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皂化-离子交换法测定酯含量的分析条件的选择
    

 摘要:用正交试验法,探索了用皂化一离子交换法测定酯含量的分析条件:酯样品:KOH=1:2.5(摩尔比)加热皂化20min后,于强酸型阳离子交换柱中以2~3 mL/min 的交换速度进行离子交换,再用5O%C2H5OH-H2O 为淋洗液洗脱,将交换分离液用0.1mol/L 的NaOH标准溶液滴定。
    关键词:酯含量;皂化;离子交换;正交实验;分析条件
    常用的酯化合物含量的测定方法有:液相色谱法、皂化-反滴定法,也有用羟肟酸铁比色法及皂化-离子交换法的。在实际应用中,尽管液相色谱法具有快速、准确性高的优点,却因投资大而在许多中小企业中难以实现;皂化一反滴定法、羟肟酸铁比色法因不易消除干扰物的影响,前者常使测定结果偏高5~10%,后者需用高纯度的标准酯作对比校正;而皂化一离子交换法是将酯的皂化液,通过离子交换柱,利用离子交换树脂的高效的分离性能,有效的消除干扰物对测定结果的影响,但目前该法的测定条件不够明确和完善,使测定结果重现性差、结果失真,为提高该法测定酯含量的快速性及准确性,扩大其应用范围,本次实验应用正交试验珐对其测定条件做有益的研究。
    1 实验
    1.1 实验药品
强酸型阳离子交换树脂,KOH(分析纯),NaOH(分析纯),无水乙醇。
    1.2 原理
    皂化:RCOOR +KOH (过量)——+RCOOK+ROH .
    滴定:RCOOH+NaOH→ RCOONa+H20
    由上述原理看出,欲提高测定结果的快速性及准确性,就应设法控制皂化反应、交换反应的条件,可通过以下一些方法:(1)加大OH-的浓度,促进皂化反应迅速、彻底地朝生成物的方向进行;(2)以醇为溶剂,提高酯及产物ROH 的溶解性,以使在溶液中进行的皂化反应加速;(3)采用非水溶剂或水-有机溶剂的混合液,以改变离子的水合程度,提高离子的亲和力,增强分离因素,提高交换率;(4)加大接触交换速度。
    但这些方法也各有缺点。方法(1)中,0H-的浓度过大将使料液的浓度过高,在交换时,若不稀释,则使树脂的交换容量降低、反应减速,若稀释过量,则交换时间延长;方法(2)中,使用无水醇溶液将使酯所进行的醇解反应可逆,既不利于RCOOR 完全反应转化为RCOO-,也不利于某些皂化产物RCOOK的溶解;方法(3)中,在非水介质特别是在非极性溶剂中,离子交换反应的速度是很慢的,仅为水中的1‰;方法(4)中,若交换速度过快,则交换分离不完全,速度慢,则浪费测定时间。
因此,影响酯含量快速、准确测定的因素多且相互制约。必须解决这些矛盾的因素,做到既能使皂化反应快速、完全,又能让交换树脂充分发挥其高效的分离性能。本次实验将应用正交试验法就KOH 的用量、皂化时间、交换液浓度、交换速度、溶剂和淋洗液的选择等多种条件进行探索。
    1.3 初步实验
    1.3.1 确定初步实验的因素、水平先以易溶于水的化学纯试剂乙酸乙酯为样品(含量:98.5%),以水为溶剂和淋洗液,对诸多影响因素中的:KOH的用量、皂化时间、交换液浓度和交换速度进行探索。
    1.3.2 选择正交表安排实验
    对于四因子三水平的试验,在选择L27正交表安排实验时,由于四因子中的A 与B、C与D,A与C互相影响,必须考虑交互列的因素,故将A、B、C、D分别置于表中的第1、2、5、10列,将A×B、C×D、AXC分别置于表中。
    2 实验数据及正交表数据处理
    按1.3.3的实验流程进行实验,将实验结果记录于表2,其测定平均值为97.1% 。据此对L27正交表的数据进行处理。
由离差SA>SB>SC>SD,发现四个因子中的显著因子为A,即应严格控制碱的用量,SB、SC、SD远远的小于SA,应以方便、快速为主。与真实含量对比,首选A3B2C2D2为测定条件做进一步的实验。
    2.1 溶剂的选择
    由于多数的酯及ROH均与乙醇混溶,而多数的RCOOK不溶于醇却能溶于水或乙醇-水的混合液,因此,对皂化液的溶剂、淋洗溶液考虑选择水、无水乙醇及乙醇-水的混合液。确定溶剂试验的因子、水平见表。
    2.2 实验数据记录与处理
    选择化学纯试剂邻苯二甲酸二丁酯为样品(含量99.5%),以A3B2C2D2的测定条件,按1.3.3的实验流程进行试验,只是皂化液的溶剂、淋洗液换成此实验中的溶剂,将实验数据记录于表,并根据表数据对L9正交表数据进行处理。
    3 应用
    为确认上述分析条件的效果,选择具有不同结构的化学纯试剂乙酸乙酯、丁酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、乙酰乙酸乙酯、邻苯二甲酸二丁酯为酯样品,应用A3B2C2D2的测定条件,按1.3.3的实验流程进行实验。
表的数据表明,使用KOH 的水溶液,控制酯样品:KOH=1:2.5(摩尔比)进行皂化反应2Omin,此中只需加入少许C2H5OH,就解决了增强酯样品及皂化产物的溶解性、保证水解反应的彻底性的问题;以5O%C2H50H-H20将皂化液稀释1.5倍后,能有效地协调皂化反应和交换反应中OH-浓度高低的影响问题;用50%C2H5OH-H20为淋洗液洗脱,保证了交换反应处于均相体系中,提高离子交换树脂的分离因素和交换速度,促进交换反应完全,消除了干扰,减小测定结果与真实值之间误差。
    用皂化-离子交换交换法,采用上述分析条件进行酯含量的测定,仪器、药品简单易得易操作,准确性高。
参考文献:
[1] GB 12589-90,化学试剂乙酸乙酯.
[2] 金世美.有机分析教程[M].北京:高等教育出版社,1992.260.
[3] 朱嘉云.有机分析[M].北京:化学工业出版社,1992.178.
[4] F.A.凯里,R.J.森德伯格.高等有机化学(A 卷)·结构与机理[M].北京:人民教育出版社,1981.272—275.
[5] 夏玉宇.化验员实用手册[M ].北京:化学工业出版社,1999.890.
[6] 北京大学数学力学系概率统计组.正交设计法[M].北京:化学工业出版社,1979.167.


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    时间:2011年03月31日 04:46:57 来源: 作者:黄艳杰 上一篇:有毒猪油中有机锡的GC-MS测定 下一篇:超临界CO2萃取测定姜黄中姜黄素的实验研究  (电脑版  手机版)
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