کاربرد و عملکرد قرص دی پی دی، DPD، چیست؟

برای اطلاع از نحوه عملکرد قرص های دی پی دی (DPD)، بررسی واکنش شناساگر موجود در آن، یعنی N،N-دی اتیل- پارا- فنیلن دی آمین (N,N-diethyl-p-phenylenediamine) با کلر آزاد موجود در نمونه آب اهمیت دارد.

واکنشگر دی پی دی یا دی اتیل- پارا- فنیلن دی آمین در تعیین مقدار کلر آزاد موجود در آب به طریق رنگ سنجی استفاده می شود. این مولکول با اسید هیپوکلرو و یون های هیپوکلریت واکنش داده و رنگ صورتی ایجاد کرده و اگر در محدوده کاری واکنشگر باشد، این رنگ با غلظت کلر آزاد مرتبط بوده و می توان غلظت آن را به دست آورد. ساختار شیمیایی مولکول دی پی دی به صورت زیر است:

 

ساختار شیمیایی شناساگر(DPD): N,N-Diethyl-p-PhenyleneDiamine

 

همانطور که در ساختار شیمیایی فوق دیده می شود، مولکول دی اتیل – پارا- فنیلن دی آمین، دارای دو گروه آمین است. یکی گروه آمین نوع اول و دیگری گروه آمین نوع سوم.  به نظر می رسد جفت الکترون های آزاد روی اتم های نیتروژن گروه های آمین، نقش مهمی در HOMO ایفا می کنند. و احتمالاً این اثر برای آمین نوع سوم کمی بیشتر است، زیرا این گروه آمین خاصیت بازی بیشتری دارد. کربن های موجود در حلقه آروماتیک احتمالاً بر انرژی و شکل HOMO نیز تأثیر می گذارند، زیرا به دلیل چگالی الکترونی اضافه شده توسط جفت الکترون های آزاد اتم های نیتروژن به سیستم π، بسیار هسته دوست هستند. همچنین،حدس زده می شود که بزرگترین عوامل برای LUMO هیدروژن های متصل به آمین نوع اول و گروه های اتیل متصل به گروه آمین نوع سوم باشند، زیرا به دلیل خاصیت القایی بار مثبت تری دارند.

شناساگر دی پی دی اغلب به صورت نمک سولفات (N,N-diethyl-p-phenylenediamine sulfate) استفاده می شود و طبق برخی منابع علمی، محصولات نهایی اکسایش DPD توسط کلر آزاد به صورت زیر است:

 

مکانیسم واکنش دی پی دی با کلر آزاد موجود در آب

 

اولین مولکول که یک رادیکال آزاد است و رنگ ورستر (Würster Dye) نام دارد، مسئول ایجاد رنگ صورتی- سرخابی است، که برای اندازه گیری مقدار کلر آزاد در محلول استفاده می شود. دومین مولکول که یک ایمین (Imine) است، بی رنگ بوده و در شرایط اکسایشی قوی تر ایجاد شده و به همین دلیل است که نمی توان از روش DPD در غلظت های بالای کلر آزاد استفاده کرد.

برای تست موضوع می توان آزمایش دی پی دی را روی هیپوکلریت سدیم بسیار غلیظ و سپس آب دارای هیپوکلریت سدیم انجام داد و نتایج را با هم مقایسه کرد.

آزمایش روی محلول سدیم هیپوکلریت غلیظ: نمونه ابتدا زرد رنگ است و با آن خط پایه فتومتر قبل از واکنش تنظیم می شود. سپس، با افزودن DPD، رنگ کمی زرد روشن تر به نظر می رسد و مقدار کلر آزاد ۰٫۳۵ppm تعیین می شود.

(الف) محلول هیپوکلریت غلیظ، (ب) محلول هیپوکلریت غلیظ بعد از افزایش قرص DPD.

 

نمونه آب کلردار: نمونه ابتدا بی رنگ است و با آن خط پایه فتومتر قبل از افزایش دی پی دی تنظیم می شود. بعد از افزودن قرص دی پی دی (DPD)، همانطور که انتظار می رود، محلول به رنگ صورتی روشن تغییر می کند. در این صورت مقدار کلر آزاد ۱٫۵۰ppm تعیین می شود.

(الف) نمونه آب کاردار، (ب) نمونه آب کلردار بعد از افزایش قرص DPD.

 

این آزمایش نشان می دهد که کلر آزاد اضافی منجر به محصول بی رنگ ایمین (Imine) می شود. در مورد مکانیسم واکنش، هنوز نمی توان مطمئن بود. ابتدا شکستن همولیتیک پیوند HO-Cl و پیوند N-H آمین نوع سوم اتفاق می افتد. سپس، رادیکال هیدروکسیل با رادیکال هیدروژن ترکیب شده و آب و رادیکال کلر تشکیل می شود. این رادیکال کلر با رادیکال کلر دیگر ترکیب شده و مولکول Cl2 را تشکیل می دهد. بنابراین مکانیسم های زیر را می توان ارائه داد:

 

 

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.