Введение к работе
Актуальность нрілбл ем ы
Ароматические кислоты (бензойная кислота и ее замещенные) относя гея к нормируемым загрязнителям «одного бассейна и содержатся в сточных полах предприятии лакокрасочной промышленности (амнио- и нитробензойные кислоты), производства пестицидов и дефолиантов (галогенбеїпоііньч-кислоты), синтеза полимерных материалов (толунловые и фталеьыс кислоты) и витаминов (амннобензойные кислоты). Присутствие этих кислот в водоемах выше допустимой нормы (10"М мг/дм") изменяет рН среды, уничтожает микрофлору на очистных сооружениях, затрудняя биологическую очистку вод. Повышенное содержание бензойной и салициловой кислот, применяемых в качестве консервантов пищевых продуктов, влияет на органолепгические и вкусовые характеристики, негативно действует на желудочно-кишечную систему.
Определение этих кислот на уровне микроконцентраций - актуальная задача, поскольку они способны трансформироваться в высокотоксичные и канцерогенные соединения (фенолм,бснзо[а]гіирен). Наряду с необходимостью контроля за содержанием ароматических кислот в водных объектах возрастает интерес природопользователеп к химическому составу продуктов питания в связи с участившимися аллергическими заболеваниями и стремлением потреблять экологически чистые продукты.
Наряду с ВЭЖХ, масс-сиектрометрней, методами ядерного магнитного резонанса применение экстракцнонно-титриметрических способов позволяет анализировать реальные обьскты непосредственно на месте отбора пробы в лабораториях, недостаточно оснащенных современным оборудованием со сравнительно высокой точностью, селективностью, экономической целесообразностью и малом продолжительностью эксперимента.
Работа выполнена в соответствии с научным направлением кафедры аналитическом химии Воронежской государственной технолопгческой академии "Разработка новых способов определения микроколичеств ароматических соединении в водных средах с применением экстракционного концентрирования".
Цель исследования - разработка экстракцнонно-титриметрических способов определения бензойных кислот в водных средах н пищевых объектах, включающих предварительное концентрирование.
Для достижения поставленной цели решены следующие задачи ;
установлены экстракционные характеристики кислот в системах с гидрофильными органическими растворителями;
разработаны регрессионные уравнения экстракции кислот из водных растворов, учитывающие физико-химические свойства распределяемых соединений и экстрагентов;
- оптимизированы условия титриметрігческігх определений кислот в
неводных средах по кислотно-основному, редоксиметрическому и
комплексообразователыюму механизмам;
- разработаны новые экстракцнонно-титриметрические способы
селективного и суммарного определения ароматических кислот в водных
средах, а также определения консервантов (салициловая и бензойная кислоты) в маринадах, антиоксидантов в жирах, таннина и катехинов в чаях.
Научная новизна '
Впервые изучена экстракция бензойной кислоты и 28 ее замещенных из водных и водно-солевых растворов 9 гидрофильными растворителями. Установлены закономерности межфазного распределения кислот, в том числе изомеров, рассчитаны константы высаливания в системах с гидрофильными спиртами. На основе установленных параметров экстракции разработаны регрессионные уравнения, учитывающие физико-химические свойства экстрагентов (диэлектрическая проницаемость, коэффициент преломления, межфазное поверхностное натяжение, энергия когезии) и распределяемых кислот (рКа,Тт> Еипн). Полученные функции позволяют надежно прогнозировать экстракционные параметры кислот в системах с разнохарактерными органическими растворителями.
Исследованы условия алкалиметрического, редоксиметрического и комплексообразовательного неводного титрования гидроксибензойных кислот кондуктометрическим и фотометрическим методами. Рассчитаны параметры относительной кислотности исследуемых соединений в неводных растворителях, эффективные константы устойчивости и молярные коэффициенты светопоглощения гидроксибензоатов Fe3+ в органических растворителях, а также продуктов окисления кислот в трет.бутиловом спирте.
Практическая значимость
Приведены экстракционные характеристики ароматических кислот в системах с гидрофильными растворителями. Рассчитаны константы высаливания гидроксибензойных кислот для Na 2 SO 4, Li 2SO 4, NaCI, KH 2PO4 в системах с бутиловыми спиртами, позволяющие оценить эффективность высаливателя при экстракции. Разработаны экстракционно-титриметрические способы раздельного определения амино-, галоген- и гидроксибензойных кислот в экстрактах на основе н- и т^Н^ОН, а также СгН^СО. Предложены экстракциопно-фотометрические способы раздельного редоксиметрического титрования ОН-бензойных кислот, экстракционно-кондуктометрические способы раздельного комплексообразовательного титрования ОН- и NH2-бензойных кислот. Разработаны экстракционно-титриметрические способы определения ОН-бензойных кислот в чае, жирах, маринаде, апробированные в лаборатории сертификации пищевых продуктов ВГТА.
К защите представляются:
- результаты изучения экстракции ароматических кислот гидрофильными
растворителями;
- регрессионные уравнения для прогнозирования коэффициентов
распределения кислот;
- новые экстракционно-титриметрические способы определения кислот в
водных растворах и пищевых продуктах.
Апробация работы и публикации
Основные положения диссертации изложены в 4 изобретениях, П статьях, 7 бюллетенях Воронежского ЦНТИ, тезисах 24 докладов на международных, всероссийских и региональных конференциях, в частности на конференциях "Toxic Organic Compounds in the Environment, TOCOEN'93" (Znojmo, Czech Republic, 1993), региональных конференциях «Проблемы химии
п химической іехіїо.'іопш ЦЧР» (Липецк, 1993 ; Тамбов , 1994 ; Воронеж ,
1995, 1998), VI International Conference on Correlation Analysis in
Chemistry ( Prague. Czech Republic, 199-1), Всероссийских конференциях по
анализу объектов окружающей среды «Экоаналигика» (Краснодар, !994,
1998 ), X и XI Российских конференциях по экстракции (Уфа. 1994; Москва,
1998), 35th ШРЛС Congress (Istanbul/Turkey, 1995), V Conference on Analytical
Chemistry (Gdansk, Poland, 1995), Международной конференции
«(Фундаментальные и прикладные проблемы охраны окружающей среды» (Томск, 1995), III межреспубликанской конференции «Процессы и оборудование экологических производств» (Волгоград, 1995), ХІ-ХШ Symposiums on Pliisico-chemical Methods of the Mixtures Separation, «ARS Scparatoria » (Minikovo, 1996 ,1997; Gnien, 1998, Poland), International Ecological Congress (Воронеж, 1996), International Congress of Analytical Chemistry (Москва, 1997), VII International Conference «SIS-97» (Piestany, Slovakia, 1997), II International Symposium «Forum Chemiczne» (Warszawa, Poland, 1997), International Conference "Analysis for Geology and Environment 97"(Spisska Nova, Slovakia, 1997), XVI Мендслеепском съезде (Санкт-Петербург, 1998), отчетных научных конференциях ВГТЛ (Воронеж, 1995-1998).
Объем и структура диссертации
Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов, списка цитируемой литературы (190) и приложения (регрессиоиые уравнения экстракции, акты апробирования). Работа изложена на 160 страницах машинописного текста, содержит 35 рисунков и 53 таблицы.