Результаты и их обсуждение

Результаты и их обсуждение. Исследование условий фотометрического определения красителя в ванне крашения кислотными красителями. 3.1.1. Выбор светофильтра.

Для выбора светофильтра в одну кювету заливали анализируемый раствор ванны, а в другую – кювету сравнения – дистиллированную воду и измеряли оптическую плотность раствора ванны А со всеми светофильтрами.

Результаты измерений зафиксированны в табл. 1. ТАБЛ. 1. ,нм 315 364 400 440 490 540 590 670 750 870 980 Ак.к. - 0.190 0.180 0.220 0.500 0.270 0.020 0.020 - - - Ак.з. - 0.235 0.195 0.105 0.252 0.220 0.435 0.305 0.245 - - По результатам, представленным в табл. 1, построили зависимость оптической плотности А от длины волны л для кислотного красного (1) и кислотного антрахинонового ярко-зеленого (2) (рис. 6). Рис. 6. Спектры поглощения кислотного красного (1) и кислотного антрахинонового (2) красителей.

Как видно из табл. 1 и рис. 6, определение в ванне крашения кислотным красным необходимо проводить при длине волны, соответствующей максимуму поглощения анализируемого раствора, т. е. =490нм, а кислотным антрахиноновым ярко-зеленым при =590 нм. 3.1.2. Построение градуировочного графика, установление интервала его линейности и стабильности во времени Для приготовления серии стандартных растворов необходимо взять 5 мерных колб вместимостью 50.00 мл, в каждую из которых поместить соответственно 1.00, 2.00, 3.00, 4.00 и 5.00 мл раствора кислотной ванны крашения с известной концентрацией и довести до метки дистиллированной водой. Расчет концентрации красителя в каждой колбе проводится по формуле Ci = Cкр-ля Vi/Vк, где Скр-ля – известная концентрация красителя (для кислотного красного – 0.2440 г/л; для кислотного антрахинонового ярко-зеленого - 0.2240г/л), Vi – объем пробы красителя, мл. Vк – объем мерной колбы, мл. Затем измеряется оптическая плотность (А) полученных стандартных растворов поочередно при выбранном свтофильтре (см. раздел 3.1.1.). Аналогичные измерения проводятся спустя неделю для проверки стабильности градуировочного графика во времени.

Используя метод наименьших квадратов строим градуировочный график.

Данные для построения градуировочного графика для кислотного красного представлены в табл. 2, а градуировочный график - на рис.7. ТАБЛ. 2. Сi, г/л 0.0048 0.0097 0.0146 0.0195 0.0244 А1 11.09.2002г. 0.175 0.300 0.500 0.610 0.790 А2 18.09.2002г. 0.170 0.290 0.430 0.600 0.750 Рис 7. Градуировочный график для кислотного красного Данные для построения градуировочного графика кислотного антрахинонового ярко-зеленого представлены в табл. 3. Градуировочный график представлен на рис. 8. ТАБЛ. 3. Сi, г/л 0.0045 0.0090 0.0134 0.0179 0.0224 А1 11.09.2002г. 0.025 0.075 0.125 0.155 0.238 А2 18.09.2002г. 0.049 0.973 0.135 0.171 0.218 Рис. 8. Градуировочный график для кислотного антрахинонового ярко-зеленого Как видно из рис. 7, градуировочный график кислотного красного линеен в интервале концентраций от 0.0048 г/л до 0.0244 г/л и стабилен во времени.

Анализируя рис. 8, делаем вывод, что график кислотного антрахинонового ярко-зеленого линеен в интервале концентраций от 0.0045 г/л до 0.0224 г/л и стабилен во времени. Были рассчитаны коэффициенты для уравнений градуировочных графиков: А = аС + в. Для кислотного красного: а=39,828, в=0.00023, r=0.9910. А = 36.83С + 0.00023. Для кислотного антрахинонового ярко-зеленого: а=9.5900, в=0.0007, r=0.9907. А = 9.59С = 0.0007. Коэффициенты коррелляции r больше 0.99. Следовательно, полученные градуировочные графики можно использовать для количественных определений. 3.1.3. Расчет разбавления пробы Концентрация красителя модельного раствора красильной ванны приближенно составляет С ~ 0.2 г/л. При определении кислотного красного середине градуировочного графика соответствует концентрация Скр.= 0.012г/л. Чтобы при разбавлении модельного раствора ванны крашения кислотного красного попасть на середину градуировочного графика, пробу необходимо разбавить в 20 раз ( С / Cкр.~20). При определении кислотного антрахинонового ярко-зеленого середина градуировочного графика приходится на Сзел.=0.011 г/л. Т. к. концентрация в модельном растворе ванны крашения кислотного антрахинонового ярко-зеленого С ~ 0.2, то чтобы попасть на середину градуировочного графика, пробу необходимо разбавить в 10 раз. 3.1.4. Проверка правильности результатов определения Проверку правильности результатов определения проводим путем анализа модельных растворов красильной ванны с известными концентрациями: акрасн. = 0.2293 г/л; азелен. = 0.1864 г/л. Для разбавления модельного раствора ванны крашения кислотного красного в 20 раз в колбу на 100 мл помещаем 5.00 мл анализируемого раствора, доводим до метки достиллированной водой и проводим измерения оптической плотности раствора при выбранном светофильтре (см. раздел 3.1.1). Параллельные определения проводим 3. Полученные данные представлены в табл.4. Табл. 4. № измер-я А С фотометрир г/л С анализир г/л 1 0.415 0.0114 0.228 2 0.412 0.0113 0.226 3 0.407 0.0112 0.224 Математическая обработка результатов определения для модельного раствора ванны крашения кислотного красного представлена в табл.4.1. ТАБЛ. 4.1 С, г/л n Sr &#61540;, г/л С-&#61540;…….С+&#61540; tтабл. tэксп. 0.226 3 0.0087 0.005 0.221….0.231 4.303 3.350 Поскольку относительная ошибка опрелелений составляет 1.3.%, а tэксп.<tтабл. (3.35<4.303), то результат определения считается правильным, а расхождение между средним и действительным значениями обусловлено только случайными погрешностями.

Для разбавления модельного раствора ванны крашения кислотного антрахинонового ярко-зеленого в 10 раз в колбу на 50.00 мл помещаем 5.00 мл анализируемого раствора, доливаем до метки дистиллированной водой и измеряем оптическую плотность полученного раствора.

Проводим 4 параллельных определения.

Полученные данные представлены в табл. 5. ТАБЛ. 5. № измер-я А С фотометрир г/л С анализир г/л 1. 0.175 0.0183 0.183 2. 0.173 0.0173 0.173 3. 0.168 0.0176 0.176 4. 0.182 0.0197 0.197 Математическая обработка результатов определения для модельного раствора красильной ванны кислотного антрахинонового ярко-зеленого представлена в табл. 5.1. ТАБЛ. 5.1 С, г/л n Sr &#61540;, г/л С-&#61540;…….С+&#61540; tтабл. tэксп. 0.182 4 0.045 0.015 0.167….0.197 3.182 2.315 Т. к. относительная ошибка определений составляет 2.23%, а tэксп. < tтабл. (2.315<3.182), результат определения может считаться правильным, а расхождение между средним и действительным значениями обусловлено только случайными погрешностями. 3.2. Определение концентраций красителей в технологических растворах красильных ванн методом прямой фотометрии.

По методике, описанной в разделе 3.1, были проанализированны технологические ванны крашения кислотного красного и кислотного антрахинонового ярко-зеленого.

Полученные данные представлены в табл. 6 и 7. Математическая обработка результатов определения кислотного красного и кислотного антрахинонового ярко-зеленого в технологических ваннах представлена в табл. 6.1 и 7.1. соответственно.

Результаты определения концентрации кислотного красного в технологической ванне крашения ТАБЛ. 6. № измер-я А С фотометрир. г/л С анализир г/л 1. 0.350 0.096 0.192 2. 0.320 0.088 0.176 3. 0.340 0.093 0.186 4. 0.330 0.090 0.181 ТАБЛ. 6.1. С, г/л n Sr &#61540;, г/л С-&#61540;……. С+&#61540; (Р=0.95) 0.184 4 0.045 0.013 0.171….0.197 Результаты определения концентрации кислотного антрахинонового ярко-зеленого в технологической ванне крашения ТАБЛ. 7 № измер-я А С фотометрир г/л С анализир г/л 1. 0.156 0.0163 0.163 2. 0.161 0.0168 0.168 3. 0.162 0.0170 0.170 4. 0.168 0.0171 0.171 ТАБЛ. 7.1. С, г/л n Sr &#61540;, г/л С-&#61540;…….С+&#61540; (Р=0.95) 0.168 4 0.037 0.011 0.157….0.179 3.3. Иследование условий определения концентрации уксусной кислоты в ваннах крашения кислотными красителями методом полуавтоматического потенциометрического титрования.

В основе определения концентрации уксусной кислоты в кислотных красильных ваннах лежит следующая реакция: СН3СООН + NaОН &#61664; CН3СООNa + Н2О. 3.3.1. Расчет объема пробы уксусной кислоты Расчет объема пробы уксусной кислоты проводят по закону эквивалентности: Cпр. Vпр. = Cтитр. Vтитр. , где Vтитр. и Vпр объем титранта (гидроксида натрия) и объем пробы анализируемого раствора соответственно, мл. Ститр и Спр. – концентрация титранта и концентрация уксусной кислоты в анализируемом растворе красильной ванны соответственно, моль/л. Концентрация СН3СООН в модельных растворах красильных ванн ~ 0.3 г/л, что составляет 0.005 моль/л, а концентрация NaОН ~ 0.09 моль/л. Задаемся объемом титранта в конечной точке титрования = 1.5 мл, тогда Cпр. = (Cтитр х Vтитр )/ Vпр.= (0.09моль/л х 1.5мл) /0.005моль/л = 30.00 мл. Выбираем объем пробы =25.00 мл. 3.3.2 Выбор Ектт для полуавтоматического потенциометрического титрования В стаканчик для титрования помещаем с помощью пипетки 25.00 мл аналилируемого модельного раствора кислотной ванны крашения.

Затем ставим стаканчик на магнитную мешалку, опускаем в него электроды так, чтобы они находились в растворе и не соприкасались со стенками стаканчика, помещаем в полученный раствор размешиватель и включаем мешалку.

Далее прибавляем из бюретки раствор титранта с известной концентрацией (СNaOH=0.08800моль/л) по 0.20 мл, а вблизи точки эквивалентности по 0.10 мл для более точного построения кривых титрования.

После каждого прибавления титранта измеряем изменение значения потенциала индикаторного электрода и фиксируем полученные результаты.

Проводим 3 параллельных определения.

По полученным данным строим кривые потенциометрического титрования в координатах “потенциал электрода, Е,мВ – объем титранта V,мл”, пример одной из которых представлен на рис. 9. Рис. 9. Кривая потенциометрического титрования.

Как видно из рис.9, потенциал в конечной точке титрования Ектт = -100 мВ. Во избежании перетитровывания на БАТ-15 устанавливаем меньший потенциал: Ектт= -15мВ. Выбранные условия для полуавтоматического потенциометрического титрования представлены в табл. 8. ТАБЛ. 8. Ектт, мВ Время выдержки, с Диапазон титрования Зона импульсной подачи титранта, мВ -15 15 узкий 200 3.3.3 Проверка правильности результатов определения Проверку правильности результатов определения концентрации уксусной кислоты в ваннах крашения кислотными красителями проводили путем анализа модельных растворов красильных ванн с известной концентрацией уксусной кислоты: для кислотного красного действительное значение ак.к=0.472 г/л, для кислотного антрахинонового ярко-зеленого ак.з.=0.528г/л. Дальнейшие определения проводим автоматически, задав на БАТ-15 необходимые условия, представленные в табл. 8. Для этого отбираем пипеткой 25.00 мл анализируемого раствора модельной ванны крашения и помещаем его в стаканчик для титрования.

Ставим стаканчик на магнитную мешалку, помещаем в полученный раствор размешиватель, опускаем электроды, включаем мешалку и автоматическую подачу титранта.

После окончания титрования (сигналом является загорающаяся лампочка «конец») фиксируем объем титранта, пошедшего на титрование анализируемого модельного раствора.

Концентрацию уксусной кислоты рассчитываем по формуле: С CH3COOH = С NaOH V КТТ M CH3COOH /Vпр. Результаты определения концентрации уксусной кислоты в модельных ваннах крашения кислотным красным представлены в табл. 9, а кислотным антрахиноновым ярко-зеленым в табл.10. Табл 9 V КТТ, мл 2.31 2.25 2.27 C CH3COOH,г/л 0.488 0.476 0.480 Табл.10 V КТТ, мл 2.53 2.49 2.52 2.50 C СH3COOH,г/л 0.534 0.527 0.532 0.528 Была проведена математическая обработка результатов определения концентрации уксусной кислоты в модельных ваннах крашения кислотными красителями, результаты которой представлены в табл. 9.1 и 10. 1 соответственно.

Табл. 9.1. С, г/л n Sr &#948;, г/л С-&#948;…….С+&#948; (Р=0.95) 0.481 3 0.013 0.015 0.466….0.496 Т. к. относительная ошибка определений составляет 2.2%, а tэксп. < tтабл. (2.315<3.182), результат определения может считаться правильным, а расхождение между средним и действительным значениями обусловлено только случайными погрешностями Табл. 10.1. С, г/л n Sr &#948;, г/л С-&#948;…….С+&#948; (Р=0.95) 0.530 4 0.006 0.005 0.525….0.535 Поскольку относительная ошибка определений составляет 0.38%, а tэксп. < tтабл. (2.403<3.182), результат определения может считаться правильным, а расхождение между средним и действительным значениями обусловлено только случайными погрешностями. 3.4. Определения концентрации уксусной кислоты в технологических ваннах крашения кислотными красителями методом полуавтоматического потенциометрического титрования.

Методика определения концентрации уксусной кислоты в красильной ванне описана в разделе 3.3.3. Результаты определений концентраций уксусной кислоты в технологических ваннах крашения кислотными красителями представлены в табл. 11 для кислотного красного и табл. 12 для кислотного антрахинонового ярко-зеленого.

Результаты математической обработки полученных данных в табл. 11.1 и 12.1 соответственно.

Табл.11 V КТТ, мл 1.71 1.68 1.64 1.72 C СH3COOH,г/л 0.301 0.296 0.290 0.302 Табл.11.1 С, г/л n Sr &#948;, г/л С-&#948;…….С+&#948; (Р=0.95) 0.297 4 0.019 0.009 0.288….0.306 Табл.12. V КТТ, мл 3.15 3.18 3.20 3.16 C СH3COOH,г/л 0.666 0.672 0.675 0.668 Табл.12.1 С, г/л n Sr &#948;, г/л С-&#948;……. С+&#948; (Р=0.95) 0.670 4 0.006 0.006 0.664….0.676 3.5 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: Na2SO4 + Ba(CH3COO) 2 = 2 CH3COONa + BaSO4 3.5.1. Расчет объема пробы Расчет объема пробы проводим по закону эквивалентности Cпр. Vпр. = Cтитр. Vтитр где Cпр. и Cтитр. = концентрация сульфата натрия в анализируемом растворе и концентрация ацетата бария соответственно, моль/л Vпр. и Vтитр. - 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 Vпр=(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 Vпр=(0.25 5.00)/0.07=17.8мл. Выбираем объем пробы = 20.00 мл. 3.5.2.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(CH3COO) 2 стандартным раствором Н2SO4 Объем титранта в конечной точке титрования определяют путем нахождения точки пересечения линейных участков кривой титрования. Как видно из рис. 10, среднее значение Vктт =5.02мл. Молярную концентрацию титранта рассчитывают на основе закона эквивалентности по формуле: С Ва(CH3COO) 2 = С NaOH Vпр /V КТТ Где С H2SO4– концентрация стандартного расвора серной кислоты, моль/л; Vпр и Vктт - объем пробы стандартного раствора Н2SO4 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 ак.к=7.350 г/л, а для кислотного антрахинонового ярко-зеленого ак.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 Na2SO4.=С Ва(CH3COO) 2 М Na2SO4Vктт/Vпр. 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 &#948;, г/л С-&#948;…….С+&#948; (Р=0.95) 7.51 3 0.014 0.27 7.24….7.78 Т. к. относительная ошибка определений составляет 2.18%, а tэксп. < tтабл. (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 &#948;, г/л С-&#948;…….С+&#948; (Р=0.95) 10.06 3 0.0065 0.14 9.92….10.20 Поскольку относительная ошибка определений составляет 0.30%, а tэксп. < tтабл. (2.103<4.303), результат определения может считаться правильным, а расхождение между средним и действительным значениями обусловлено только случайными погрешностями. 3.6. 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 &#948;, г/л С-&#948;…….С+&#948; (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 &#948;, г/л С-&#948;…….С+&#948; (Р=0.95) 11.68 3 0.005 0.16 11.52… 11.84