное стандартное отклонение S_r≤0.014.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.

1. Булушева Н.Е., Лабораторный практикум по химическим технологиям волокнистых материалов, М.,1986.

2. Быкова Л.Н., Новиков А.В., Чеснокова О.Я., Аналитическая химия, М., МГТУ им. Косыгина,2002.

3. Кричевский Г.Е, Корчагин Н.В., Химические технологии текстильных материалов, М., 1985.

4. Степанов Б.И., Введение в химию и технологию органических красителей, М., Химия, 1977.

5. Методическая разработка к лабораторным работам по курсу “Аналитическая химия”, часть 1 “Электрохимические методы анализа”, М., РИО МГТА,1993.

6. Методическая разработка к лабораторным работам по курсу “Аналитическая химия”, раздел “Контроль загрязнений окружающей среды” под редакцией Быковой Л.Н.. М., РИО МГТА,1992.

7. Методическая разработка к лабораторным работам по курсу “Аналитическая химия”, раздел “Титриметрические методы анализа с физико-химическими способами установления конечной точки титрования” под редакцией Быковой Л.Н.. М., РИО МГТА,1993.