К 5. Контроль якості освітлення розчину молочної кислоти.

Забарвленість розчину визначають нефелометричним методом. Це метод кількісного аналізу, що базується на вимірюванні інтенсивності світлового потоку, розсіяного диспергованими частинками під певним кутом. При нефелометричних визначеннях вимірюють інтенсивність світла, що розсіюється в напрямку, перпендикулярному до напрямку первинного пучка. Інтенсивність світлового потоку, що розсіюється невеликими твердими частками суспензії, описана у рівнянні Релея:

I = I₀ [ F(NV² /λ⁴r²) (1 + cos²β)],

Де I та I₀ — інтенсивність світла, що розсіюється і падає відповідно; F — функція, що залежить від показника заломлення частинок у розчині; N — загальна кількість частинок у суспензії; V — об’єм частинки; λ — довжина хвилі світла, що падає; r — відстань до спостерігача; β — кут між напрямком світла, що падає і розсіюється [9].

Інтенсивність розсіяного світлового потоку прямо пропорційна кількості частинок у суспензіях, — концентрації частинок, що знаходяться в розчині. Для 2 розчинів з частинками однакової форми і розмірів відношення інтенсивності розсіяного світла пропорційне відношенню концентрації частинок. Вимірювання проводять за допомогою нефелометрів — приладів, які аналогічні за конструкцією фотометрам, але мають пристрій для спостерігання розсіяного світла під кутом 90° до напрямку променя, що падає. Кількісні вимірювання проводять з використанням калібрувальної кривої. Нефелометрична одиниця каламутності добре освітленого розчину повинна бути не більшою 3,5.

Також на цій стадії контролюють температуру, яка має становити 80°С протягом 30 хвилин.

К 6. Контроль очистки на іонообмінних колонках.

На даній стадії перевіряють температуру розчину, що поступає на іонообмінну очистку. Вона не повинна перевищувати 40°С.

Робочий тиск установок – 0,6 МПа.

Контроль очистки ведуть по проскоку з катіонообмінника іона заліза, з аніонообмінника - сульфат-іона у відпрацьованому розчині. За необхідності проводять регенерацію.

На виході з останньої колонки перевіряють концентрації заліза, миш´яку, сульфатів, хлоридів та редукуючи цукрів.

Визначення концентрації заліза.

Визначення загального вмісту заліза комплексонометричним методом проводять титруванням іонів тривалентного заліза. Комплекс тривалентного заліза більш стійкий, ніж двовалентного. Тому перед титруванням Fe (II) окислюють азотною кислотою при нагріванні.

У зв'язку з тим що Fe (III) легко гідролізується, його титрування можна проводити лише в сильно-кислому середовищі. Тривалентне залізо може бути відтитроване навіть при рН 1. При титруванні в сильнокислому середовищі заважає вплив багатьох супутніх елементів, які в цих умовах або зовсім не утворюють комплексів (Ва, Mg, Ca), або комплекси утворюються, але вони малостійкі (Sі та ін.)

У зв'язку з тим що залізо повільно реагує з трилоном Б, розчин підігрівають. Як індикатор використовують сульфосаліцилову кислоту. Інтервал рН, в якому розвивається червоно-фіолетове забарвлення сульфосаліцілатного комплексу заліза невеликий. Тому потрібно дуже строго дотримуватися методики та умови проведення аналізу. В іншому випадку забарвлене з'єднання може не утворитися. Часто розчин не набуває червоно-фіолетового забарвлення у зв'язку з тим, що має більшу кислотність, ніж необхідно. У цьому випадку потрібно додати розчин аміаку.

У кінцевій точці титрування сульфосаліцілат заліза руйнується внаслідок утворення більш стійкого комплексу заліза і лілове забарвлення зникає, переходячи в лимонно-жовте. Як вже зазначалося, молярний коефіцієнт поглинання сульфосаліцілату заліза невеликий, тому перехід забарвлення при титруванні заліза нерізкий.

Перш ніж проводити аналіз на конічних колбах місткістю 250 мл, роблять позначку на рівні, відповідному об'єму 50 мл. У колбу поміщають 25 мл досліджуваного розчину, додають 5-7 крапель концентрованої HN0₃ та нагрівають до кипіння окислюючи Fe (II).

Потім в колбу додають 10-15 крапель 25%-ного розчину аміаку, поміщають шматочок індикаторного паперу і додають по краплях спочатку 25%-ний розчин аміаку, а потім 10%-ний до переходу синього забарвлення індикаторного паперу в бурий. Якщо при цьому випаде осад, його розчиняють декількома краплями 1 н. НСl. У колбу доливають 5 мл 1 н. НСl, і об'єм рідини дистильованою водою доводять до позначки, що відповідає 50 мл. Вміст колби нагрівають до 50-60°С, додають 1-3 краплі 10%-вого розчину сульфосаліцилової кислоти і титрують 0,01 М розчином трилону Б до переходу лілового забарвлення сульфосаліцілату заліза в блідо-жовте комплексів заліза. Швидкість реакції невелика, тому останні порції титранту додають повільно [14].

Реагенти:

1. 0,01 М розчин трилону Б.

2. 25%-ий розчин аміаку.

3. 1 н. розчин НС1.

4. 10%-ний розчин сульфосаліцилової кислоти.

Визначення вмісту арсену.

У сировині вміст даного елемента невеликий порівняно з мелясою тому проводять лише якісну реакцію, яка ґрунтується на відновленні сполук арсену металевим цинком в кислому середовищі до арсену, який утворює забарвлену пляму на ртутно-бромідному папері [14].

6Zn +As₂O +12HCl = 2AsH₃↑+ 3H₂O + 6ZnCl₂

AsH₃ + HgBr₂ = AsH2(HgBr) + HCl;

AsH₃ + 2HgBr₂ = AsH(HgBr)₂ + 2HBr;

AsH₃ + 3HgBr₂ = As(HgBr)₃ + 3HBr;

AsH₃+ As(HgBr)₃ = As₂Hg₃↓ + 3HBr.

Визначення вмісту сульфатів.

Вміст сульфатів визначають комплексонометричним методом. Метод заснований на осадженні іонів SO₄^2- хлоридом барію.

BaCl₂ + H₂SO₄ = BaSO₄↓ + 2 HCl

Осад сульфату барію розчиняють в титрованому розчині трилону Б, залишок якого визначають титруванням розчином хлориду магнію.

Кількість трилону Б, витраченого на розчинення сульфату барію еквівалентна кількості сульфат–іонів у взятому об’ємі досліджуваної проби. Точність методу ± 2,0 мг/дм³ SO₄^2-.

Всі реактиви готують на двічі перегінній дистильованій воді в скляному приладі ( вода не повинна мати у своєму складі міді ).

Хід визначення

100 см³ досліджуваного розчину поміщають в конічну колбу ємністю 250 см³. В цій же колбі, якщо необхідно, випаровуванням підкисленого розчину концентрують іони SO₄^2-, підливаючи по мірі випаровування нову порцію досліджуваного розчину. Розчин підкислюють трьома краплинами концентрованої соляної кислоти ( до кислої реакції ), додають 25 см ³ з молярною концентрацією еквівалентів 0,05 моль/л розчину хлориду барію, нагрівають до кипіння, кип’ятять 10 хвилин від початку кипіння і залишають на водяній бані біля 1 години.

Через 1 годину розчин фільтрують звичайним способом крізь невеликий беззольний фільтр „синя стрічка", попередньо промитий гарячою дистильованою водою. Фільтрування проводять, по можливості, не переміщаючи осад сульфату барію на фільтр. Колбу з осадом промивають 5 – 6 разів помірно гарячою водою ( 40 – 50^°С ), не зчищаючи приставшого до стінок колби осаду, пропускають промивні води через той же фільтр. Фільтр з частиною осаду BaSO₄, що потрапив на нього промивають 2 – 3 рази водою до негативної реакції на Cl^-. Коли вода стече, осад поміщають у ту ж колбу, в якій проводилось осадження. Приливають 5 см³ розчину аміаку з молярною концентрацією еквівалентів 9 моль/л, фільтр обережно розгортають скляною паличкою і розправляють по дну колби. Потім приливають 6 см³ розчину трилону Б з молярною концентрацією еквівалентів 0,05 моль/л на кожні 5 мг припустимого вмісту сульфат – іонів у взятому для визначення об’ємі досліджуваної проби.

Склад сульфат – іонів може бути приблизно визначено по попередньо проведеній якісній реакції.

Вміст колби обережно нагрівають до кипіння і кип’ятять до розчинення осаду (3 – 5 хвилин ), тримаючи колбу під нахилом, періодично перемішують рідину.

Розчин охолоджують, приливають 50 см³ дистильованої води, 5 см³ аміачного буферного розчину і додають суху суміш індикатора 0,1 г ( або додають 5 крапель спиртового розчину індикатора ). Залишок трилону Б титрують розчином хлориду магнію до переходу забарвлення з синього у лілове [14].

1 см ³, з молярною концентрацією еквівалентів 0,05 моль/л, розчину трилону Б відповідає 2,4 мг SO₄^2-.

Вміст сульфатів ( Х ), мг/л, розраховують за формулою:

,

де n – кількість доданого розчину трилону Б, см³;

K – поправочний коефіцієнт до нормальності розчину трилону Б;

m – кількість хлориду магнію, витраченого на титрування,см³;

К₁ – поправочний коефіцієнт до нормальності розчину хлориду магнію;

V – об’єм досліджуємої води, взятий для визначення, см³;

Визначення вмісту хлоридів.

Титриметричний метод Мора базується на осадженні хлорид – йонів розчином нітрату аргентуму AgNO₃ за наявності калій хромату K₂CrO₄ як індикатора. Під час титрування AgNO₃ спочатку утворюється осад AgCl білого кольору. Коли всі хлорид –йони будуть осаджені, при подальшому добавлянні утворюється цегляно – червоний осад аргентум хромату.

Ag₂CrO₄ + NaCl + AgNO₃ = NaNO₃ + AgCl

K ₂CrO₄ + 2AgNO₃ = 2KNO₃ + Ag ₂CrO₄

Одночасно з хлоридами визначаються і броміди та йодиди, однак їх вміст незначний.

Реактиви: 0,01 н розчин AgNO₃ ; фенолфталеїн; 10% розчин калій хромату.

Хід роботи.

В конічну колбу для титрування вносять 25 мл аналізованої рідини і доводять дистильованою водою до 100 мл; 1 мл 10 % - го K₂CrO_4, титрують розчином AgNO₃ до появи цегляно – червоного осаду.

Аналогічно виконують контрольний дослід із 100 мл дистильованої води [14].

Масову концентрацію хлорид – йонів Х обчислюють за формулою:

мг/л

де а і b – відповідно об’єми витраченого розчину AgNO₃ на титрування проби і дистильованої води, мл; С – молярна концентрація розчину AgNO₃, моль/л; 35.5 – еквівалент Cl^- ; V - об’єм прооби, взятий для аналізу, мл.

Вміст цукрів визначають за допомогою фенолової реакції. Проби вносять піпеткою в товстостінні пробірки. Об’єм в кожній пробі доводять дистильованою водою до 1 мл. В пробу додають 1 мл фенольного реактиву, швидко перемішують. Потім додають 5 мл концентрованої сірчаної кислоти перемішують і залишають на 10 хвилин. Потім пробірки поміщають на 15 хв у водяну баню з температурою 25°С, знімають покази оптичної густини в пробі при 488 нм. Загальну концентрацію цукрів у пробі визначають за калібрувальним графіком [2].