تحليل المادة الفعالة في المنظفات: معايرة ثنائية الطور

تحليل المادة الفعالة الشاردية السالبة في المنظفات وفي المواد الأولية بطريقة المعايرة ثنائية الطور باستخدام مشعر أزرق الميثلين أو المشعر المختلط
يتم العمل في مقياس مدرج مزود بغطاء حيث يتم رج محلول العينة مع المشعر والكلورورفوم ثم اضافة كميات تدريجية من السحاحة مع الرج بعد كل اضافة ومراقبة لون الطبقات في المقياس المدرج

الأدوات اللازمة لـ تحليل المادة الفعالة

مقياس مدرج مع غطاء

Measuring cylinder with stopper 100ml: Pyrex 3215/10P, Aldrich: CLS2982100

سحاحة للمعايرة

burette PTFE stopcock class A 25ml: Isolab 017.01.025

حامل للسحاحة (ستاند)

Lab support stainless stand.

ملقط لتثبيت سحاحة على ستاند

Clamp for double burette

ماصة مدرجة سعة 10مل

Pipette; graduated; 10ml

مواد مطلوبة لإجراء اختبار تحليل المادة الفعالة

** حمض الكبريت

** دودسيل سلفات الصوديوم

Dodecyl sulfate sodium salt

** ستاب: ويدعى أيضاً زيفيرول

CTAB / Zephirol / Merck 1.02342 / Hyamine 1622 / N-cetyl-N,N,N-trimethylammonium bromide

مواد مطلوبة لإجراء الاختبار بطريقة أزرق الميثلين

** أزرق الميثيلين

Methylene blue

مواد مطلوبة لإجراء الاختبار بطريقة المشعر المختلط

** بروم الديميديوم

Dimidium Bromide = Aldrich 234281 = Merck 1121300005

** الأزرق الحمضي

Sulphan Blue = Sulfan Blue = CI 42045 = Food Blue 3 = Acid Blue 1.

** إيثانول

Ethanol

محاليل مطلوبة لإجراء الاختبار بطريقة أزرق الميثلين

محلول أزق الميثيلين

• يؤخذ ماء 500 مل
• يضاف قوقها حمض الكبريت المركز 6.6 مل أو 50 مل من حمض الكبريت 2.5 مولي
• يضاف فوقها 50 غرم من سلفات الصوديوم لا المائية وتحرك جيدا حتى الانحلال
• يضاف فوقها 10 من محلول أزرق الميثلين 3 غرام / لتر أو 30 ملغ من مسحوق أزرق المثلين
• تخلط جيدا ثم يمدد الحجم إلى لتر وتخلط من جديد وتحفظ في وعاء عاتم

محلول دودوسيل سلفات الصوديوم 0.005 مولي

= 2.307 غ /لتر

محلول الستاب 0.005 مولي

1,813غ/ لتر من N-cetyl-N,N,N-trimethylammonium bromide في الماء

محاليل مطلوبة لإجراء الاختبار بطريقة المشعر المختلط

إيثانول 10٪ حجماً

يأخذ 100 مل من الإيثانول المطلق ويمدد بالماء المقطر حتى 1 لتر

المحلول المركز للمشعر المختلط

Dimidium Bromide-Sulfan Blue Mixed Solution

• في وعاء مناسب يوزن 0,500 غرام من بروم الديميديوم
• في وعاء مناسب أخر يوزن 0,250 غرام من الأزرق الحمضي
• يضاف إلى كل منها حوالي 30 مل من الإيثانول 10٪ حجماً الساخن
• يحرك كل منهما حتى الانحلال ثم ينقلا إلى دورق حجمي سعة 250مل
• يغسل كل من الوعائين بالإيثانول 10٪ ثم تضاف الغسالة إلى الدورق الحجمي
• يمدد حتى العلام بالإيثانول 10٪
• يحفظ في الظلام

محلول المشعر المختلط

• في دورق حجمي سعة 500 مل
• خذ 250 مل من الماء المقطر
• يضاف 20 مل من حمض الكبريت الممدد تركيز 14٪ حجماً
• يضاف 20 مل من المحلول المركز للمشعر المختلط
• مدد حتى العلام بالماء المقطر وامزج
• يحفظ في الظلام

حمض الكبريت 14٪ حجماً

يؤخذ 140 مل أو 260 غرام من حمض الكبريت المركز وتسكب فوق 850 مل من الماء المقطر ثم يمدد الحجم إلى 1000 مل بالماء المقطر

محلول دودوسيل سلفات 0,004 مولي

= 1,1535 غ /لتر

محلول السيتاب 0,004 مولي

1,45غ سيتاب و 300 مل ايزوبربانول يكمل بالماء إلى 1000مل

تقيس محلول السبتاب ومعرفة معرفة التركيز الدقيق له

• تتبع نفسل الطريقة الواردة لاحقاً في المعايرة ولكن باستخدام 20 مل من محلول دودوسيل سلفات الصوديوم بدلا عن محلول العينة
• تحسب مولية المحول من العلاقة

N_CTAB V_CTAB = N_DS V_DS

• N_CTAB تركيز محلول الستاب
• V_CTAB حجم محلول الستياب
• N_DS تركيز محلول دودسيل سلفات الصوديوم
• V_DS حجم محلول دودسيل سلفات الصوديوم

وزن العنية المطلوبة للإختبار

• سلفونيك أسيد…………………….. 1 غرام
• سائل جلي تركيز 20-25%…………. 3 غرام
• نصف مصنع تركيز 25-30%…………. 3.5 غرام
• مسحوق غسيل تركيز 5 – 10%…….. 10 غرام

تحضير العينة في تحليل المادة الفعالة

طريقة تحضير العنية تختلف بشكل بسيط من مواصفة إلى أخرى وفيما يلي طريقة لتحضير العنية. هذه الطريقة نسخة مبسطة إلى حد ما من طريقة تحضير العنية في الموصوفة في المواصفة الأمريكية رقم

ASTM D 1681

• خذ الوزن المطلوب من العينة
• تحل في كمية مناسبة من الماء
• ويفضل إضافة 15 مل من ن-بوتانول لكسر الرغوة
• نحرك المسحوق لمدة 10 – 15 دقيقة حتى وإن لم ينحل كامل المسحوق حيث توجد في بعض الأحيان مواد غير منحلة في المسحوق
• ثم يكمل الحجم إلى 250 مل بالماء

ملاحظات عامة عن تحليل المادة الفعالة

• يفضل أن يكون الاستهلاك بين 10 – 20 مل في حال كان الاستهلاك اكثر أو اقل يعاد تحضير محلول العينة باستخدام كمية مختلفة من المنتج
• عند المعايرة تضاف كمية صغيرة من الكاشف ثم يرج المحلول بعنف ويترك ليستقر
• يمكن ان تكون هناك معايرة أولية تكون فيها كل إضافة بحدود 0,5 مل
• في المعايرة النهائية تضاف معظم الكمية دفعة واحدة ثم نكمل بإضافات صغيرة
• مع تقدم المعايرة يصبح انفصال الطبقات اسرع
• في بداية المعايرة تكون جزء من كل طبقة مستحلب في الطبقة الأخرى
• لا يهم لون الطبقة الوسطى حال وجودها وعادة تتلاشى الطبقة الوسطى إذا ترك المحلول فترة كافية ليستقر بعد الرج

ملاحظات حول المعايرة باستخدام مشعر أزرق الميثلين

• هذه الطريقة مستمدة من المواصفة الأمريكية رقم ASTM D 1681-05 (2014)
• تم اختصار العديد من الخطوات الموجودة في المواصفة السابقة بهدف التبسيط لكن أن النتائج قد تختلف قليلاُ عن تلك الناتجة عن الطريقة الرسمية السابقة
• وجود مادة سلفونات الكزيلين أو سلفات الكومن يمكن أن يؤثر بشكل بسيط على النتائج ويعطي نتائج أعلى بقليل من الواقع
• لا يؤثر وجود الصابون على نتائج المعايرة
• يفضل أن تكون أملاح المواد الفعالة المطلوب معايرتها هي أملاح للصوديوم
• من المفضل أن تستهلك معايرة المادة بين 15 – 20 مل في حال كان الاستهلاك أقل أو أكثر تعدل كمية المادة المستخدمة لتحقيق ذلك

التحضير للمعايرة في تحليل المادة الفعالة

• في مقياس سعة 100 مل مزود بسدادة خذ:
• 10 مل من محلول العنية
• 15 مل كلوروفورم
• 25 مل من محلول المشعر سواء كان المشعر المستخدم هو أزرق المثيلين أو المشعر الحمضي
• رج جيدا ثم دع المحلول يستقر فتلاحظ ان المحلول ينفصل ببطء إلى طبقتين السفلى لها لون مخلف عن لون الطبقة العليا ويمكن أن تلاحظ وجود طبقة وسطى

طريقة المعايرة باستخدام مشعر أزرق الميثيلين

• اتبع الخطوات الواردة في التحضير للمعايرة
• عاير بمحلول السيتاب حتى يصبح للطبقتين العلوية والسفلية اللون ذاته
• بعد كل أضافة يتم إعادة الغطاء إلى المقياس المدرج ورجه بشكل عامودي بقوة ثم تركه يستقر وملاحظة لون الطبقة السقلية والعلوية
• في بداية المعايرة يكون لون الطبقة السفلى أزرق
• في حال تجاوز نقطة النهاية يكون لون الطبقة الدنيا شفاف

طريقة المعايرة باستخدام المشعر المختلط

• اتبع الخطوات الواردة في التحضير للمعايرة
• عاير بمحلول السيتاب حتى تحديد يتغير لون طبقة الكلوروفورم
• بعد كل أضافة يتم إعادة الغطاء إلى المقياس المدرج ورجه بشكل عامودي بقوة ثم تركه يستقر وملاحظة لون طبقة الكلوروفوروم في الأسفل

ملاحظات حول المعايرة

• عند المعايرة تضاف كمية صغيرة من الكاشف ثم يرج المحلول بعنف ويترك ليستقر
• يمكن ان تكون هناك معايرة أولية تكون فيها كل إضافة بحدود 0,5 مل
• في المعايرة النهائية تضاف معظم الكمية دفعة واحدة ثم نكمل بإضافات صغيرة
• مع تقدم المعايرة يصبح انفصال الطبقات اسرع
• في بداية المعايرة تكون جزء من كل طبقة مستحلب في الطبقة الأخرى
• لا يهم لون الطبقة الوسطى حال وجودها وعادة تتلاشى الطبقة الوسطى إذا ترك المحلول فترة كافية ليستقر بعد الرج

الحساب والتعبير عن النتائج في تحليل المادة الفعالة في المنظفات

C% = 100 V × N × MW × V1/(1000 × m × V2)

حيث

• N تركيز محلول السيتاب
• V حجم محلول الستياب
• MW الوزن الجزئي للمادة المختبرة = 348
• V2 الحجم النهائي لمحلول العينة المختبرة = 250
• V1 الحجم المأخوذ للمعايرة = 10
• m وزن العينة

الوزن الجزيئي للمادة المختبرة في تحليل المادة الفعالة

• إن أهم نواقص المعايرة ثنائية الطور هو اعتمدها على الوزن الجزئي للمادة المختبرة وهو يختلف حسب مصدر المادة
• تشترط المواصفة الأمريكية تحديد الوزن الجزئي الوسطي مخبريا قبل التحليل
• في المواصفة الهندية يتم اعتماد الرقم 342 بديل عن الوزن الجزئي للمادة المختبرة وتكون النتائج محسوبة على هذا الأساس ما لم يشر إلى خلاف ذلك
• في المواصفة السورية يقوم الصانع بوضع الوزن الجزئي الوسطي للمادة المستخدمة وهذا مصدر خلل كبير
• الوزن الجزيئي للتكسابون ن 70 هو 385
• الوزن الجزيئي سلفونات دودسيل البنزن هو 348
• الوزن الجزيئي الوسطي لحمض السلفونيك هو 320

مراجع حول تحليل المادة الفعالة في المنظفات

* ASTM D 1681 – 2005 (2014) – Standard Test Method for Synthetic Anionic Active Ingredient in Detergents by Cationic Titration Procedure

* Indian Standard IS 4955 – 2001

* ISO2271

* British Pharmacopeia 2013

* European Pharmacopeia 7.5

* Indian Standard IS 4955 – 2001

* Introduction to Surfactant Analysis; D. C. Cullum, 1994, ISBN 978-94-011-1316-8

* Test Method for the Determination of Anionic Actives by Methylene Blue Titration; Lubrizol Test Procedure; 2010

المناقشة والتعليقات حول تحليل المادة الفعالة

يمكن المناقشة والتعليقات عبر الفيس بوك على المقال التالي