聚丙烯酰胺中游離單體含量的測定

王志勇
西安市自來水總公司南郊水廠 （710054）

　　摘要：在酸性條件下，加入溴使其與丙烯酰胺的雙鍵發(fā)生邁克加成反應(yīng)^[1]，過量的溴與碘化鉀作用析出單質(zhì)碘，以淀粉做指示劑，用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液在中性或弱酸性介質(zhì)條件下滴定析出的碘。主要反應(yīng)式如下：
　　 關(guān)鍵詞： 丙烯酰胺　 邁克加成　 介質(zhì)

原理：

　　CH₂=CH-CONH₂+ Br ₂=CH₂Br-CHBr-COOH

　　2KI+Br₂=2KBr+I₂

　　I₂+2Na₂S₂O₃=2NaI+Na₂S₄O₆

1.引言

　　聚丙烯酰胺是由丙烯酰胺經(jīng)低溫水溶液聚合而成的熱塑性水溶性樹脂，通常有粉狀和膠狀兩種形式^[2]。其被作為水處理劑廣泛應(yīng)用與對水處理行業(yè)中，其具有投加量少、凈水效果好等特點(diǎn)，但是其聚合單丙烯酰胺有毒，因此在飲用水處理中使用受到很大的限制，有的國家規(guī)定對人的丙烯酰胺的容許攝入量為0.5µg/kg·體重^[3]，但其凈水效果好，功不可滅，為了符合要求，保障生產(chǎn)安全。本文采用間接碘量法測定聚丙烯酰胺中單體丙烯酰胺的含量。

2.試劑和溶液

　　 鹽　 酸（分析純）：1+1溶液；
　　 碘化鉀（優(yōu)級純）：100g/L；
　　 溴酸鉀（優(yōu)級純）；
　　 溴化鉀（優(yōu)級純）；
　　 溴：c（1/6 K BrO₃）約為0.1000mol/L標(biāo)準(zhǔn)溶液，免標(biāo)定，準(zhǔn)確稱取0.6959g的溴酸鉀（優(yōu)級純）于潔凈的燒杯中，加入4g溴酸鉀（優(yōu)級純），用蒸餾水溶解后，定量轉(zhuǎn)入250mL容量瓶，用水稀釋至刻度，搖勻。
　　 可溶性淀粉（分析純）：5g/L 溶液；
　　 硫代硫酸鈉（優(yōu)級純）：c (Na₂S₂O₃）約為0.10mol/L標(biāo)準(zhǔn)溶液。稱取Na₂S₂O₃·5H₂O 25g，溶于剛煮沸并冷卻后的1L水中，再加入Na₂CO₃約0.2g，將溶液保存在棕色瓶中，于暗處放置幾天后進(jìn)行標(biāo)定。
　　 鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液c (1/6) =0.1000mol/L將K₂Cr₂O₇在150~180℃烘干5h后于干燥劑中放至室溫保存。準(zhǔn)確稱取1.2258g K₂Cr₂O₇于100mL燒杯中，加水溶解后，定量移入250mL容量瓶中，稀釋至刻度，搖勻。

3.儀器和設(shè)備

　　一般實(shí)驗室用儀器和棕色滴定管（酸式）：50mL。
　　 滴瓶：30mL，碘量瓶

4.測定方法

(1).Na₂S₂O₃ 溶液的標(biāo)定
　　準(zhǔn)確移取K₂Cr₂O₇溶液25mL 3份，分別置于500mL碘量瓶中，加入10% KI溶液20 mL，1mol/LH₂SO₄溶液20 mL，塞上瓶塞在暗處放置5 min待反應(yīng)完全，加入100mL水稀釋，用Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，當(dāng)溶液由棕色轉(zhuǎn)變?yōu)榈S色時，加入5mL淀粉溶液，繼續(xù)滴定至溶液由藍(lán)色轉(zhuǎn)變?yōu)榱辆G色即為終點(diǎn)。記錄消耗Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，計算Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度。相對偏差不超過±0.2%^[4]。
(2).試樣的測定
　　用滴瓶以減量法稱量約6g（根據(jù)含量不同自行調(diào)整）試樣，精確到0.0001g。于預(yù)先加入20mL水的500mL的碘量瓶中，加入20.00mL溴標(biāo)準(zhǔn)溶液、5mL鹽酸溶液，搖勻，置暗處30min，取出，加入15mL碘化鉀溶液，搖勻，置暗處5min，取出，加入150mL水，立即以硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至淡黃色時，加入約3mL淀粉繼續(xù)滴定至藍(lán)色消失即為終點(diǎn)。
(3).空白試驗
　　于500mL碘量瓶中，加入20mL水以下完全按照試驗的測定，從“加入20.00mL溴標(biāo)準(zhǔn)溶液”開始。

5.試驗影響因素

(1)控制溶液的酸度：滴定必須在中性或弱酸性溶液中進(jìn)行。在堿性中將發(fā)生下列反應(yīng)：

　　　　　　　　　　　　　 S₂O₃^2- + 4I₂ + 10OH^- ═ 2SO₄^{2 -}+ 8I^- + 5H₂O

　　而且I₂在堿性中會發(fā)生歧化反應(yīng)生成HOI及IO₃^-；在強(qiáng)酸性溶液中，溶液會發(fā)生分解反應(yīng)：

　　　　　　　　　　　　　 S₂O₃^2-　 + 2H⁺ → SO₂ + S↓ + H₂O

(2)防止的揮發(fā)和氧化：需防止的揮發(fā)和空氣中的O₂氧化加入過量的KI可使I₃^-形成絡(luò)離子，且滴定時使用碘量瓶，不要劇烈搖動，以減少I₂的揮發(fā)。I^-被氧化的反應(yīng)隨著光照及酸度增高而加快。因此，在反應(yīng)時應(yīng)置于暗處，滴定前調(diào)節(jié)好酸度，析出I₂后立即進(jìn)行滴定。
(3)加入淀粉時間的影響：經(jīng)典方法表明加入淀粉應(yīng)在被滴定物質(zhì)被滴去95%以上即至淺黃色加入較好^[4]。

6.結(jié)果計算

　　以質(zhì)量百分比數(shù)表示的游離單體（以CH₂=CH-CONH₂計）含量（X）-按下式計算：

　　X =[(Vo-V1)|*C*0.03603*100]/m

式中
　　 V₀：空白試驗所消耗硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，
　　 V₁：測定試樣時所消耗硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，
　　 c：硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，
　　 m：試樣的質(zhì)量
　　 0.03603g—1.00mL硫代硫酸鈉溶液[c（Na₂S₂O₃）=1.00mol/L]相當(dāng)于丙烯酰胺的質(zhì)量，

7.結(jié)果與討論

　　經(jīng)實(shí)驗得：采用本方法可根據(jù)不同試樣（單體丙烯酰胺含量不同）稱取不同的量進(jìn)行實(shí)驗均取得的很好的效果，所以本方法對于一般的實(shí)驗室進(jìn)行對聚丙烯酰胺鑒定具有簡單，可靠等優(yōu)點(diǎn)。

8.參考文獻(xiàn)

[1] 胡宏汶主編. 有機(jī)化學(xué)（第二版下冊）[M] 高等教育出版社， p499-500
[2] 王緘主編. 化工辭典（第四版）[M] 化學(xué)工業(yè)出版社，　 p497
[3] 王光燾等主編. 城市供水行業(yè)2000年技術(shù)進(jìn)步發(fā)展規(guī)劃[M] 中國建筑工業(yè)出版社，p138-139
[4] 武漢大學(xué)主編. 分析化學(xué)實(shí)驗（第三版）[M] 高等教育出版社， p173-174，p170