ДОСЛІДЖЕННЯ ВЗАЄМОДІЇ БРОМФЕНОЛОВОГО СИНЬОГО З КАТІОННИМИ ПОЛІАКРИЛАМІДАМИ І ЗАСТОСУВАННЯ ЙОГО В АНАЛІЗІ

A. Yu. Chernyavskaya, A. B. Vishnikin, L. A. Ivanitsa

Анотація


Досліджено взаємодію бромфенолового синього (БФС) з катіонними поліакриламідами (сополімери акриламіду та метилхлориду, КПАА) та розроблено на цій основі просту, експресну та високочутливу методику визначення вмісту КПАА у водах, що містять невеликі кількості сильних електролітів. Показано, що зміни у спектрах поглинання є подібними до тих, що спостерігаються для тих самих барвників у присутності міцел катіонних поверхнево-активних речовин. Характер змін у спектрах поглинання визначається двома типами ефектів: зсув кислотно-основної рівноваги, викликаний утворенням іонного асоціату (ІА) полімер-барвник та агрегація іонів барвника у складі ІА. За рахунок агрегації в спектрі ІА з’являється додаткова смуга при 570 нм, яка знаходиться зліва від основної смуги поглинання двозарядної форми БФС (λmax=592 нм). Для КПАА з густиною заряду до 10% ця смуга відсутня, при подальшому збільшенні густини заряду інтенсивність смуги, яка відповідає агрегованому барвнику зростає. Встановлені оптимальні умови утворення ІА. Максимальна різниця світлопоглинання йонного асоціату та барвника спостерігається в інтервалі рН від 3 до 4. Наявність солей у концентраціях вище критичних призводить до зменшення поглинання світла, появі негативної систематичної похибки у результатах визначення. Застосування методу фотометричного титрування дає можливість певною мірою компенсувати заважаючий вплив неорганічних іонів. У присутності неорганічних солей форма кривої фотометричного титрування поблизу кінцевої точки титрування розмивається, але її положення залишається практично незмінним, що дає змогу визначати флокулянт у присутності невеликих концентрацій неорганічних солей. Розроблено спектрофотометричні методики визначення вмісту КПАА у виробничих розчинах або природних водах з низьким рівнем мінералізації методами градуювального графіка та фотометричного титрування. Лінійна залежність світлопоглинання від концентрації полімеру спостерігалася у межах концентрацій від 0,12 до 1,8 мкг/л. Межа визначення КПАА FO становила 0,09 мкг/л. Методики апробовано для аналізу штучних сумішей та артезіанської води.

Ключові слова


бромфеноловий синій; катіонний флокулянт; іонний ассоціат; агрегація; фотометричне титрування

Повний текст:

PDF (Русский)

Посилання


Wang X. Review of characterization methods for water-soluble polymers used in oil/heavy oil industrial applications. Environ. Rev., 2016, vol. 24, pp. 460-470. https://doi.org/10.1139/er-2015-0094

SanPiN 2.1.4.559-96. Pit’yevaya voda. Gigiyenicheskiye trebovaniya k kachestvu vody tsentralizovannykh sistem pit’yevogo vodosnabzheniya. Kontrol’ kachestva. Vved. 24.10.1996. M.: Informatsionno-izdatel’skiy tsentr Goskomsanepidnadzora Rossii, 1996. 111 p. (in Russian)

Gibbons M.K., Ormeci B. Quantifi cation of polymer concentration in water using UV-Vis spectroscopy. Journal of Water Supply Research and Technology-Aqua, 2013, vol. 62, pp. 205-213. https://doi.org/ 10.2166/aqua.2013.032

Antonova T.V. Vershinin V.I., Dedkov Yu.M. Opticheskiye metody opredeleniya kationnykh fl okulyantov I poverkhnostno-aktivnykh veshchestv v vodakh. Zav. lab., 2004, vol. 70, №1, pp. 3-9. (in Russian)

Antonova T.V. Vershinin V.I., Dedkov Yu.M. Ispol’zovaniye trifenilmetanovykh krasiteley dlya spektrofotometricheskogo opredeleniya polimernykh fl okulyantov v vodnykh rastvorakh. Journal of Analytical Chemistry, 2005, vol. 6, no 3, рр. 278-283. (in Russian)

Antonova T.V., Vershinin V.I., Dedkov Yu.M. Spectrophotometric determination of polymeric fl occulants in waters of different types. Journal of Analytical Chemistry, 2008, vol.63, № 3, pp. 223-227

Savvin S.B., Chernova R.K., Shtykov S.N. Poverkhnostno-aktivnyye veshchestva. M.: Nauka, 1991, 251 p. (in Russian)

Kharchenko A.Yu., Moskaeva O.G., Klochaniuk O.R., Marfunin M.O., Mchedlov-Petrossyan N.O. Eject of poly (sodium 4-styrenesulfonate) on the ionization constants of acid-base indicator dyes in aqueous solutions. Colloids and Syrfaces A., 2017, vol. 527, рр. 132-144. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2017.05.030

Derayea S.M.S. An application of eosin Y for the selective spectrophotometric and spectrofluorimetric determination of mebeverine hydrochloride. Anal. Meth., 2014, vol. 6, рр. 2270-2275. https://doi.org/10.1039/C3AY41371C

Walash M.I., Rizik M.S., Eid M.I., Fathy M.E. Spectrophotometric determination of four macrolide antibiotics in pharmaceutical formulations and biological fl uids via binary complex formation with eosin and spectrophotometry. J. AOAC Int., 2007, vol. 90, рр. 1-11.

Liu S., Zhang Z., Liu Q., Luo H., Zheng W. Spectrophotometric determination of vitamin B1 in a pharmaceutical formulation using triphenylmethane acid dyes. J. Pharm. Biomed. Anal., 2002, vol. 30, рр. 685-694. https://doi.org/10.1016/S0731-7085(02)00356-4

Yuzhakov V.I. Association of Dye Molecules and Its Spectroscopic Manifestation. Russ. Chem. Rev., 1979, vol.48, no 11, pp. 1076–1091 https://doi.org/10.1070/RC1979v048n11ABEH002430

Yuzhakov V.I. Aggregation of dye molecules and its infl uence on the spectral luminescent properties of solutions. Russ. Chem. Rev., 1992, vol. 61, no 6, рр. 613–628. https://doi.org/10.1070/RC1992v061n06ABEH000988

Shapiro B.I. Molecular assemblies of polymethine dyes. Russ. Chem. Rev., 2006, vol. 75, no 5, pp. 433–456. https://doi.org/10.1070/RC2006v075n05ABEH001208

Struganova I.A., Hazell M., Gaitor J., McNally-Carr D., Zivanovic S. Infl uence of inorganic salts and bases on the J-band in the absorption spectra of water solutions of 1,1 ′-diethyl-2,2′-cyanine iodid. J. Phys. Chem. A, 2003, vol. 107, рр. 2650-2656. https://doi.org/10.1021/jp0223004

Vishnikin A. Organized systems on the basis of heteropoly anions and their analytical application. Proceedings. Week of. Doctoral Studies. Novỳ Smokovec, Slovakia, 2012, рр. 48-55.

Ishchenko A.A. Struktura i spektral’no-lyuminestsentnyye svoystva polimetinovykh krasiteley. Kiyev: Naukova Dumka, 1994, 232 p. (in Russian)

Moreno-Villosada I., Fuenzalida J.P., Tripailaf G., Araya-Hermosilla R., Pizarro G., Marambio O.G., Nishide H. Comparative study of the self-aggregation of Rhodamine 6G in the presence of poly(sodium 4-styrenesulfonate), poly(N-phenylmaleimide-co-acrylic acid), poly(styrene-alt-maleic acid), and poly(sodium acrylate). J. Phys.Chem. B., 2010, vol. 114, рр. 11983-11992. https://doi.org/10.1021/jp104340k

Soedjak H.S. Colorimetric determination of carrageenans and other anionic hydrocolloids with Methylene Blue. Anal. Chem., 1994, vol. 66, рр. 4514-4518. https://doi.org/10.1021/ac00096a018

Chmilenko T.S., Chernyavskaya A.Yu., Chebrova E.A., Chmilenko F.A. Spektrofotometricheskoye opredeleniye kontsentratsi i plotnosti zaryada kationnogo polielektrolita. Khimiya i tekhnologiya vody, 2015, vol. 37, no 4, pp. 300-307. (in Russian)

Vodolazkaya N.A., Mchedlov-Petrossyan N.O., Bryleva E.Yu., Biletskaya S.V., Schrinner M., Kutuzova L.V.,Ballauf M. The binding ability and solvation properties of cationic spherical polyelectrolyte brushes as studied using acid-base and solvatochromic indicators. Functional Materials, 2010, vol. 17, no 4, рр. 470-476.

Kasha M., Rawls H.R., El-Bayoumi M.A. The exciton model in molecular spectroscopy // Pure Appl. Chem., 1965, vol. 11, рр. 371–392.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


1. Wang X. Review of characterization methods for water-soluble polymers used in oil/heavy oil industrial applications // Environ. Rev. – 2016. – vol. 24. – pp. 460-470. https://doi.org/10.1139/er-2015-0094

2. СанПиН 2.1.4.559-96. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. Введ. 24.10.1996. – M.: Информационно-издательский центр Госкомсанэпиднадзора России, 1996. – 111 с.

3. Gibbons M.K., Ormeci B. Quantification of polymer concentration in water using UV-Vis spectroscopy // Journal of Water Supply Research and Technology-Aqua. – 2013 – vol. 62. – pp. 205-213. https://doi.org/ 10.2166/aqua.2013.032

4. Антонова Т.В. Вершинин В.И., Дедков Ю.М. Оптические методы определения катионных флокулянтов и поверхностно-активных веществ в водах. // Зав. лаб. – 2004. – vol. 70. – №1. – pp. 3-9.

5. Антонова Т.В. Вершинин В.И., Дедков Ю.М. Использование трифенилметановых красителей для спектрофотометрического определения полимерных флокулянтов в водных растворах // Журн. аналит. химии. – 2005. – vol. 6. – №3. – рр. 278-283.

6. Антонова Т.В. Вершинин В.И., Дедков Ю.М. Спектрофотометрическое определение полимерных флокулянтов в водах разного типа. // Журн. аналит. химии. – 2008, vol. 63. – №3. – рр. 247-252.

7. Саввин С.Б., Чернова Р.К., Штыков С.Н. Поверхностно-активные вещества. М.: Наука, 1991. – 251 с.

8. Kharchenko A.Yu., Moskaeva O.G., Klochaniuk O.R., Marfunin M.O., Mchedlov-Petrossyan N.O. Effect of poly (sodium 4-styrenesulfonate) on the ionization constants of acid-base indicator dyes in aqueous solutions // Colloids and Syrfaces A. – 2017. – vol. 527, рр. 132-144. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2017.05.030

9. Derayea S.M.S. An application of eosin Y for the selective spectrophotometric and spectrofluorimetric determination of mebeverine hydrochloride // Anal. Meth. – 2014 – vol. 6 – рр. 2270-2275. https://doi.org/10.1039/C3AY41371C

10. Walash M.I., Rizik M.S., Eid M.I., Fathy M.E. Spectrophotometric determination of four macrolide antibiotics in pharmaceutical formulations and biological fluids via binary complex formation with eosin and spectrophotometry // J. AOAC Int. – 2007. – vol. 90 – рр. 1-11.

11. Liu S., Zhang Z., Liu Q., Luo H., Zheng W. Spectrophotometric determination of vitamin B1 in a pharmaceutical formulation using triphenylmethane acid dyes // J. Pharm. Biomed. Anal. – 2002. - vol. 30. – рр. 685-694. https://doi.org/10.1016/S0731-7085(02)00356-4

12. Южаков В.И. Ассоциация молекул красителей и ее спектроскопическое проявление // Успехи химии. – 1979. – Т. 48. – № 11. – с. 2007–2033.

13. Южаков В.И. Агрегация молекул красителей и ее влияние на спектрально-люминесцентные свойства растворов // Успехи химии. – 1992. –Т. 61 – № 6. – с. 1114–1141.

14. Шапиро Б.И. Молекулярные ансамбли полиметиновых красителей // Успехи химии. – 2006. – Т. 75. – № 5. – с. 484–510.

15. Struganova I.A., Hazell M., Gaitor J., McNally-Carr D., Zivanovic S. Influence of inorganic salts and bases on the J-band in the absorption spectra of water solutions of 1,1 ′-diethyl-2,2 ′-cyanine iodid // J. Phys. Chem. A – 2003. – vol. 107. – рр. 2650-2656. https://doi.org/10.1021/jp0223004

16. Vishnikin A. Organized systems on the basis of heteropoly anions and their analytical application // Proceedings. Week of. Doctoral Studies. – Novỳ Smokovec, Slovakia. –  2012. – рр. 48-55.

17. Ищенко А.А. Структура и спектрально-люминесцентные свойства полиметиновых красителей // Киев: Наукова Думка. – 1994. – 232 с.

18. Moreno-Villosada I., Fuenzalida J.P., Tripailaf G., Araya-Hermosilla R., Pizarro G., Marambio O.G., Nishide H. Comparative study of the self-aggregation of Rhodamine 6G in the presence of poly(sodium 4-styrenesulfonate), poly(N-phenylmaleimide-co-acrylic acid), poly(styrene-alt-maleic acid), and poly(sodium acrylate) // J. Phys. Chem. B. – 2010. – vol. 114 – рр. 11983-11992. https://doi.org/10.1021/jp104340k

19. Soedjak H.S. Colorimetric determination of carrageenans and other anionic hydrocolloids with Methylene Blue // Anal. Chem. – 1994. – vol. 66. – рр. 4514-4518. https://doi.org/10.1021/ac00096a018

20. Чмиленко Т.С., Чернявская А.Ю., Чеброва Е.А., Чмиленко Ф.А. Спектрофотометрическое определение концентрации плотности заряда катионного полиэлектролита // Химия и технология воды. – 2015 – vol. 37. – №4. – рр. 300-307

21. Vodolazkaya N.A., Mchedlov-Petrossyan N.O., Bryleva E.Yu., Biletskaya S.V., Schrinner M., Kutuzova L.V., Ballauf M. The binding ability and solvation properties of cationic spherical polyelectrolyte brushes as studied using acid-base and solvatochromic indicators. // Functional Materials. 17 (2010) (4) 470-476.

22. Kasha M., Rawls H.R., El-Bayoumi M.A. The exciton model in  molecular spectroscopy // Pure Appl. Chem. – 1965. – vol.11. – рр. 371–392.





DOI: https://doi.org/10.18524/2304-0947.2018.1(65).122686

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.


Creative Commons License
Ця робота ліцензована Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.