РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОИЗВОДСТВУ ВОЛОКНИСТОГО ИОНООБМЕННИКА — ФОСФОРНОГО ЭФИРА ЦЕЛЛЮЛОЗЫ, ПРЕДНАЗНАЧЕННОГО ДЛЯ ВИНОДЕЛЬЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
(Для производственной проверки)
Фосфорный эфир целлюлозы (ФЭЦ) — новый вид ионообменника, ранее не применявшийся в виноделии. Это нетоксичный высокополимерный углевод с высоко развитой поверхностью адсорбции. ФЭЦ обладает способностью адсорбировать из вина ионы металлов, в частности, железо и кальций. Обработка вин ФЭЦ предотвращает появление железного касса, а также кристаллических помутнений, вызываемых кальциевыми солями органических кислот. Помимо металлов ФЭЦ адсорбирует некоторые органические соединения, способствуя, таким образом, исправлению таких пороков, как мышиный привкус, переокисленность и др. Кислотная форма ФЭЦ выделяет в вино Н-ионы, вследствие чего pH вина понижается на 0,1—0,2 единицы, а титруемая кислотность повышается на 0,2-0,3 г/л.. Это свойство ионита особенно ценно для плоских вин. Для вин с высокой кислотностью рекомендуется нейтральный ионит К или Na-форма.
I. ПРОИЗВОДСТВО ИОНИТА
Необходимые реактивы и материалы
Ткань хлопчатобумажная без примеси других материалов (вафельная, фильтровальная типа "бельтинг" ГОСТ 332-69), пряжа, вата и подобные.
Ортофосфорная кислота (85%) Н8РО4 6552-58 "чда".
Мочевина (карбамид) H2NCO—ΝΗ, ГОСТ 669167 "ч".
Натрия гидрат окиси, ГОСТ 4328-66, 3% раствор.
Соляная кислота ГОСТ 3118-46, 0,5% раствор.
Хлористый натрий ГОСТ 4233-66, 3% раствор.
ОСНОВНЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПРОИЗВОДСТВА ФЭЦ
Индикаторная бумага универсальная ТУ 76.-56
Реактив Несслера.
Серебро азотнокислое AgNO3 ГОСТ 1277-41, 0,1н раствор. . .
Для приготовления растворов и при промывках используется дистиллированная или умягченная, деметаллизированная вода.
Оборудование
Резервуар из кислотоупорного материала с обогревом до 80°С, емкостью 150-200 л.
Сушилка, с регулируемым обогревом в пределах 2°С в диапазоне 60-150°С с вытяжным устройством.
Ванны для промывки исходных материалов, полуфабриката и готовой продукции на 200 л.
Техника получения
Хлопчатобумажный материал заливают 3% раствором гидроокиси натрия (NaOH), кипятят в течение 2 3 часов и промывают до нейтральной реакции (контроль по индикаторной бумаге)
В резервуаре с обогревом готовят реакционный раствор, состоящий из смеси воды, мочевины и фосфорной кислоты в соотношениях 1,00:1,61:0,344, т. е. на 1 литр воды добавляют 1,610 кг мочевины и 0,344 л фосфорной кислоты. Раствор готовят в таком, количестве, чтобы его объем превышал в 10—15 раз пес обрабатываемого .материала. Перед загрузкой материала раствор следует тщательно размешать и подогреть до 80°С. Обработка материала в реакционном резервуаре длится 30 мин. при постоянной температуре 80'С. Периодически содержимое перемешивают. После пропитки материал вынимают и дают стечь избытку раствора. Сушат при 60 70°С в потоке горячего воздуха. Сухой материал подвергают термообработке при 150°С в течение 45 минут. Во время этой операции выделяется аммиак, который через отводную трубу может быть направлен на утилизацию. Далее следует 3-4-х кратная промывка вначале теплой (40 - 50°), потом холодной водой. Контроль промывки ведут по реактиву Несслера. При добавлении к 3-4 мл промытой воды 2-х капель реактива Несслера жидкость не должна мутнеть. Допускается лимонно-желтое окрашивание.
Промытый материал переводят в Н-форму, погружая его в 0,5% раствор соляной кислоты на 10-12 часов при периодическом помешивании, после чего промывают до нейтральной реакции и просушивают. При переводе в Na-форму обработанный соляной кислотой и нейтрализованный материал погружают в 3% раствор NaCl, выдерживают 10-12 часов при периодическом помешивании, после чего промывают до исчезновения реакции на С1 ион (при добавлении к 3—4 мл промывной воды 2—3 капель раствора азотнокислого серебра жидкость не должна мутнеть).
II. ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ
Готовый продукт должен содержать: фосфора — не менее 4%, .
азота (общего) — не больше 0,5% обменная емкость по железу — не менее 5 мг-л, обменная емкость по кальцию — не менее 10 мг-л.
IIl. МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ
Определение фосфора
Метод основан на свойстве неорганических фосфатов образовывать с молибденовокислым аммонием соль комплексной фосфорно-молибденовой кислоты желтого цвета следующего состава: (ΝΗ4)Η4 [P(Mo2O2)6]. Для приготовления основного реагента растворяют' 40 г аммоний молибдата в 400 мл воды при 50 градусах. Отдельно растворяют 1 г ванадата аммония d 300 мл кипящей воды, охлаждают и добавляют 200 мл ΗΝΟ. Оба раствора смешивают и доводят объем до 1 л.
Техника определения. 250 мг ионита помещают в колбу Кьельдаля, добавляют 2 мл концентрированной серной кислоты, 1-2 крупинки металлического селена в качестве ускорителя сжигания, нагревают на электрической плитке (под тягой) до полного обесцвечивания раствора. Сожженную пробу переносят количественно с помощью 25-30 мл воды в мерную колбу на 100 мл, добавляют 1-2 капли фенолфталеина и нейтрализуют раствор 30%-ным раствором NaOH до появления слаборозовой окраски. Раствор обесцвечивают несколькими каплями 10% серной кислоты, добавляют 30 мл реактива ванадо-молибдата аммония (при постоянном встряхивании) и доводят объем до метки водой. Через 1-1,5 часа измеряют оптическую плотность возникшей желтой окраски при длине волны 436 ммк (синий светофильтр), используя кювету толщиной 10 мм. Раствор сравнения готовят путем разбавления 6 мл ванадатного реактива 14-ю мл воды. Концентрацию Р определяют по калибровочной кривой.
Для построения калибровочной кривой используют стандартный раствор однозамещенного фосфорнокислого калия. Навеску 0,4394 г КН2РО растворяют в 1 л воды при 20°С. 1 мл такого раствора содержит 0,1 мг Р. В мерные колбы на 100 мл помещают 5, 10, 15, 10 и 25 мл стандартного раствора, добавляют по 30 мл ванадо молибдата аммония при постоянном перемешивании. Растворы доводят водой до метки. Через 1-2 часа измеряют оптическую плотность при длине волны 436 ммк в кювете толщиной 10 мм. Раствор сравнения готовят так же, как и при проведении основных испытаний.
Расчет. Количество Р, найденное по калибровочной кривой „а“=мг/л Р в испытуемом растворе, 10 мл раствора соответствует 250 мг ионита, в 100 мг ионита — 40 мл. .
Определение азота
Реактивы:
Натрий салициловокислый — 4% водный раствор;
Нитропруссид натрия —0,5% водный раствор;
Серная кислота 0,2% водный раствор;
Серная кислота конц.;
Селен-металлический;
Едкий натр — 0,2% водный раствор;
Едкий натр — 36% водный раствор;
Тимолфталеин, 0,1% спиртовый раствор;
Гипохлорит натрия.
Для приготовления реактивов используют продажный препарат хлорной извести. 10 г хлорной извести растворяют в 100 мл воды, добавляют 100 мл 10% NaOH и тщательно размешивают. Из отстоявшегося верхнего слоя Суспензии отбирают 2-3 мл прозрачной жидкости и проверяют на присутствие в ней ионов кальция путем добавления 2-3 капель насыщенного раствора щавелекислого аммония. Если при этом появляется белая муть, то к основному раствору добавляют по 5 мл щелочи до тех пор, пока реакция на кальций станет отрицательной. Суспензии дают отстояться или фильтруют через 3-слойный фильтр. В полученном прозрачном растворе гипохлорита определяют содержание активного хлора. Для этого 1 мл раствора разбавляют водой до объема 10 мл, подкисляют 1—2 мл соляной кислоты (1:1), добавляют немного (на кончике штапеля) кристаллического йодистого калия и титруют 0,1н Na2S2Os.
Процент активного С1=а. 0,356, где а — количество мл, пошедшее на титрование.
Установив процентное содержание активного хлора в растворе, его разбавляют водой таким образом, чтобы концентрация С1 составила 0,1%.
Бидистиллят. 1 л дистиллированной воды подкисляют 2—3 мл концентрированной серной кислоты и вторично перегоняют.
Техника определения. К навеске 100 мг ионита добавляют концентрированную H2SO4, нагревают (под тягой) до кипения, вносят осторожно по каплям с интервалами в 1-2 минуты 0,2 мл 57 % хлорной кислоты и продолжают нагрев до полного обесцвечивания. Вместо хлорной кислоты, в целях ускорения процесса сжигания, можно внести несколько крупинок металлического селена.
Обесцвеченную пробу переносят вместе с ополосками (бидистиллят) в мерную колбу на 50 мл и нейтрализуют вначале крепкой, а под конец 0,1 и щелочью по индикатору тимолфталеин до появления слабой синей окраски. В колбу добавляют по 1 мл растворов 0,2% NaOH, гипохлорита, салицилата натрия, нитропруссида натрия (порядок прибавления реактивов не менять!), тщательно перемешивают и дают постоять 30 мин. Определяют оптическую плотность возникшей зеленой окраски на фотоэлектроколориметре (кювета 3 мм, светофильтр красный, 670 ммк). Раствором сравнения служит проба, содержащая вместо испытуемой жидкости воду и все указанные выше реактивы.
Концентрацию азота определяют по калибровочной кривой.
Построение калибровочной кривой. 0,236 г дважды перекристаллизированного сернокислого аммония вносят в мерную колбу 100 мл и после полного растворения доводят бидистиллятом до метки (стандартный раствор). 1 мл полученного раствора помещают в мерную колбу на 100 мл и доводят до метки (рабочий раствор). 1 мл рабочего раствора содержит 0,005 мг азота.
В колбы на 50 мл наливают 0,5; 1; 1,5; 2,5 и т. д. мл рабочего раствора и добавляют по 1 мл 0,2% NаОН гипохлорита натрия, салицилата натрия и нитропруссида. Объем доводят бидистиллятом до метки, через 30 минут измеряют оптическую плотность, как описано выше для исследуемой пробы. Строят кривую зависимости оптической плотности от концентрации.
Расчет: мг/100 мг ионита — 0,0625%, где а — количество азота в мг/л по калибровочной кривой, 0,0625 — коэффициент пересчета на 100 мг ионита.
Определение обменной емкости: На дно ионообменной колонки длиной 60 см и внутренним диаметром 1,5 см помещают несколько кусочков битого стекла и 1 г испытуемого ионита (в качестве ионообменной колонки можно использовать бюретку объемом 100 мл). Через ионит пропускают 500 мл сухого вина pH=3,3 содержанием Fe 20 мг/л скоростью 1 мл/мин. В вине определяют содержание железа и кальция до и после фильтрации через ионит и рассчитывают количество мг железа и кальция, поглощенных 1 г ионита.
IV. ПРАВИЛА ХРАНЕНИЯ
Готовый ионит хранят в матерчатых метках в сухом, хорошо проветриваемом помещении, оберегая от контакта с кислотами или щелочами. Срок хранения — 1 год. ·
