Определение состава выпускной формы красителей и его экологическая оценка

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Обычно в составе выпускных форм красителей, помимо химически реакционного красителя, могут находиться влага, продукты гидролиза красителя, нейтральные электролиты (NaCl, Na2SO4), стабилизаторы (фосфаты, полифосфаты, тиосульфаты), вещества, облегчающие смачивание и растворение красителя в воде или его диспергирование (ПАВ, мочевина, декстрин, карбонаты, сахара), антисептики (трихлорфенолы, салициловая кислота), а также нерастворимые неорганические примеси. В сухие формы красителей вносят ингибиторы пыления (полиэтилсилоксановая эмульсия, минеральные масла). При этом пылеобразование снижается в 10-40 раз без ухудшения качества красителей. Методы определения всевозможных наполнителей подробно описаны в специальной литературе.

Обычными химическим методами анализа удается определить лишь суммарное количество красящего вещества в выпускной форме. С этой целью используют определение содержания в навеске красителя азота, азогрупп, серы и др. по общепринятым методикам. Наиболее распространен метод определения содержания красящего вещества по азоту (метод Къельдаля) и восстановление азо- и нитрогрупп сульфатом ванадия или хлоридом титана.

Метод Къельдаля достаточно прост, удобен для быстрых параллельных определений при серийных анализах и позволяет исследовать любые количества вещества. Исследуемое вещество разлагают концентрированной серной кислотой при нагревании в присутствии катализатора, повышающего температуру кипения смеси (сульфаты меди, калия или селена). В процессе реакции происходит выделение сернистого и углекислого газа, а азот превращается в аммиак, который остается в растворе в виде гидросульфата аммония. Конец окисления устанавливают по образованию прозрачного и бесцветного раствора. Затем к разбавленному раствору прибавляют избыток щелочи и отгоняют аммиак, улавливая его определенным количеством титрованной кислоты, избыток которой оттитровывают щелочью.

Методики определения красящего вещества по ванадию и титану довольно схожи и основаны на восстановлении азо-, амино- и нитрогрупп красителя, которые разлагаются с образованием первичных аминов:

RN=NR' + 6Н+ > RNH2 + R'NH2 + Н2О

RНN-NHR' + 2Н+> RNH2 + R'NH2

RNO2 + 6H+> RNH2 + H2O

Восстановление красителя сульфатом ванадия ведут в токе углекислого газа при добавлении раствора сафранина. После добавления избытка раствора соли ванадия краситель обычно обесцвечивается. Избыток двухвалентного ванадия оттитровывают под током углекислоты раствором железо-аммонийных квасцов до появления красно-фиолетовой окраски сафранина. Параллельно проводят контрольный опыт в тех же условиях без красителя. краситель химический сульфат ванадий

Восстановление хлоридом титана можно проводить: 1) при непосредственном титровании кипящего раствора красителя раствором треххлористого титана без применения индикатора (прямое титрование) - об окончании титрования судят по исчезновению окраски, свойственной анализируемому красителю, и по неизменности окраски при дальнейшем прибавлении раствора треххлористого титана; 2) при кипячении раствора исследуемого красителя с избытком соли титана и добавлении метиленового голубого, избыток которого титруют треххлористым титаном до исчезновения голубого окрашивания (обратное титрование).

Метод прямого титрования можно применять лишь к тем красителям, при титровании которых наблюдается ясное изменение окраски в конце титрования. Для анализа большинства азокрасителей следует применять второй метод.

Методы хроматографии также прочно вошли в практику работы химиков-синтетиков и широко используются как для качественного, так и для количественного определения красящего вещества в выпускных формах и характеристики их чистоты.

Содержание NaCl определяется потенциометрическим титрованием, которое лучше всего производить в системе серебряный электрод - каломельный электрод или серебряный электрод - хлорсеребряный электрод. Во избежание попадания ионов хлора индикаторный серебряный электрод отделяют от каломельного или хлорсеребряного солевым мостиком, заполненным насыщенным раствором KNО3 или NH4NO3.

Навеску красителя помещают в стакан для титрования, добавляют 100 мл дистиллированной воды, рН раствора доводят до 5. При постоянном перемешивании с помощью магнитной мешалки в титруемый раствор вводят кристаллический нитрит бария для уменьшения адсорбции ионов серебра осадком AgNO3. После прибавления каждой порции AgNO3 измеряют потенциал, делая "выдержку" до 5 мин., необходимую для установления его постоянства. В точке эквивалентности происходит резкий скачок потенциала.

Весовой метод определения сульфатов основан на реакции взаимодействия сульфат-ионов с ионами бария, сопровождающейся образованием мало-растворимого мелкокристаллического осадка сульфата бария. Этот осадок отфильтровывают, промывают, прокаливают, взвешивают и рассчитывают в нем содержание сульфатов.

Определение карбонатов основано на титровании растворов исследуемых веществ стандартным раствором хлористоводородной кислоты. При добавлении половины кислоты, карбонаты нейтрализуются "наполовину" и превращаются в гидрокарбонаты. При дальнейшем добавлении кислоты гидрокарбонаты реагируют с соляной кислотой. Поэтому кривая нейтрализации карбонатов кислотой характеризуется двумя скачками титрования, соответствующим двум точкам эквивалентности.

Содержание фосфатов определяют по количеству едкого натра, израсходованного на растворение осадка фосформолибдата аммония - применяемое при этом титрование очень точно, но промывка, и сушка осадка занимают слишком много времени, или весовым методом (микрометод Лоренца), где органическое вещество разлагают серной кислотой в присутствии азотной кислоты и пергидрола; фосфорную кислоту осаждают молибдатом аммония и полученный осадок высушивают и взвешивают. Точность определения 0,1% достигается легко, потому что взвешиваемый осадок в 63 раза тяжелее содержащегося в нем фосфора. Большое распространение имеет колориметрический метод, основанный на образовании молибденовой сини. Этот метод вытесняет весовые методы, особенно при серийных определениях, так как он более быстрый и не уступает им по точности.

Определение количества присутствующей мочевины можно провести с помощью весовых, объемных и колориметрических методов, основанных на реакции с ксантгидролом. К исследуемой смеси приливают 5%-ный раствор ксантгидрола в абсолютном спирте или 1%-ный раствор этого вещества в ледяной уксусной кислоте. В многочисленных вариантах образование диксантилмочевины используется для количественного определения мочевины и ее производных.

Технические продукты часто содержат кристаллизационную и гигроскопическую воду. В твердых веществах, не разлагающихся при нагревании, кристаллизационную и гигроскопическую воду обычно определяют путем сушки в сушильном шкафу. В зависимости от свойств вещества во время сушки в шкафу поддерживают различную температуру - обычно не выше 100-105°С. Вещества, не выдерживающие нагревания, сушат в вакуум-эксикаторах над водо-отнимающими средствами (безводный хлористый кальций, едкий натр, пятиокись фосфора и др.). В зависимости от содержания влаги и природы вещества берут в бюксе навеску в 8-10г и сушат до постоянного веса. Содержание влаги вычисляют до и после сушки в процентном соотношении.

Для определении содержания нерастворимых примесей (в растворимых в воде красителях) навеску в 1 г растворяют в 750 мл кипящей дистиллированной воды. Горячий раствор фильтруют на воронке Бюхнера через беззольный фильтр. Осадок на фильтре промывают нагретой до кипения дистиллированной водой до обесцвечивания и отрицательной реакции на ионы Сl-, SO2-. Фильтр с осадком помещают в бюкс и сушат при 95-100°С до постоянной массы. Содержание нерастворимых в воде примесей вычисляют в процентах из отношения массы высушенного осадка и начальной навески красителя.

С тех пор как человечество начало задумываться об экологии, все чаще появляется информация о том, что те или иные искусственные компоненты, применяемые в производстве множества привычных вещей, могут нанести вред нашему здоровью. Особенно бурная дискуссия развернулась вокруг азокрасителей.

Известно, что азокрасители имеют в своей структуре одну или более азогрупп (-N=N-). Само по себе такое сочетание угрозы не представляет, но в результате разрыва таких связей из красителей могут выделяться ароматические амины, которые относятся к разряду канцерогенов. Данный процесс происходит не только под действием химических веществ, но и ферментов живого организма.

Первые ограничительные меры последовали в 1974 г., когда была основана Международная экологическая и токсикологическая ассоциация красителей и пигментов, которая разработала «Код этики», ограничивающий производство и продажу красителей на основе бензидина. С 1987 по 1994 гг. в США, Германии, Нидерландах, Турции, Индии и ряде других стран были приняты законодательные решения о запрещении 20 опасных для здоровья аминов. В этот перечень вошли: 4-аминодифенил; бензидин; 4-хлор-о-толуидин; 2-нафтиламин; о-аминоазотолуол: р-хлоранилин; р-крезидин; 2,4-диаминоанизоил и др.

Для определения канцерогенных аминов разработан ряд простых и надежных методов, суть которых сводится к воздействию на испытуемые образцы химическими материалами, вызывающими выделение аминов. Присутствие последних детектируется с помощью хромотографии.

В настоящее время можно говорить о наличии международных правил применения азокрасителей при изготовлении товаров, предназначенных для длительного контакта с человеческим телом (одежда, постельное белье, полотенца, пляжные и надувные матрацы, парики, ювелирные изделия и т. п.). Такие запреты действуют в странах Евросоюза и в некоторых странах Южной и Восточной Азии, экспортирующих большое количество одежды и обуви в Европу. Важно отметить, что к объектам обязательного тестирования относятся также потребительские товары из кожи и текстиля.

Литература

1. Андросов В.Ф., Петрова И.И. Синтетические красители в легкой промышлен-ности. Справочник. -М.: Легпромбытиздат, 1989, 368с.

2. Аналитическая химия синтетических красителей /под ред. К. Венкатарамана/: пер. с англ. -Л.: Химия, 1979, 576с.

3. Алексеев В. Н. Количественный анализ /под ред. П. К. Агасяна/. -М.: Химия, 1972. 504с.

4. ГОСТ 9733-61. Красители. Методы испытания устойчивости окрасок к физико-химическим воздействиям. -М.: Изд-во стандартов, 1980.

5. Петрова И.Н., Коновалова З.В. Применение активных красителей с различными реакционными системами для крашения натуральной кожи. -Известия вузов. Технология легкой промышленности, 1985, №5, с. 58-61.

6. Андросов В.Ф., Петрова И.Н. Механизм крашения кожи хромового дубления активными красителями. -Известия вузов. Технология легкой промышленности, 1985, №4, с.49-52.

Размещено на Allbest.ru