Введение к работе
Актуальность работы. Ионогенные поверхностно-активные вещества (ПАВ) -
одни из наиболее распространенных загрязнителей стоков муниципальных и
промышленных вод. Основными методами определения ионогенных ПАВ остаются
экстракционно-фотометрические. Актуальной является разработка
высокочувствительных, недорогих и доступных методов, в том числе тест-методов, определения ПАВ, исключающих применение органических растворителей. Таким требованиям могут удовлетворять методы, включающие сорбцию пенополиуретанами (ППУ) ассоциатов ПАВ с окрашенными противоионами и их определение методом спектроскопии диффузного отражения.
Цель работы - изучение сорбции ассоциатов катионных ПАВ с сульфофталеиновыми красителями и анионных ПАВ с 5кс-(1,10-фенантролин) меди(1) я ш/;мс-(1,10-фенантролин) железа(П) на пенополиуретанах и разработка методик сорбционно-фотометрического и тест- определения ионогенных ПАВ. Достижение поставленной цели предусматривало решение следующих задач: '.. Ка с:нсЕак;:;; аналлзг. .г.ітгратуркь:?: дгкных выяг-;ть зффе?гтиЕйые ::с.':ы-
партнеры и обосновать их выбор. 2. В зависимости от условий извлечения, химической природы сорбируемых соединений, строения полимерного звена ППУ
исследовать сорбцию катионных ПАВ (КПАВ) алкилтриметиламмониевого и
алкилпиридиниевого рядов, сульфофталеиновых красителей и ионных
ассоциатов КПАВ с сульфофталеиновыми красителями;
изучить сорбцию анионных ПАВ (АПАВ) - додецилсульфата натрия,
додецилтриоксиэтиленсульфата натрия, мирицилсульфоната натрия и
сульфонатов моно- и диэфиров янтарной кислоты, а также б«с-(!,10-
фенантролин) меди(І), трис-(1,10-фенантролин) железа(ІІ) и ассоциатов
АПАВ с катионными комплексами металлов;
исследовать спектральные характеристики сорбатов;
оптимизировать условия сорбционно-фотометрического определения
ионогенных ПАВ и разработать методики анализа реальных объектов.
Научная новизна. Исследована новая область аналитического применения ассоциатов ионогенных ПАВ - в сорбционно-фотомегрическом анализе с использованием ППУ.
На основании систематического изучения сорбции пенополиуретанами катионных и анионных ПАВ; сульфофталеиновых красителей; внешнесферных ассоциатов комплексных катионов меди(1), (II) и железа(П) с 1,10-фенантролином и неорганическими анионами; ассоциатов КЛАВ с сульфофталеиновыми красителями и ассоциатов АПАВ с катионными комплексами металлов прослежено влияние гидрофобности катионной и анионной частей ассоциата; размера и заряда ионов, входящих в их состав; концентрации и природы противоиона и состава водной фазы. Показано, что коэффициенты распределения линейно зависят от числа атомов углерода в алкильном радикале КПАВ, параметра гидрофобности АПАВ (сульфосукцинатов), энергий гидратации неорганических анионов. Высказано предположение, что основными типами взаимодействий сорбат-сорбент для КПАВ, АПАВ и сульфофталеиновых красителей являются электростатические, а для ионных ассоциатов ПАВ - гидрофобные. Предложены и обоснованы схемы сорбции ПАВ. На основании изучения спектральных характеристик сорбатов высказано предположение об ослаблении гидрофобных взаимодействий между анионами сульфофталеиновых красителей и катионом цетилтриметиламмония в фазе ППУ.
Практическая ценность работы. Разработаны новые высокоэффективные
методики сорбционно-фотометрического определения КПАВ
(алкилтриметиламмониевого и алкилпиридиниевого рядов) и АПАВ (алкилсульфагов, алкилполиоксиэтиленсульфонатов, алкилсульфонатов и сульфонатов моно- и диэфиров янтарной кислоты) с пределами обнаружения п*10-2 мкг/мл. По этому параметру методики превосходят известные экстракционно-фотометрические разработки и не требуют использования органических растворителей. Портативный рефлектометр-колориметр "Мультиэкотест" фирмы ''Костип" испытан и рекомендован для измерения отражения от пористых пенополиуретановых образцов. Показано, что с применением этого прибора можно реализовать разработанные методики в тест-варианте. Методики апробированы при анализе природных вод, косметико-гигиенической продукции (бальзамы, шампуни) и модельных растворов.
Положения, выносимые на защиту:
-
Результаты изучения сорбции в зависимости от гидрофобности катионной и анионной частей ассоциата; размера и заряда ионов, входящих в их состав; концентрации и природы ионогенных ПАВ и их ассоциатов.
-
Результаты спектроскопических исследований состояния ассоциатов катионных ПАВ с сульфофталеиновыми красителями и анионных ПАВ стрис-(1,10-фенантролин) железа(П) на поверхности ППУ.
-
Условия и схемы сорбции ионогенных ПАВ и их ассоциатов.
-
Методики сорбционно-фотометрического определения ионогенных ПАВ.
-
Методики тест- определения ионогенных ПАВ.
Апробация работы. Основные результаты работы доложены на Всероссийской конференции "Экоаналитика-94" (Краснодар, 1994 г.), V Польской конференции по аналитической химии (Гданьск, 1995 г.), Всероссийской конференции по спектрохимическим методам анализа окружающей среды (Курск, 1995 г.), Всероссийской конференции "Экоаналитика-96" (Краснодар, 1996 г.), Ломоносовских чтениях (Москва, 1995 г.), Московском семинаре по аналитической химии (Москва, 1996 г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 5 статей, 4 тезисов докладов, получен 1 патент РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов и списка литературы. Во введении обосновывается актуальность темы и цель работы, ее новизна и практическая значимость. В обзоре литературы (глава 1) с""те'.ї-тіїзі;тгоЕачь' сведемся с уето^^х огтсє^єлєу^'ї7 "сношенных ПАВ в pc^s" "*а последние пять лет. В последующих главах изложены экспериментальные данные. Вторая глава содержит описание исходных веществ, аппаратуры и техники эксперимента. Третья глава посвящена изучению процессов извлечения и состояния ионогенных ПАВ на ППУ, четвертая и пятая - изучению образования, извлечения, состояния и спектрально-фотометрических характеристик ассоциатов КПАВ и АПАВ на пенополиуретанах. Возможности практического использования ППУ в сорбционно-фотометрическом анализе ионогенных ПАВ обсуждены в шестой главе. Там же приведены характеристики разработанных сорбционно-фотометрических и тест-методик определения ионогенных ПАВ и примеры их использования для анализа реальных объектов.
