299/1998 Sb. Vyhláška, kterou se stanoví metody pro zjišťování fyzikálně-chemických a chemických vlastností chemických látek a chemických přípravků a vlastností chemických látek a chemických přípravků nebezpečných pro životní prostředí - Stanovení neiontových povrchově aktivních látek v roztocích při zkoušce biologické rozložitelnosti

Stanovení neiontových povrchově aktivních látek v roztocích při zkoušce biologické rozložitelnosti

3.1 Princip

Povrchově aktivní látky se zkoncentrují a izolují vypuzováním plynem. Množství neiontových povrchově aktivních látek v použitém vzorku by mělo být v rozmezí 250 - 800 μg.

Povrchově aktivní látka získaná vypuzením plynem se rozpustí v octanu etylnatém.

Po oddělení fází a odpaření rozpouštědla se neiontová povrchově aktivní látka vysráží z vodného roztoku modifikovaným Dragendorffovým činidlem (KBiJ4 + BaCl2 + ledová kyselina octová).

Sraženina se zfiltruje, promyje se ledovou kyselinou octovou a rozpustí se v roztoku vinanu amonného. Vismut v roztoku se ztitruje potenciometricky roztokem pyrrolidindithiokarbamátu při pH 4 - 5 s použitím hladké platinové indikační elektrody a kalomelové nebo stříbro/chloridostříbrné referenční elektrody.

Metodu lze použít pro neiontové povrchově aktivní látky obsahující 6 - 30 alkenoxidových skupin.

Spotřeba při titraci se pro přepočet na referenční látku, nonylfenol kondenzovaný s 10 moly etylenoxidu (NP 10), vynásobí empirickým faktorem 54.

3.2 Činidla a vybavení

Pro přípravu činidel se používá deionizovaná voda.

3.2.1 Čistý octan etylnatý, čerstvě předestilovaný.

3.2.2. Hydrogenuhličitan sodný (NaHCO3) p. a

3.2.3 Zředěná kyselina chlorovodíková (20 ml koncentrované kyseliny (HCl) zředěné vodou na 1000 ml).

3.2.4 Methanol p. a., čerstvě předestilovaný, přechovávaný ve skleněné lahvi.

3.2.5 Bromkrezolová červeň, 0,1 g ve 100 ml ethanolu.

3.2.6 Srážecí činidlo: srážecí činidlo je směs dvou objemů roztoku A a jednoho objemu roztoku B. Směs se přechovává v hnědé lahvi a lze ji použít do jednoho týdne po smísení.

3.2.6.1 Roztok A

1,7 g oxid dusičnanu oxidu bismutu p. a. (BiONO3.H2O) se rozpustí ve 20 ml ledové kyseliny octové a doplní se vodou na 100 ml. Dále se rozpustí 65 g jodidu draselného p. a. ve 200 ml vody. Tyto dva roztoky se smísí v 1000 ml odměrné baňce, přidá se 200 ml ledové kyseliny octové (3.2.7) a doplní se vodou na 1000 ml.

3.2.6.2 Roztok B

290 g chloridu barnatého (BaCl2.2H2O) p. a. se rozpustí v 1000 ml vody.

3.2.7. Ledová kyselina octová 99 - 100 % (nižší koncentrace nejsou vhodné)

3.2.8 Roztok vínanu amonného: 12,4 g kyseliny vinné p. a. a 12,4 ml roztoku amoniaku p. a. (d = 0,910 g.ml-1) se smísí a doplní vodou na 1000 ml (nebo se použije ekvivalentní množství vínanu amonného p. a. ).

3.2.9 Zředěný roztok amoniaku: 40 ml roztoku amoniaku p. a. (d = 0,910 g.ml-1) se zředí vodou na 1000 ml.

3.2.10 Standardní tlumivý octanový roztok: 40 g tuhého hydroxidu sodného p. a. se rozpustí v kádince v 500 ml vody nechá zchladnout. Přidá se 120 ml ledové kyseliny octové (3.2.7). Důkladně se promíchá, ochladí a převede do 1000 ml odměrné baňky. Doplní se vodou po značku.

3.2.11 Roztok pyrrolidindithiokarbamátu (známý jako "karbátový roztok"): 103 mg pyrrolidindithiokarbamátu sodného (C5H8NNaS2.2H2O) se rozpustí v asi 500 ml vody, přidá se 100 ml n - amylalkoholu p. a. a 0,5 g NaHCO3 p. a. a doplní se vodou na 1000 ml.

3.2.12 Roztok síranu měďnatého (pro standardizaci roztoku 3.2.11)

Zásobní roztok

1,249 g síranu měďnatého (CuSO4.5H2O) p. a. se smísí s 50 ml 0,5 M roztoku kyseliny sírové a doplní se vodou na 1000 ml.

Standardní roztok

50 ml zásobního roztoku se smísí s 10 ml 0,5 M roztoku H2SO4 a doplní se vodou na 1000 ml.

3.2.13 Chlorid sodný p. a.

3.2.14 Přístroj pro stripování plynem (viz obr. 5)

Průměr porézního (fritového) kotouče musí být stejný jako vnitřní průměr válce.

3.2.15 Dělící nálevka 250 ml

3.2.16 Magnetické míchadlo s magnetem 25 - 30 mm.

3.2.17 Goochův kelímek, průměr perforovaného dna = 25 mm, typ G 4.

3.2.18 Kruhové papírové filtry se skelným vláknem o průměru 27 mm s průměrem vlákna 0,5 - 1,5 μm.

3.2.19 Dvě filtrační baňky s adaptéry a pryžovými manžetami, 500 a 250 ml.

3.2.20 Registrační potenciometr, vybavený hladkou platinovou indikační elektrodou a kalomelovou nebo stříbro/chloridostříbrnou referenční elektrodou o rozsahu 250mV, s automatickou byretou o objemu 20 - 25 ml, nebo odpovídajícím zařízením s ruční obsluhou.

3.3 Metoda

3.3.1 Koncentrace a separace povrchově aktivní látky

Vodný roztok se zfiltruje přes jakostní filtrační papír. Prvních 100 ml filtrátu se vyleje.

Odměřené množství vzorku, které obsahuje 250 - 800 μg neiontové povrchově aktivní látky, se převede do stripovacího přístroje, který byl předtím promyt octanem etylnatým.

Pro zlepšení separace se přidá 100 g chloridu sodného a 5 g hydrogenuhličitanu sodného.

Je-li objem vzorků větší než 500 ml, přidají se tyto soli do stripovacího přístroje v tuhé formě, a rozpustí se probubláním dusíkem nebo vzduchem.

Použije-li se vzorek o menším objemu, rozpustí se tyto soli ve 400 ml vody a pak se přidají do stripovacího přístroje.

Přidá se voda tak, aby hladina dosáhla k hornímu uzavíracímu kohoutu.

Na vodní hladinu se opatrně přidá 100 ml octanu etylnatého.

Promývačka v části pro plyn (dusík nebo vzduch) se naplní do dvou třetin octanem etylnatým.

Přístrojem se nechá procházet plyn průtokovou rychlostí 30 - 60 l.h-1; doporučuje se zapojení rotačního průtokoměru. Intenzita provzdušňování se musí na počátku zvyšovat postupně. Rychlost průtoku plynu je nutné nastavit tak, aby fáze zůstaly znatelně odděleny z důvodu minimalizace míšení fází a rozpouštění octanu etylnatého ve vodě. Po pěti minutách se průtok plynu zastaví.

Dojde-li k úbytku organické fáze rozpuštěním ve vodě většímu než 20 %, je nutno postup opakovat se zvláštní pozorností na rychlost probublání plynu.

Organická fáze se slije do dělící nálevky. Případná voda v dělící nálevce z vodné fáze, které by mělo být jen několik ml, se vrátí do stripovacího přístroje. Fáze octanu etylnatého se zfiltruje přes suchý jakostní filtrační papír do 250 ml kádinky.

Do stripovacího přístroje se přidá dalších 100 ml octanu etylnatého a znovu se nechá procházet dusík nebo vzduch po dobu pěti minut. Poté se organická fáze přepraví do dělící nálevky, použité při prvním dělení, vodná fáze se odstraní a organická fáze se zfiltruje přes týž filtr jako první podíl octanu etylnatého. Dělicí nálevka i filtr se propláchnou asi 20 ml octanu etylnatého.

Etylacetátový extrakt se na vodní lázni odpaří do sucha (v digestoři). Pro urychlení odpařování se na hladinu roztoku zavede jemný proud vzduchu.

3.3.2 Srážení a filtrace

Suchý odparek dle 3.3.1 se rozpustí v 5 ml metanolu, přidá se 40 ml vody a 0,5 ml zředěného roztoku HCl (3.2.3), a směs se promíchá magnetickým míchadlem.

K tomuto roztoku se z odměrného válce přidá 30 ml srážecího činidla (3.2.6). Sraženina se vytvoří po opakovaném míchání. Po 10 minutách míchání se směs nechá nejméně pět minut stát.

Směs se zfiltruje přes Goochův kelímek, na jehož dno se položí filtrační papír ze skelných vláken. Nejdříve se filtr promyje za odsávání asi 2 ml ledové kyseliny octové. Poté se pečlivě omyjí kádinka, magnet a kelímek ledovou kyselinou octovou, jíž je třeba asi 40 - 50 ml. Sraženinu ulpělou na stěnách kádinky není nutné převést na filtr kvantitativně, protože roztok sraženiny se pro titraci vrátí do srážecí kádinky a zbývající sraženina se pak rozpustí.

3.3.3 Rozpuštění sraženiny

Sraženina ve filtračním kelímku se rozpustí v horkém roztoku vinanu amonného (asi 80 °C, 353 K) (3.2.8), který se přidává ve třech dávkách po 10 ml. Každá dávka se před odsátím filtrem do baňky nechá několik minut stát v kelímku.

Obsah filtrační baňky se převede do kádinky použité ke srážení. Stěny kádinky se opláchnou dalšími 20 ml roztoku vinanu, aby se rozpustil zbytek sraženiny.

Kelímek, adaptér a filtrační baňka se pečlivě opláchnou 150 - 200 ml vody a tato voda se vrátí do kádinky použité pro srážení.

3.3.4 Titrace

Roztok se promíchá magnetickým míchadlem (3.2.16), přidá se několik kapek bromkrezolové červeni (3.2.5) a přidává se zředěný roztok amoniaku (3.2.9), až se zbarvení změní na fialové (roztok je mírně kyselý přítomností zbytku kyseliny octové použité k promytí)).

Pak se přidá 10 ml standardního tlumivého octanového roztoku (3.2.10), elektrody se ponoří do roztoku a potenciometricky se titruje standardním "karbátovým roztokem", přičemž ústí byrety je ponořeno do roztoku.

Rychlost titrace nesmí přesáhnout 2 ml.min-1.

Bod ekvivalence je průsečíkem tečen obou větví křivky potenciálu. Někdy se pozoruje plochý průběh inflexe křivky potenciálu; tomu je možné se vyhnout pečlivým očištěním platinové elektrody (vyleštěním smirkovým papírem).

3.3.5 Slepá stanovení

Souběžně s celým postupem se provádí slepé stanovení s 5 ml metanolu a 40 ml vody podle návodu uvedeného v bodě 3.3.2. Spotřeba při slepé titraci musí být nižší než 1 ml, jinak je podezření na nedostatečnou čistotu činidel (3.2.3 - 3.2.7 - 3.2.8 - 3.2.9 - 3.2.10), zejména na jejich obsah těžkých kovů, a je nutno je vyměnit. Slepé stanovení je nutné vzít v úvahu při výpočtu výsledků.

3.3.6 Kontrola faktoru "karbátového roztoku"

Faktor karbátového roztoku se stanoví v den použití. Po přidání 100 ml vody a 10 ml standardního octanového tlumivého roztoku (3.2.10) se ztitruje 10 ml roztoku síranu měďnatého (3.2.12) karbátovým roztokem. Je-li spotřeba "a" ml, je faktor f:

f = ---

a všechny výsledky titrací se násobí tímto činitelem.

3.4 Výpočet výsledků

Každá neiontová povrchově aktivní látka má svůj vlastní faktor, závislý na jejím složení, zejména na délce alkenoxidového řetězce. Koncentrace neiontové povrchově aktivní látky se vyjadřuje ve vztahu ke standardní látce - nonylfenolu s 10 etylenoxidovými jednotkami (NP 10) - pro který je přepočítávací faktor 0,054.

S použitím tohoto faktoru se zjistí množství povrchově aktivní látky, přítomné ve vzorku, vyjádřené v mg ekvivalentu NP 10:

(b - c) . f . 0,054 = mg neiontové povrchově aktivní látky jako NP 10

kde

b = objem "karbátového roztoku", spotřebovaného u vzorku (ml),

c = objem "karbátového roztoku", spotřebovaného při slepém stanovení (ml),

f = faktor "karbátového roztoku".

3.5 Vyjádření výsledků

Výsledky se vyjádří v mg.l-1 jako NP 10 zaokrouhleně na nejbližší 0,1.