DE1229759B - Verfahren zur Bestimmung wasserloeslicher Salze der Phosphorsaeure - Google Patents

Description

• Verfahren zur Bestimmung wasserlöslicher Salze der Phosphorsäure Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung wasserlöslicher Salze der Phosphorsäure durch Zugabe eines Überschusses eines Kations, welches mit Phosphat einen schwerlöslichen Niederschlag bildet.
• In der modernen Wasseraufbereitungstechnik spielt die Phosphatimpfung eine große Rolle. Phosphate werden technischen Wässern aus den verschiedensten Gründen zugesetzt, wie z. B. zur Erzielung eines feinen Kalkschlammes an Stelle von Kesselstein, zur Ausfällung letzter Härtespuren aus enthärtetem Wasser, als Korrosionsschutz usw. Um Störungen zu vermeiden, werden die Grenzen der Phosphatkonzentration genau vorgeschrieben, und es wird versucht, durch Dosiergeräte verschiedenster Bauart diese Grenzen einzuhalten. Hierzu ist eine analytische Überwachung dringend erforderlich, jedoch stößt diese in der Technik auf große Schwierigkeiten, insbesondere deshalb, weil es sich im allgemeinen um Konzentrationen im ppm-Bereich handelt. Zuverlässige Phosphatbestimmungen konnten bislang nur im Laboratorium von geschultem Personal unter entsprechendem zeitlichem und apparativem Aufwand durchgeführt werden, so daß nur größere Betriebe in der Lage waren, eine zuverlässige, regelmäßige Phosphatkontrolle durchzuführen. In der Laboratoriumspraxis sind zahlreiche gravimetrische, titrimetrische und colorimetrische Methoden bekannt, die aber zumeist eine Isolierung des Phosphations von störenden Begleitstoffen erforderlich machen und zum Teil einen erheblichen apparativen Aufwand bedingen.
• Der Standard-Phosphatnachweis mit Molybdat eignet sich kaum für Titrationsverfahren. Er ist vorwiegend gravimetrisch, bestenfalls colorimetrisch auszuwerten. Für eine brauchbare »Feldmethodea fallen aber diese beiden Möglichkeiten aus und werden zudem in der Praxis wegen zu geringer Genauigkeit abgelehnt.
• Andere Methoden, die wie das Ammonium-Magnesium-Phosphat-Verfahren einer komplexometrischen Auswertung zugänglich sind, setzen eine quantitative Abtrennung des Niederschlages voraus, so daß eine einfache Rücktitration keinesfalls möglich ist.
• Aus keiner dieser Methoden kann durch entsprechende Modifikationen eine laborunabhängige und doch zuverlässige, narrensichere Schnellmethode entwickelt werden, wie sie von der Wasseraufbereitungstechnik so dringend gewünscht wird.
• Die Schwierigkeiten lagen in erster Linie darin, daß eine vorangehende Isolierung oder zumindest eine Anreicherung des normalerweise in den zur Untersuchung kommenden Wässern nur in ppm-Mengen vorhand nen Phosphations nicht in Frage kam, weil dazu labormäßige Operationen erforderlich sind und für eine »Feldmethode« schon einfache Filtration oder das Erhitzen von Lösungen ausgeschlossen ist.
• Die Schwierigkeiten werden noch dadurch vergrößert, daß Reaktionen auf Anionen im allgemeinen weniger spezifisch sind als solche auf Kationen. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabenstellung verlangt aber, daß die Phosphat-Konzentrationen sicher und genau bestimmt werden, auch in Gegenwart oft um ein Vielfaches größerer Mengen anderer im Brauchwasser normalerweise gelöster Salze, insbesondere Carbonate, Silicate, Sulfate, Chloride, Nitrate usw. von Natrium, Kalium, Eisen, Ammonium usw.
• Es ist bekannt, daß beim Phosphatnachweis mit Molybdat Chlorid wie auch Silicat erheblich stören.
• Ziel dieser Erfindung ist es, dem Praktiker die Möglichkeit zu geben, unabhängig vom Labor und unter Vermeidung der vorgenannten Nachteile in wenigen Minuten zuverlässig den Gehalt einer Wasserprobe an gelösten Phosphaten zu bestimmen.
• Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß als Fällungsmittel ein wasserlösliches Lanthansalz verwendet wird.
• Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß Lanthan ein sehr schwer lösliches Phosphat bildet, während die meisten anderen Lanthansalze leicht löslich sind.
• Der pH-Wert der Wasserprobe sollte unterhalb 7 liegen, vorzugsweise bei 4 bis 5. Das Fällungsmittel wird deshalb zweckmäßigerweise in einer Pufferlösung dieses pH-Wertes aufgelöst, und zwar in einer solchen Konzentration, daß sich ein einfaches Verhältnis zur Phosphatkonzentration (gemessen in ppm PSOs) ergibt.
• Man geht zweckmäßig so vor, daß einer abgemessenen Wasserprobe ein genau dosierter Überschuß der Salzlösung eines löslichen Lanthansalzes, z. B. das Nitrat oder Acetat, zugesetzt und der Überschuß an Fällungsmittel anschließend gegen einen geeigneten Farbindikator komplexometrisch bestimmt wird.
• Die Rücktitration des jiherschüssigen Fällungsmittels erfolgt mit einem geeigneten Komplexbildner, beispielsweise dem Dinatriumsalz der Äthylendiamintetraessigsäure; dieser Komplexbildner wird als Lösung oder (vorzugsweise) in fest dosierter Form angewendet, mit Vorteil in einer solchen Konzentration, däß eine Einheit, z. B. 1 mi oder 1 Tablette, in einem einfachen Verhältnis zur Phosphatkonzentration steht, z. B.
• 10 ppm P2O5. Es wurde gefunden, daß Brompyrogallolrot als Indikator gut geeignet ist, insbesondere wenn es in einem polymeren Alkohol, beispielsweise Polyäthylenglykol, gelöst ist, da hierdurch Störungen durch höhere Sulfatkonzentrationen bei der Titration ausgeschaltet werden.
• Beispiele für die Herstellung der benötigten Reagenzien: 1. Herstellung der standardisierten Lanthan-Pufferlösung 200 g Trishydroxymethylaminomethan werden in 500 ml Wasser gelöst. Durch Zusatz von etwa 200 g Eisessig wird der pH-Wert auf 4,5 gebracht. Dann werden 6,110g reinstes kristallisiertes Lanthannitrat darin aufgelöst, und die Lösung wird mit Wasser auf 980 ml verdünnt. Nach der Gehaltsbestimmung in einem aliquoten Teil dieser Lösung durch komplexometrische Titration wird durch weiteres Verdünnen der Gehalt der Lösung an Lanthan auf 1,957 gel gebracht.
• 2. Herstellung des Indikators S g Brompyrogallolrot werden in 1 1 Polyäthylenglykol 400 gelöst. ' 3. Herstellung der Tittationstabletten 10,84 g kristallisiertes Dinatriumäthylendiamintetraacetat werden mit 989 g Dextrose und 0,5 g Stearinsäure homogen vermischt und zu Tabletten von je 50 mg verpreßt, Ausführungsbeispiele des Verfahrens: a) Labormäßige Ausführung der Phosphatbestimmung 100 ml der zu untersuchenden Wasserprobe werden durch Zugabe einiger Milliliter Pufferlösung auf einen pH-Wert von 4,5 bis 5 gebracht. Dann werden 10 m einer Lanthannitratlösung hinzupipettiert, die 1,957 g Lanthan pro Liter enthält. Durch Zusatz einiger Tropfen einer 0,5 obigen Lösung von Brompyrogallolrot in Polyäthylenglykol 400 färbt sich die Lösung kornblumenblau. Nunmehr wird mit einer EDTA- Lösung, die 5,244 g EDTA pro Liter enthält, bis zum Farbumschlag nach Rotviolett titriert. Ein Verbrauch von beispielsweise 9 mol Titrationslösung entspricht einem Gehalt der Probe an 10 ppm P2O5, 5 ml entsprechen 50 ppm, 1 ml entspricht 90 ppm, usw.
• Bei einem P2O5-Gehalt von über 100 ppm färbt sich die Probe sofort nach Zugabe des Indikators rotviolett. In solchen Fällen muß der Lnnthanzusatz verdoppelt bzw. vervielfacht werden. b) Ausführung der laborunabhängigen Phosphatbestimmung Ein Meßröhrchen wird genau bis zur 10-ml-Marke mit der zu untersuchenden Wasserprobe gefüllt. Aus einer Pipette gibt man 1 mi Lanthan-Pufferlösung nach Beispiel 1 und dann 2 Tropfen der Indikator-Lösung nach Beispiel 2 hinzu, und anschließend löst man nacheinander so viele Titrationstabletten nach Beispiel 3 in der Wasserprobe, bis der Farbumschlag von Blau nach Rotviolett erfolgt. Der P2O5-Gehalt in ppm errechnet sich zu: 10 minus Anzahl verbrauchter Tabletten multipliziert mit 10, also z. B. bei 3 Tabletten 70 ppm.
• Die Erfindung ermöglicht auch dem Nichtchemiker eine einfache, schnelle und zuverlässige- Phosphatbestimmung. Die hierfür erforderlichen Chemikalien und Gerätschaften werden zweckmäßig in Form eines übersichtlichen Besteckes zusammengestellt, bestehend aus einem graduierten Meßröhrchen, einer Tropfflasche mit Indikatorlösung nach Beispiel 2, einer Flasche mit Lanthan-Pufferlösung nach Beispiel 1, einer 1-com-Pipette, einer Anzahl Titrationstabletten nach Beispiel 3 und einem Glasstab. Diese Bestandteile können in einer sinnvoll unterteilten Schachtel untergebracht sein, die bequem in der Tasche zu tragen ist.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zur Bestimmung wasserlöslicher Salze der Phosphorsäure durch Zugabe eines Überschusses eines Kations, welches mit Phosphat einen schwerlöslichen Niederschlag bildet, d adurch gekennzeichnet, daß als Fällungsmittel ein wasserlösliches Lanthansalz verwendet wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem pH-Wert unter 7, vorzugsweise bei 4 bis 5, gearbeitet wird.