203155. lajstromszámú szabadalom • Indikátor kompozíció vizek összes keménységének meghatározására
1 HU 203 155 A 2 Találmányunk tárgya indikátorkompozíció vizek összes keménységének meghatározására. A kompozíció 0,09-2 tömeg% l-(l-hidroxi-2-naftiI-azo)-2-naftol-4-szulfonsavat, adott esetben 0,05-1 tömeg% metilvörös indikátort tartalmaz trietanol-aminban feloldva. Az oldószer részben helyettesíthető 1-4 szénatomszámú alkanollal 5-25 tömeg% mennyiségben. A különböző vizek - felszíni- és ipari vizek, hőközpontok kazántápvizei, ioncserélt és lágyított vizek összes keménységének meghatározására igen fontos e vizek felhasználhatósága szempontjából. Csak egyetlen példa: a kazánok, a fűtőrendszerek biztonságos és gazdaságos üzemeltetéséhez elengedhetetlenül szükséges a kazántápvizek, az ioncserélt vizek összes keménységének ismerete. Igen szigorú rendelkezések (pl. MSZ 15200) és (gyártói) előírások határozzák meg a kazánokhoz felhasználható víz keménységét. A víz összes keménységén (ÖK) az oldott kalcium- és magnéziumionok együttes mennyiségét értjük, és mg/dm3 CaO egységben adjuk meg. A vízkeménység meghatározása lényegében laboratóriumokban történik, a vizsgálatokat szakemberek végzik. Laboratóriumok azonban nincsenek mindenütt, sőt a kazánházak, hőközpontok többségénél nincs. Dyenkor vagy elküldik a vízmintákat a megfelelő laborba, vagy - és ez sajnos egyáltalán nem ritka - nem végeznek/végeztetnek laboratóriumi méréseket. Az utóbbi kifejezetten káros következménnyel járhat, az előbbi hátránya az, hogy a gyors beavatkozást, cselekvést gátolja, mivel az adatközlés sokszor csak többórás késéssel történik meg (a kazánok éjszaka is működnek, a laborok pedig általában egy műszakosak). A vízkeménység meghatározását a mindennapi gyakorlatban komplexometriás titrálással végzik, ezek leírása sok analitikai szakkönyvben megtalálható. (Pl. Erdey-Mázor: Analitikai Kézikönyv, Műszaki Könyvkiadó, Budapest 1974., vagy Analitikusok Kézikönyve- Szerk.: Dr. Pungor Ernő - Műszaki Könyvkiadó 1987.), az MSZ 12660/4 vagy MSZ 448/21 is ismertet egy eljárást. Ezek két lényeges ponttal rendelkeznek:- A komplexometriás titráláshoz indikátorként eriokromfekete-T fémindikátort alkalmaznak. Ezt vízben és/vagy valamilyen pufferoldatban feloldják, de alkalmazzák a trietanol-aminban történő oldást is. Az indikátor színátmenete vörös-kék, az optimális pHérték 10-11.- Az indikátor oldatot a mérendő vízhez cseppentik, majd ismert koncentrációjú többnyire EDTA (etilén-diamin-tetraecetsavas nátrium) vizes oldatával színváltozásig titrálják. Az EDTA-oldat koncentrációja és fogyása alapján határozzák meg az ÖK értékét. Más módszerek is ismeretesek. A 1707751a jstromszámú magyar szabadalmi bejelentés szilárd, tablettázott megoldást ismertet. Nem terjedt el a gyakorlatban, mert a „kvantáltsága” nehézkessé teszi a mérést, a meghatározás pontatlan. A 184321 lajstromszámú szabadalmi leírás oldatkompozíciókat ismertet, amelyekkel a mérés elég gyorsan és pontosan elvégezhető. A fenti módszerek nagy hátránya, hogy az indikátor oldatok eltarthatósága csak 3 hónap, ami különböző segédanyagok alkalmazásával is csak legfeljebb egy hónappal hosszabbítható meg. Ennek fő oka, hogy a valamennyi eljárásban alkalmazott eriokrómfekete-T indikátor lúgos anyagokkal (lúgos oldatokban), ráadásul a levegővel is érintkezve, lebomlik. (A 184321 lajstromszámú szabadalmi leírásban az indikátor kompozíció komponensei: eriokromfekete-T, nátrium-hidroxid, nátrium-borát, titánsárga, etanol, trietanol-amin és víz.) A gyakorlatban igen nagy igény van olyan egyszerű, hordozható készletekre, amelyek segítségével az ÖK gyorsan és viszonylag pontosan meghatározható. A találmányunk célja olyan indikátor kompozíció kidolgozása, amely hosszabb ideig, min. 10-12 hónapig is eltartható. Továbbá célul tűztük ki a színátcsapás vizuálisan jobban érzékelhető megvalósítását, és azt, hogy ez az oldat megfelelő mérőoldattal és segédeszközzel kombinálva alkalmas legyen akár helyszíni gyorsvizsgálatok elvégzésére. A kalcium-, magnézium- és más fémionok kimutatására igen sok fémindikátor ismeretes (pl. az említett Analitikusok Kézikönyvében felsoroltak.). Ezek többsége oldatban nem stabil, lebomlanak. így pl. az ÖK meghatározására szinte kizárólagosan alkalmazott eriokromfekete-T trietanol-aminban oldva 3 hónap alatt elbomlik (MSZ 12660/4; ezt egyébként a leírásban is olvashatjuk). A kitűzött cél megvalósításához megfelelőnek találtuk a l-(l-hidroxi-2-naftil-azo)-2-naftol-4-szulfonsavat (a továbbiakban röviden HNNS), amelyet J. Korkish először urán(TV)-ionok vizes oldatokból történő meghatározására alkalmazott, majd hafnium és cirkónium elemzésére; a fémindikátort metanolos oldatban használta. (Z. Anal. Chem. 42. 278. 1962. és Anal. Chim. Acta 306.24.1961.) Előkísérleteink során felismertük, hogy a HNNS igen alkalmas lehet céljainkhoz. Színátmenete borvörös-kék (búzavirágkék); az optimális pH érték kalciumra 11,5, magnéziumra 10, de ezektől az értékektől nagyobb eltérések is megengedhetők anélkül, hogy az eredményt lényegesen megmásítanák. Az említett pH-értékeket pufferrel lehet beállítani; megfelelő az ilyenkor gyakran alkalmazott ammóniapuff er (NH40H-NH4C1), vagy a nátrium-hidroxidnátrium-borátos puffer. Találmányunk céljának megvalósításához megfelelőnek találtuk a trietanol-amint (TrEA) mint oldószert. A trietanol-aminban igen jól oldódik a fémindikátor, azonkívül ez az oldószer többnyire biztosítja a kívánt pH-t is (lúgos kémhatású). Felismertük, hogy a HNNS trietanol-aminos oldata igen sokáig eltartható a fémindikátor lebomlása nélkül. Ez az oldat azonban elég viszkózus, így nem kezelhető egyszerűen. Ezen kevés alkohol, előnyösen metanol adagolásával lehet segíteni. Találmányunk szerinti indikátorkompozíció vizek összes keménységének meghatározására alkalmas. Fémindikátort és a pufferszerepet is betöltő szerves 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
