Синтетическими поверхностно-активными веществами (СПАВ), или детергентами, называют органические соединения ионного или молекулярного строения, обладающие поверхностно-активными свойствами и моющей способностью. Общей чертой структуры детергентов является дифильность молекул: последние содержат гидрофобную парафиновую или алкил-ареновую цепи и гидрофильную полярную группу. В соответствии со знаком заряда этих гидрофильных групп (отрицательным, нулевым и положительным) различают анионные (АПАВ), неионогенные (НПАВ) и катионные (КПАВ) поверхностно-активные вещества.
Постоянно увеличивающийся уровень производства и потребления СПАВ, а также невозможность полной очистки от них сточных вод делают задачу контроля за содержанием детергентов в природных, в частности морских, водах весьма актуальной.
1. Сущность метода анализа
В последние годы малочувствительные химические методы определения детергентов (титриметрические, гравиметрические), а также колориметрические* [2] заменяют физико-химическими инструментальными методами, дающими возможность определять в природных водах следовые концентрации СПАВ.
Метод атомно-абсорбционной спектрофотометрии является одним из наиболее чувствительных и селективных для определения СПАВ при относительной простоте выполнения анализа [1, 3-6].
Применимость атомно-абсорбционной спектрофотометрии для определения детергентов в морской воде основывается на способности лигандных комплексов некоторых переходных металлов образовывать с АПАВ, КПАВ и НПАВ устойчивые ионные ассоциаты, растворимые в органических растворителях. Благодаря наличию атома металла в таком ионном ассоциате, стехиометрически связанного с молекулой детергента, можно находить концентрацию последних по селективному поглощению металла в экстракте. Для анионных детергентов в качестве комплексообразователя применяют сульфат бис (этилендиамин) меди, в качестве экстрагента - хлороформ. При определении КПАВ и НПАВ использована способность этих детергентов образовывать экстрагируемые бензолом комплексные соединения с тетрароданокобальтом аммония или калия, причем катионные детергенты определяются с таким малым количеством комплексообразователя, с которым неионогенные детергенты еще не открываются. Комбинация различных условий определения позволяет находить концентрацию НПАВ в пробе с учетом содержания в ней КПАВ.
В выбранных условиях анализа возможно определение концентраций в следующих диапазонах значений, мкг/л: АПАВ - 2...70; КПАВ - 2...50; НПАВ - 5...200. Пределы обнаружения определяемых веществ составляют соответственно 2; 2 и 5 мкг/л.
Предлагаемые методы определения СПАВ применимы для анализа морских и распресненных вод. Присутствие в пробах различных органических веществ, характерных для природных вод, не влияет на получаемые результаты.
В качестве стандартных веществ для построения градуировочных графиков применяются следующие: АПАВ - додецилсульфат натрия, КПАВ - цетилпиридиний хлорид одноводный, НПАВ - оксиэтилированный алкилфенол неонол АФ-14 (табл. 39).
Таблица 39
Характеристики стандартных веществ
Вещество | Эмпирическая формула | Свойство | Применения | ГОСТ или ТУ |
| Додецилсульфат натрия |  | Белый порошок, растворим в воде, хлороформе, спиртах | Основа моющих композиций, пенообразователь, эмульгатор, мягчитель для шелка и др. | ТУ 6-09-64 |
| Цетилпиридиний хлорид одноводный |  | Белый порошок, растворим в воде (30°С), хлороформе | Дезинфицирующее средство, бактерицид, эмульгатор, антистатик и др. | ТУ 6-09-15-121 |
| Неонол АФ-14 |   , | Желтая паста с плотностью 1,0  , растворима в воде, маслах, орг. р-телях | Компонент моющих композиций, эмульгатор, смачиватель, диспергатор пигментов и др. | Опытная партия (изготовитель - ВНИИПАВ, г. Шебекино) |
2. Средства измерений, оборудование, материалы и реактивы
Для выполнения анализа применяются:
атомно-абсорбционный спектрофотометр любой марки с непламенной атомизацией проб и дейтериевым корректором;
pH-метр "pH-121" - по ТУ 25-05-1689 или другой такого же класса;
батометр пластмассовый или стеклянный, например ГР-18 - по ТУ 2504-2507;
центрифуга ЦЛК-1 - по ТУ-5-375-4166 или другая такого же класса;
магнитная мешалка с подогревом ММЗМ - по ТУ 25-11-834;
штатив лабораторный с зажимами и кольцами ШЛ - по ТУ 64-1-707;
воронка делительная на 500 мл - по ГОСТ 8613;
воронка делительная на 1 л - по ГОСТ 8613;
пипетки на 2; 5; 10 мл - по ГОСТ 20292;
стаканы химические на 400-500 мл - по ГОСТ 25336;
пробирки центрифужные градуированные на 10 мл ПЦГ - по ГОСТ 10515;
колбы мерные на 500 мл - по ГОСТ 1770;
колбы мерные на 250 мл - по ГОСТ 1770;
склянки на 10-25 мл с полиэтиленовыми пробками (медицинские) или колбы со шлифом на 10-25 мл - по ГОСТ 25336 (для хранения экстрактов);
фильтры бумажные, тип ФОМ - по ТУ 6-09-1678;
капилляры стеклянные;
фольга алюминиевая;
додецилсульфат натрия, ч. - по ТУ 6-09-64;
цетилпиридиний хлорид одноводный, ч. - по ТУ 6-09-15-121;
неонол АФ-14 (опытная партия ВНИИПАВ, г. Шебекино);
сульфат меди пятиводный, х.ч. - по ГОСТ 4165;
сульфат аммония, х.ч. - по ГОСТ 3769;
этилендиамин, ч. - по ТУ 6-09-10-645;
хлороформ;
азотная кислота, ч.д.а. - по ГОСТ 4461;
роданид калия, ч. - по ГОСТ 4139;
нитрат кобальта шестиводный, ч.д.а. - по ГОСТ 4528;
бензол, х.ч. или ч.д.а. - по ГОСТ 5955;
хлорид аммония, ос.ч. - по ТУ 6-09-587;
гидроксид калия, ос.ч. - по ОСТ 6-01-301.
3. Отбор проб
Пробу морской воды отбирают пластмассовым или стеклянным батометром или с помощью специальной бутыли [1], после чего сразу приступают к ее обработке. Хранить пробу в какой-либо промежуточной емкости не рекомендуется, чтобы избежать процессов сорбции поверхностно-активных веществ на стенках сосуда.
Объем пробы для каждого вида анализа - 250 мл.
Обычно окончание анализа (измерение абсорбции) проводят в береговой лаборатории, а отобранную пробу подвергают лишь первичной обработке (до стадии экстракции включительно). Экстракты устойчивы по крайней мере в течение двух месяцев при условии хранения в холодильнике. Транспортировку склянок с экстрактами, упакованных в картонные коробки, производят в условиях, обеспечивающих их сохранность и чистоту.