Способ фотометрического определения ртути

 

Изобретение относится к способам фотометрического определения ртути и может быть использовано с целью повышения чувствительности и определения ртути в интервале 10<SP POS="POST">-6</SP> - 10<SP POS="POST">-7</SP> М в природных и сточных водах. Способ заключается в предварительном нанесении органического реагента п-фенолазо-3-аминороданина на таблетки из сульфированного сополимера стирола с дивинилбензолом на полиакрилнитрильной основе, содержащего, мас.%: сополимер 45,0 - 55,0

полиакрилнитрил 45,0 - 55,0 (масса таблеток 9 - 11 мг), погружением в раствор реагента концентрацией (0,5 - 2,0) <SP POS="POST">.</SP> 10<SP POS="POST">-5</SP> М. Перевод в комплексное соединение осуществляют при PH 1. 7 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК () 9) (41) cs))s G 01 и 31/22, 1/28

ГОСУДАРСТВЕ)НЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ о

О (Ь

О (21) 4696908/26 (22) 24.04.89 (46) 15,08,91, Бюл. hk 30 (71) Институт геохимии и аналитичегкой химии им. В, И. Вернадского (72) Л.М.Трутнева, К.А.Эфендиева, О.П.Швоева и С.Б.Саввин (53) 543.062 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1153287, кл, G 01N 31/22, 1983. (54) СПОСОБ ФОТОМЕТРИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ РТУТИ (57) Изобретение относится к способам фотометрического определения ртути и может быть использовано с целью повышения чувИзобретение относится к области аналитической химии, а именно к способам фотометрического определения ртути с помощью органического реагента, и может быть использовано при анализе природных и сточных вод, производственных растворов.

Цель изобретения — повышение чувствительности и определение ртути в интервале 10 6 и 10 7 М, Поставленная цель достигается тем, что согласно способу фотометрического определения ртути с применением в качесте органического реагента п-фенолазо-3-аминороданина, реагент закрепляют на твердой полимернойоснове в количестве 5 10 - 2 10 М/г и определение ведут при рН 1, а в качесте твердой полимерной основы используют диски полиакринилнитрильного волокнистого материала, наполненного тонкодисперсным сульфированным сополимером стирола с дивинилбензолом, массой 9 — 11 мг, толщиной не более 0,5 мм. Полимерная основа хаствительности и определения ртути в интервале 10 — 10 М в природных и сточных водах. Способ заключается в предварительном нанесении органического реагента и-фенолаэо-3-аминороданина на таблетки из сульфированного сополимера стирола с дивинилбенэолом на полиакрилнитрильной основе, содержащего, мас. : сополимер

45,0 — 55,0; полиакрилнитрил 45,0 — 55 0 (масса таблеток 9 — 11 мг), погружением в раствор реагента концентрацией (0,5—

2,0)X 10 М. Перевод в комплексное соединение осуществляют при рН 1. 4 табл.

< рактериэуется следующим соотношением компонентов; сульфированный сополимер

45 — 55ь, полиакрилнитрильное волокно 45 — 55 .

Ртуть взаимодействует с и-фенолазо-3аминороданином (ИМФА-З-AP), закрепленным на полимерной основе, в интервале кислотности5М HgS04 - рН5собразованием окрашенного комплексного соединения (переход окраски от желтой к малиновой). Отражение диска ИМФА-3-АР в видимой области спектра при этом уменьшается, Максимальное изменение отражения наблюдается при 570 нм. Изменение отражения при 570 нм принято за аналитический сигнал ИМФА-3-АР на присутствие ртути (II).

Реакция ИМФА-3-АР со ртутью развивается при выдерживании дисков в растворе ртути при рН 1 в течение 3 — 5 мин. Интервал определяемых концентрации 6 — 60 мкг/100 мл или 0,06 — 0,6 мкг/мл 3 10 — 3 10 М, -7 -б предел обнаружения, рассчитанный по 3Sкритерию, равен 1 X10 M. Ввиду волокни-7

1670601 стой структуры подложки (носителя) и достаточно высокой прочности комплекса реагента со ртутью достигается эффективное извлечение следов ртути иэ больших объемов растворов и высокочувствительное определение. За счет возрастания роли стерического фактора, затрудненного образования комплексов насыщенных по реагенту, повышается избирательность определения ртути. За счет уменьшения прочности комплекса ртути с CI при переходе в менее кислые среды (с 14 М НзРО4 к рН 1) резко возрастает избирательность определения Hg в присутствии С! . Характеристика предлагаемого способа приведена в табл.1.

В качесте носителя для иммобилизации и-фенолазо-3-аминороданина использованы сорбенты различной природы:

Наполнитель Аналитический сигнал

Сильноосновный анионит, Нет цветной реакАВ-17 ции

Сополимер Непрочное закрепстирола с ди- ление реагента . винилбенэолом

Сильнокислотный Прочное закреплекатионит сульфи- ние, цветная реакнированный сопо- ция co Hg (II) лимер стирола с ди- Переход окраски винилбензолом желтая-малиновая

Слабоосновный Нет цветной реаканионит, А-5 ции

Прочное удерживание реагента на носителе и чувствительная реакция иммобилиэованного реагента обнаружены только в случае сульфированного сополимера стирола с дивинилбензолом.

Изучено влияние кислотности анализируемого раствора на величину аналитического сигнала, V = 100 мл, CHg = 3 10 м:

-7

Кислотность R 570 нм

5 М НзР04(Н2504) 0,030

ЗМ 0,053

2М 0,060

1ММ 0,062

0,5 0,060 рН 1 (НзР04, Н2304) 0,065 рН2 0,064 рн3 0,048 рН4 0,045 рН5 0,028

Проведение анализа при рН 1 обеспечивает достижение максимального значения аналитического сигнала ЛЯ570 и максимальной устойчивости системы (реагент прочно удерживается на носителе), Изучено влияние состава полимерной основы и содержания реагента на характе5

55 ристики иммобилизованного реагента (табл.2). Наибольшая чувствительность отклика при высокой точности анализа и устойчивости системы достигается при следующем составе: 45 — 55 сульфированного сополимера стирола с дивинилбенэолом, 45 — 55ф полиакринилнитрильного волокна. Оптимальное содержание реагента на твердом носителе (0,5 - 2) 10 M/ã. В этом интервале величина аналитического сигнала максимальна. Масса диска 9 — 11 мг при толщине не более 0,5 мм оказалась оптимальной, Нужно отметить взаимозависимость этих показателей. С увеличением или уменьшением массы диска при постоянной его толщине уменьшается аналитический сигнал на Hg (II) (табл.3). Увеличение толщины диска > 0,5 мм также приводит к уменьшению аналитического сигнала.

Только совокупность всех признаков: ифенолазо-3-аминороданин в количестве (0,5 — 2) 10 M на 1 г твердого носителя, представляющего собой полиакрилнитрильное волокно, наполненное сульфированным сополимером спирола с дивинилбензолом, при соотношении сополимер-полиакрилнитрил 45 — 55 g,: 55 — 45, в виде диска с массой 9 — 11 мг и толщиной не более 0,5 мм при Рн 1 обеспечивает достижение максимальной чувствительности, избирательности и экспрессности анализа (табл,2).

Иммобилизация п-фенолазо-3-аминороданина на полимерную основу, Исходным материалом для получения полимерной основы является сульфированный сополимер стирола с дивинилбенэолом в виде тонкодисперсного порошка с размером частиц 5 — 10 мкм на полиакрилнитрильной подложке состава. 45 — 557, сополимера, 45 — 55 Р полиакрилнитрила, полученный в процессе формования полиакрилнитрильного волокна иэ суспензии, содержащей полиакрилнитрил и сополимер в ДМФА.

Из пластин влажного волокнистого материала вырезают диски толщиной не более

0,5 мм, массой 40 — 60 мг (в пересчете на сухой материал 9- 11 мг). Для превращения в Н-форму диски промывают 50 мл 0,1 М

HCI. Иммобилизацию и-фенолазо-3-аминороданина осуществляют погружением диска в стакан с 10 мл 0,057 водноэтанольного раствора реагента. Диски вынимают иэ раствора и промывают дистиллированной водой и хранят во влажном состоянии.

Содержание реагента на носителе устанавливается спектрофотометрически по разности в поглощении растворов реагента до и после выдерживания диска. Диск иммобилиэова н ного и-фенолазо-3-аминороданина

1670601

Выдерживание дисков в

0,05 -ном растворе реагента в течение 5 мин

Выдерживание диска иммобилизо ванного реагента в анализируемом

Способ проведения определения при рН 1 окрашен в ярко-желтый цвет. Отклонение в величинах коэффициентов диффузного отражения для отдельных дисков не превышают — 6, Диски устойчивы в нейтральных и слабокислых средах.

Пример. В 100 мл анализируемого раствора, содержащего 6 — 60 мкг Hg (If), подкисленного Н2504 или НзР04 до рН 1, вносят диск с иммобилиэованным реагентом. При слабом перемешивании выдерживают в течение 3 — 5 мин. Затем измеряют отражение диска при 570 мм. Содержание

Hg (II) находят по калибровочному графику, построенному в тех же условиях.

Основным преимуществом предлагаемого способа по сравнению с известным является высокая избирательность определения Hg (II). Иэбирательност ь реакции ИМФА-3-AP co Hg (И) повышается практически на порядок и выше по сравнению с применением и-фенолазо-3-амироданина (прототип) в растворе (табл.1), Определению 3 10

M ртути не помешают 1-3 10 - кратные избытки Cr(lll), Zn, Pb, Ni, Со. Cd, 1 0 -Cu, 6 10 -Fe (III), Резко, практически нь поря2, док, возрастает избирательность по отношению к хлорид-ионам, что связано, вероятно, с уменьшением прочности комплекса (HgCI4) при переходе от 12 M НзРО4 крН1.

Предлагаемый способ испытан на речной воде, поступающей на водопроводную станцию. Результаты испытаний представлены в табл,4. Испытание показало возможность использования предлагаемого способа для прямого экспрессного определения Нд (II) на уровнях концентрации 0,06 — 0,6 мкг/мл.

Ниже приведены сравнительные характеристики предлагаемого способа с прототипом:

Содержание реагента: на 1 г носителя (0,5-2) 10 М на диске (0,5-2) 10 М

Масса диска 9 — 11 мг

Толщина диска Не более 0„5 мм

Способ иммобилизации растворе с рН 1 в течение 3 — 5 мин

Изменение отражения диска при

570 нм

0,06 — 0,6 мкгlмл или

3(10 — 10 М

Интервал определяемых концентраций

Предел обнаружения

0,02 мкг/мл или

1 10 М

Воспроизводимость, 3 ч 0,05 0,08 Sr

По сравнению с известными предлагаемый способ является чувствительным, избирательным и зкспрессным, так как позволяет проводить прямое определение

Hg (ll) при содержании 0,06 мкг/мл, минуя стадию предварительного концентрирования. Простота и воспроизводимость методики иммобилизации реагента, а также детектирование изменения цвета диска с помощью отражательной стектрофотометрии обеспечивают высокую точность определения.

Можно отметить также следующие преимущества способа по сравнению с прототипом: уменьшается расход реагента — в обычной спектрофотометрической методике на одно определение расходуется 0,5 мг реагента, в предложенном способе 0,013 мг; уменьшается расход НэРО4 — в обычной спектрофотометрической методике на одно определение расходуется 20 мл НэРО4, в предлагаемом способе определение ведут при рН 1 (НэР01); уменьшается агресивность и вязкость среды для проведения реакции.

Формула изобретения

Способ фотометрического определения ртути (II), включающий ее перевод к комплексное соединение с органическим реагентом и-фенолаэо-3-аминороданином в кислой среде, отличающийся тем, что, 45 с целью повышения чувствительности и определения ртути в интервале 10 - 10 М, -б -7 органический реагент предварительно наносят в количестве (0,5 — 2,0) 10 M/ã на твердый сульфинированный сополимер стирола с дивинилбензолом на полиакрилнитрильной основе, содержащий, мас. : сополимер — 45 — 55: полиакрилнитрил — 45 — 55; взятый в виде таблеток массой 9 — 11 мг, а перевод в комплескное соединение осуществляют при рН 1.

1670601

Таблица 1

Способ определения с и-фенолазо «3-ами нор ода ни ном (прототип) 12МН РО

10 рН 1 3 -5

0,8 8 мкг/мл

Табл и ца 2

Куро, нм

Содержание в-фе иола з о

° "Зами норо-. да нина, М/r 10

Содержание компо нентов в исходной полимерной основе, мас.Х полимер полиакрил нитрил

0,021

0,037

0,043

О, 052

О, 040

0,25

0,5

1,0

3,0

30

0,25

0,5

1,0

2эо

3,0

45

0,25

0,5

1,0

2,0

3,0

50

0,031

О, 060

0,25

0,5

Показатели

Условия реакции

Время, мин

Интервал опре деляемых кон центраций

Избирательность, факт ор из бира тельности

Ni

Со

Zu

Cu (II)

Pb

Cd

Cr (III)

Al

0,5

Способ определе ния с иммобилизованным и-фенолазо-3 -ами нор ода нином (пр едлаг а емый) 0,06 0,6 мкг/мп

3 10

3 10

2 10

1, 10

2 ° 10

3. 10

1 ° 10

2 ° 102

6 ° 10

0,038

0,064

0,069

0 061

О, 041 г, О, 037

0,063

0,069

0,060

0,052

1670601

Продолжение табл.2

Содержание кампо нентов в исходной полимерной основе, мас.Х

R p ° HH полимер полиакрил нитрил

45

1,0

2,0

3,0

40

11 р и и е ч а н и е„При увеличении содержания сульфнрова нного сополииера в исходной основе 55Х ухуди|ается механическая проч-. ность материала„

Таблица 3

Примеры R, нм Hg мкг

0,046

0,063

О, 065

О, 060

0 035

Таблица 4

Найдено Найдено

Hg (II), мкг Hg (II),ìêã

Составитель Г.Цой

Редактор О,Спесивых Техред М.Моргентал Корректор А.Осауленко

Заказ 2748 Тираж 367 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

6,0

8,0

10,0

9

11

5,9

6,1

9,8

Содержание в-фенолазо

-3 аминоро данина, М/г 1О

0,25

0,5

1,О

2,0

З,О

0,09

0,04

0,07

0,065

0,070

0,052

О, 058

О, 058

О, 054

О, 050

О, 039

0,11

0,06

О,О5

0,08

0,12