PL223704B1 - Sposób oznaczania stężenia poli(chlorku diallilodimetyloamonowego) w roztworach wodnych - Google Patents

Sposób oznaczania stężenia poli(chlorku diallilodimetyloamonowego) w roztworach wodnych

Info

Publication number
PL223704B1
PL223704B1 PL406649A PL40664913A PL223704B1 PL 223704 B1 PL223704 B1 PL 223704B1 PL 406649 A PL406649 A PL 406649A PL 40664913 A PL40664913 A PL 40664913A PL 223704 B1 PL223704 B1 PL 223704B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
concentration
pdda
determination
poly
solution
Prior art date
Application number
PL406649A
Other languages
English (en)
Other versions
PL406649A1 (pl
Inventor
Dorota Ziółkowska
Oleksander Shyichuk
Original Assignee
Univ Technologiczno Przyrodniczy Im Jana I Jędrzeja Śniadeckich W Bydgoszczy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Univ Technologiczno Przyrodniczy Im Jana I Jędrzeja Śniadeckich W Bydgoszczy filed Critical Univ Technologiczno Przyrodniczy Im Jana I Jędrzeja Śniadeckich W Bydgoszczy
Priority to PL406649A priority Critical patent/PL223704B1/pl
Publication of PL406649A1 publication Critical patent/PL406649A1/pl
Publication of PL223704B1 publication Critical patent/PL223704B1/pl

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest sposób spektrofotometrycznego oznaczania stężenia poli(chlorku diallilodimetyloamonowego) w roztworach wodnych, przydatny do kontroli procesów uzdatniania wody oraz oczyszczania ścieków. Do spektrofotometrycznego oznaczania stężeń Poli(chlorku diallilodimetyloamonowego) w roztworach wodnych stosuje się wodny roztwór barwnika - Czerni Amidowej 10B. Porcję analitu o znanej objętości miareczkuje się barwnikiem w temperaturze pokojowej, stosując intensywne mieszanie oraz rejestrując w sposób ciągły absorbancję mieszaniny roztworów przy długości fali 600 - 650. Punkt końcowy miareczkowania odczytuje się z krzywej miareczkowania na podstawie położenia miejsca obniżenia absorbancji, a stężenie PDDA oblicza się z prostej zależności analitycznej. Zachowanie proponowanych warunków pomiaru umożliwia oznaczenie stężeń PDDA w zakresie od 0.01 mM wzwyż.

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób spektrofotometrycznego oznaczania stężenia poli(chlorku diallilodimetyloamonowego) w roztworach wodnych, przydatny do kontroli procesów uzdatniania wody oraz oczyszczania ścieków.
Polichlorek diallilodimetyloamonowy, w skrócie PDDA lub PDADMAC jest stosowany w przem yśle papierniczym jako dodatek zwiększający wytrzymałość produktu, jako flokulant w procesach oczyszczania ścieków [1] oraz jako odczynnik do usuwania substancji humusowych z wody [2]. Wyk orzystuje się go również w wielu procesach przemysłowych jako zagęszczacz, emulgator oraz stabilizator zawiesin [3-5].
Ustalenie optymalnych dawek PDDA w większości spośród wymienionych zastosowań jest zdeterminowane możliwością precyzyjnego oznaczania jego stężeń w roztworach. Szczególnej precyzji i niezawodności wymagają pomiary koncentracji PDDA stosowanego jako flokulant w procesie oczyszczania wody, ponieważ jako polimer syntetyczny nie jest on obojętny dla zdrowia. Dodatkowym warunkiem, jaki powinna spełniać metoda analizy tego polimeru w wodzie wodociągowej jest wysoka czułość, umożliwiająca oznaczanie pozostałości PDDA na poziomie mikrogramowym.
Stężenie PDDA w roztworze wodnym można oznaczyć wieloma metodami. Metodę opartą na pomiarze zawartości ogólnego węgla organicznego (Total Organie Carbon, TOC) cechuje brak selektywności [3.6]. Z kolei miareczkowanie potencjometryczne z elektrodą jonoselektywną, najczęściej wykorzystujące poliwinylosiarczan potasowy jako titrant [7, 8], może być realizowane nawet w roztworach barwnych i zawiesinach [1,8, 9]. Do ilościowego oznaczania kationowych polielektrolitów stosuje się także metodę koloidalnego miareczkowania z użyciem Błękitu Toluidynowego jako wskaźnika ([8, 9] w [7]). Zwiększenie dokładności tej analizy można uzyskać oznaczając punkt końcowy miareczkowania metodą konduktometryczną ([11] w [7]), turbidymetryczną ([12] w [7]), potencjometryczną z wykorzystaniem elektrod jonoselektywnych ([13-21] w [7]), fluorymetryczną ([23-26] w [7]) oraz woltamperometryczną ([27, 28] w [7]); obecnie szeroko stosowane są też strumieniowe detektory prądu [2, 10]. Tradycyjna metoda miareczkowania może być również uzupełniona techniką fluorescencyjnego znakowania analitu [11]. W przypadkach powstawania trwałych koloidalnych zawiesin na skutek tworzenia się par jonowych pomiędzy kationowym i anionowy polielektrolitem oznaczenie stężenia można przeprowadzić metodą turbidymetryczną [12-14]. Wśród metod oznaczania stężeń PDDA znajdują się ponadto izotermalna kalorymetria [15] czy też reflektometria [4], PDDA tworzy też połączenia z anionowymi barwnikami trifenylometanowymi, co daje możliwość jego oznaczania w roztworach wodnych metodą spektrofotometryczną [16].
Chociaż wymienione metody ilościowej analizy PDDA należą do technik o dość wysokim sto pniu zaawansowania, często dają zafałszowane wyniki. Np. w metodzie TOC rezultaty oznaczenia są uzależnione od obecności innych substancji organicznych w badanej próbce. Metoda koloidalnego miareczkowania z użyciem Błękitu Toluidynowego jako wskaźnika charakteryzuje się niską czułością i trudnym do określenia punktem końcowym miareczkowania. W przypadku turbidymetrii tworzenie kompleksów polimerowych zależy od wielu czynników, do których należą m.in. stosunek ładunków polielektrolitów, siła jonowa, pH, temperatura, stężenie polimeru, gęstości ładunku, masa molowa i struktura polimeru [17]. Z kolei spektrofotometryczne oznaczenie stężeń PDDA za pomocą barwników trifenylometanowych jest obarczone dość dużym błędem względnym, wynoszącym do 25% [16].
Przykład [16] Stężenie PDDA w roztworach wodnych oznaczano za pomocą Fioletu Pirokatechinowego, używając roztworu barwnika o stężeniu 1 · 10- M oraz roztworu polimeru o stężeniu 3 mg/dm . Żądane pH ustalano przy pomocy konwencjonalnych buforów lub 2M roztworu HCl. Pomiary absorbancji wykonano w temperaturze 20-22°C, w zakresie długości fali 380-650 nm, stosując kuwety o długości drogi optycznej 30 mm i tzw. ślepą próbę jako odnośnik. Stwierdzono, że wynik oznaczenia w dużym stopniu zależy od wyboru analitycznej długości fali, odczynu układu pomiarowego i stosunku stężeń polimeru i barwnika. Układ jest także wrażliwy na obecność dodatkowych mieszających się z wodą rozpuszczalników polarnych (aceton, etanol) oraz obcych elektrolitów. Ustalono, że optymalne warunki oznaczenia to: długość fali 590 nm, zakres pH od 9.5 do 10.5 oraz stężenie barwnika 4 · 10- M. Metoda pozwala na oznaczanie stężeń PDDA w zakresie od 0.10 do 1.00 mg/dm .
3
Czułość metody jest równa 0.1 mg/dm a bezwzględna wartość błędu wynosi od 6.2% dla roztworów o dużych stężeniach polimeru do 17.5% dla roztworów o stężeniach małych.
Z wymienionych wyżej powodów poszukiwanie czułej i niezawodnej metody analizy PDDA pozostaje wciąż aktualnym zadaniem. W niniejszym wniosku opisano możliwość zastosowania barwnika
PL 223 704 B1
Czerń Amidowa 10B do ilościowego oznaczania stężeń PDDA w roztworach wodnych. Proponowany odczynnik należy do barwników diazowych rozpuszczalnych w wodzie. Znajduje zarówno zastosowania technologiczne (barwienie szerokiej gamy materiałów syntetycznych oraz włókien naturalnych), jak i analityczne (w badaniach biochemicznych do barwienia białek [18, 19], w badaniach kryminalistycznych do wykrywania śladów krwi [20] itp.).
Istotą sposobu według wynalazku jest zastosowanie barwnika Czerń Amidowa 10B (nazwa wg IUPAC: 4-amino-5-hydroxy-3-[(4-nitrophenyl)azo]-6-(phenylazo)-2,7-Naphthalene disulfonic acid, disodium salt) o wzorze sumarycznym C22H14N6Na2O9S2, charakteryzowanego parametrami: C.l. 20470. CAS 1064-48-8, M = 616.49 g/mol, do spektrofotometrycznego oznaczania stężeń poli(chlorku dallilodimetyloamonowego) w roztworach wodnych.
Sposób oznaczania stężenia poli(chlorku diallilodimetyloamonowego) w roztworach wodnych polega na tym, że roztwór poli(chlorku diallilodimetyloamonowego) miareczkuje się wodnym roztworem barwnika Czerń Amidowa 10B. Sygnałem analitycznym jest objętość titranta, przy której występuje zmniejszenie absorbancji mieszaniny roztworów. Podstawę oznaczenia stanowi miareczkowanie próbki analitu zawierającego PDDA roztworem Czerni Amidowej 10B o określonym stężeniu, prowadzone w warunkach intensywnego mieszania z ciągłą rejestracją absorbancji roztworu przy długości fali 600-650 nm (optymalnie 620 nm). Punkt końcowy miareczkowania wyznacza się poprzez określenie położenia punktu zmniejszenia absorbancji na wykresie zależności A=f(Vbarwnika). Stężenie analitu wylicza się ze wzoru:
CPDDA = 2Vbarwnika ’ Cbarwnika/VPDDA (1) gdzie:
CPDDA - stężenie badanego roztworu PDDA [mM]
Vbarwnika - objętość Czerni Amidowej 10B w punkcie końcowym miareczkowania [cm ]
Cbarwnika - stężenie roztworu Czerni Amidowej 10B
VPDDA - objętość próbki roztworu PDDA pobranej do oznaczenia
Sposób jest odporna na obecność małych stężeń (do 1%) elektrolitów.
Czułość metody wynosi 0.01 mM.
Metoda wg wynalazku pozwala na dokonanie oznaczenia przy pomocy nieskomplikowanego przyrządu pomiarowego. Sposób cechuje się niskim stopniem komplikacji (wymaga użycia tylko jednego odczynnika - Czerni Amidowej 10B). Sposób cechuje się dużą czułością oraz stosunkowo szerokim zakresem pomiarowym (umożliwia oznaczanie stężeń PDDA od 0.01 mM wzwyż).
Wzór strukturalny poli(chlorku diallilodimetyloamonowego), (C8H16NCl)n
Wzór strukturalny barwnika Czerń Amidowa 10B.
Przykład realizacji wynalazku
Wodne roztwory PDDA o żądanych stężeniach otrzymano przez rozcieńczenie handlowego po3 li(chlorku diallilodimetyloamonowego) (M = 161.5 g/mol, C = 20%, d = 1.04 g/cm ) wodą destylowaną. Roztwór barwnika o stężeniu 0.1 mM otrzymano przez rozpuszczenie naważki Czerni Amidowej 10B (M = 616.49 g/mol) w wodzie destylowanej.
Oznaczenia wykonano w następujący sposób:
PL 223 704 B1
Do kuwety pomiarowej zaopatrzonej w mieszadło magnetyczne wprowadzano 15 cm badanego roztworu PDDA. Kuwetę umieszczano w przystawce Ti spektrofotometru Spekol 10. Próbkę miareczkowano roztworem Czerni Amidowej 10B przy długości fali 620 nm wobec próby pierwotnej w temperaturze pokojowej. Barwnik dozowano porcjami o objętości 0.1 cm z częstotliwością 1/60 sek., a w obszarze punktu końcowego z częstotliwością 1/180 sek.
Z krzywej miareczkowania (A=f(Vbarwnika)) odczytywano położenie punktu końcowego, a następnie na podstawie równania (1) obliczano stężenie analitu.
Względny błąd oznaczenia (δ, %) obliczano ze wzoru:
δ = (C0-Cexp) * 100/C0 (2) gdzie:
C0, mM - rzeczywiste stężenie PDDA w roztworze analitu,
Cexp, mM - stężenie PDDA wyznaczone doświadczalnie.
P R Z Y K Ł A D 1
Wyniki oznaczenia stężenia PDDA w roztworze o stężeniu 0.08 mM, przedstawiono na wykresie
- fig. 1
C0, mM Vbarwnika, cm Cexp, mM δ, %
0,0800 6,25 0,0833 -4.1
P R Z Y K Ł A D 2
Wyniki oznaczenia stężenia PDDA w roztworze o stężeniu 0.04 mM, przedstawiono na wykresie - fig. 2
C0, mM Vbarwnika, cm Cexp, mM δ,%
0,0400 3,15 0,0420 -5,0
P R Z Y K Ł A D 3
Wyniki oznaczenia stężenia PDDA w roztworze o stężeniu 0.02 mM, przedstawiono na wykresie - fig. 3
C0, mM Vbarwnika, cm3 Cexp, mM δ, %
0,0200 1,75 0,0233 -16,5
P R Z Y K Ł A D 4
Wyniki oznaczenia stężenia PDDA w roztworze o stężeniu 0.01 mM, przedstawiono na wykresie - fig. 4
C0, mM Vbarwnika, cm Cexp, mM δ, %
0,0100 0,85 0,0113 -13,0
LITERATURA
[1] Hou Sijian, Ha Runhua, The Electrochemical Analysis of Cationic Water Soluble Polymer, Eur. Polym. J., Vol. 34, No. 2, 283-286, 1998
[2] Sang-Kyu Kam, John Gregory, The Interaction Of Humic Substances with Cationic Polyelectrolytes, Wat. Res., Vol. 35, No. 15, 3557-3566, 2001
[3] Chalothorn Soponvuttikul, John F. Scamehorn and Chintana Saiwan, Aąueous Dispersion Behavior of Barium Chromate Crystals: Effect of Cationic Polyelectrolyte, Langmuir, 19, 4402-4410, 2003
[4] lonel Popa, Brian P. Cahill, Plinio Maroni, Georg Papastavrou, Michał Borkovec. Thin adsorbed films of a strong cationic polyelectrolyte on silica substrates, Journal of Colloid and Interface Science, 309 28-35, 2007
[5] Yu-Jen Shin, Chia-Chi Su, Yun-Hwrei Shen, Dispersion of aqueous nano-sized alumina suspensions using cationic polyelectrolyte, Materials Research Bulletin, 41, 1964-1971, 2006
[6] Etsuo Kokufuta, Katsufumi Takahashi, Adsorption of Poly(diallyldimethy lammonium chloride) on Colloid Silica from Water and Salt Solution, Macromolecules, 19, 351 -354, 1986
PL 223 704 B1
[7] Takashi Masadome, Toshihiko Imato, Use of marker ion and cationic surfactant plastic membrane electrode for potentiometric titration of cationic polyelectrolytes, Talanta, 60, 663-668, 2003
[8] Takashi Masadome, Toshihiko Imato, Potentiometric titration of anionie polyelectrolytes using a cationic surfactant solution as a titrant and a titrant-sensitive plasticized poly(vinvl chloride) membrane electrode, Fresenius J. Anal. Chem.. 358 : 538-540, 1997
[9] Alexander I. Petrov Alexei A. Antipov and Gleb B. Sukhorukov, Base-Acid Equilibria in Polyelectrolyte Systems: From Weak Polyelectrolytes to Interpolyelectrolyte Complexes and Multilayered Polyelectrolyte Shells, Macromolecules, 36, 10079-10086, 2003
[10] Yuguo Cui,Robert Pelton, Howard Ketelson. Shapes of Polyelectrolyte Titration Curves. 2. The Deviant Behavior of Labile Polyelectrolytes, Macromolecules, 41,8198-8203, 2008
[11] Andrew T. Horvath, A. Elisabet Horvath, Tom Lindstrom. Lars Wagberg, Adsorption of Highly Charged Polyelectrolytes onto an Oppositely Charged Porous Substrate, Langmuir, 24, 7857-7866, 2008
[12] J. Kotz, I. Bogen, Th. Heinze, U. Heinze, W.-M. Kulicke, S. Lange, Peculiarities in the physico-chemical behaviour of non-statistically substituted carboxymethylcelluloses, Colloids and Surfaces, A: Physicochemical and Engineering Aspects, 183-185, 621 -633, 2001
[13] Heide-Marie Buchhammer, Mandy Mende, Marina Oelmann, Formation of mono-sized polyelectrolyte complex dispersions: effects of polymer structure, concentration and mixing conditions, Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects, 218, 151 -159, 2003
[14] Y-P. Wen, P. L. Dubin, Potentiometric Studies of the Interaction of Bovine Serum Albumin and Poly(dimethyldiallylammonium chloride), Macromolecules, 30, 7856-7861, 1997
[15] Xianhua Feng, Marc Leduc, Robert Pelton, Polyelectrolyte complex characterization with isothermal titration calorimetry and colloid titration, Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects, 317, 535-542, 2008
[16] T. V. Antonova, V. I. Vershinin, Yu. M. Dedkov, Use of Triphenylmethane Dyes for the Spectrophotometric, Determination of Polymer Flocculants in Aqueous Solutions, Journal of Analytical Chemistry, Vol. 60, No. 3, 247-251,2005
[17] Fabien Brand, Flerbert Dautzenberg, Structural Analysis in Interpolyelectrolyte Complex Formation of Sodium Poly(styrenesulfonate) and Diallyldimethylammonium Chloride-Acrylamide Copolymers by Viscometry, Langmuir, 13, No. 11, 1997
[18] C. R. Yonan, P. T. Duong, F. N. Chang, High-effciency staining of proteins on different blot membranes, Analytical Biochemistry, 338, 159-161, 2005
[19] Burcu Okutucu, Ayse Dinęer, Omer Habib, Figen Zihmoglu, Comparison of five methods for determination of total plasma protein concentration, J. Biochem. Biophys. Methods, 70, 709-711, 2007
[20] R. Lawley, Application of Amido Black Mixture for the Development of Blood-based Fingerprints on Human Skin, Journal of Forensic Identification, Vol. 53, No. 4, 404-408, 2003.

Claims (3)

  1. Zastrzeżenia patentowe
    1) Sposób oznaczania stężenia poli(chlorku diallilodimetyloamonowego) w roztworach wodnych, znamienny tym, że roztwór poli(chlorku diallilodimetyloamonowego) miareczkuje się wodnym roztworem barwnika Czerń Amidowa 10B.
  2. 2) Sposób wg zastrz. 1, znamienny tym, że miareczkowanie prowadzone jest w warunkach intensywnego mieszania z ciągłą rejestracją absorbancji roztworu przy długości fali w zakresie od 600 do 650 nm.
  3. 3) Sposób wg zastrz. 1, znamienny tym, że sygnałem analitycznym jest objętość titranta, przy której występuje zmniejszenie absorbancji mieszaniny roztworów.
PL406649A 2013-12-23 2013-12-23 Sposób oznaczania stężenia poli(chlorku diallilodimetyloamonowego) w roztworach wodnych PL223704B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL406649A PL223704B1 (pl) 2013-12-23 2013-12-23 Sposób oznaczania stężenia poli(chlorku diallilodimetyloamonowego) w roztworach wodnych

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL406649A PL223704B1 (pl) 2013-12-23 2013-12-23 Sposób oznaczania stężenia poli(chlorku diallilodimetyloamonowego) w roztworach wodnych

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL406649A1 PL406649A1 (pl) 2015-07-06
PL223704B1 true PL223704B1 (pl) 2016-10-31

Family

ID=53492708

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL406649A PL223704B1 (pl) 2013-12-23 2013-12-23 Sposób oznaczania stężenia poli(chlorku diallilodimetyloamonowego) w roztworach wodnych

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL223704B1 (pl)

Also Published As

Publication number Publication date
PL406649A1 (pl) 2015-07-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Dukhin et al. Zeta-potential measurements
Ali et al. Potentiometric determination of iron in polluted water samples using new modified Fe (III)-screen printed ion selective electrode
Ehala et al. Determination of stability constants of valinomycin complexes with ammonium and alkali metal ions by capillary affinity electrophoresis
Pei et al. Tunable resistive pulse sensing (TRPS)
Maldonado et al. A multiparameter colloidal titrations for the determination of cationic polyelectrolytes
PL223704B1 (pl) Sposób oznaczania stężenia poli(chlorku diallilodimetyloamonowego) w roztworach wodnych
Masadome Determination of cationic polyelectrolytes using a photometric titration with crystal violet as a color indicator
Galović et al. Application of a new potentiometric sensor for determination of anionic surfactants in wastewater
KR101346660B1 (ko) 칼륨이온 농도 검출 방법 및 검출 키트
Guinovart et al. Sulphate-selective optical microsensors: overcoming the hydration energy penalty
PL224327B1 (pl) Sposób oznaczania stężenia poli (chlorku diallilodimetyloamonowego) w roztworach wodnych
CN103852500B (zh) 一种用pH电极实时测定气体pH值的方法
PL217871B1 (pl) Sposób oznaczania stężenia poli(chlorku diallilodimetyloamonowego) w roztworach wodnych
Cardwell et al. Determination of ammonia in waste waters by a differential pH method using flow injection potentiometry and a nonactin-based sensor
Masadome et al. End-point detection of the potentiometric titration of anionic polyelectrolytes using an anionic surfactant-selective plasticized poly (vinyl chloride) membrane electrode and an anionic surfactant as a marker ion
RU2617347C2 (ru) Способ одновременной оценки потенциала доннана в восьми электромембранных системах
US20170191975A1 (en) Method for Measuring Polymer Concentration in Water Systems
CN103743740B (zh) 蒸汽干度测定方法及装置
Masadome et al. Determination of anionic polyelectrolytes using a photometric titration with crystal violet as a color indicator
Lindquist et al. New sensor system for drinking water quality
Sirén et al. Process control and drug analysis with an on-line capillary electrophoresis system
Naik Principle and applications of ion selective electrodes-an overview
Prest et al. Inorganic arsenic and selenium determination using miniaturised isotachophoresis
PL237752B1 (pl) Sposób ilościowego oznaczania poli(chlorku diallilodimetyloamonowego) w roztworach wodnych o średnich i dużych stężeniach
PL236990B1 (pl) Sposób ilościowego oznaczania poli(chlorku diallilodimetyloamonowego) w roztworach wodnych