Способ количественного определения алюминия и железа

 

Изобретение относится к аналитической химий, а именно к хроматографическо-"2 - ,' - , •му определению алюминия и железа. Целью изобретения является упрощение способа, повышение чувствительности, селективности и точности определения. Для этого анализируемую пробу растворяют в воде и полученный раствор наносят капилляром на хроматографичесКую бумагу без предварительной обработки и хроматографируют в потоке элюента в смеси вода:ацетон:2-метил-2-5утанол при объемном соотношении компонентов

СО!ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 N 30/90

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4807152/25 (22) 16.02.90 (46) 23;02.92, Бюл. N 7 (71) Ленинградский технологический институт им.Ленсовета (72) Л.Б.Леонтьева, И.В. Целинский, Г.В.Кобылянскийй и И.B. Крауклиш (53) 543.544 (088.8) (56) Хайс И.M., Мацек К. Хроматография на бумаге. - М.. 1962, с.694. .Плющева Л.Н. и др. Способ определения микроколичеств алюминия и железа.—

Журнал аналитической химии, 1975, т,30, М

10, с.1943. (54) СПОСОБ КОЛИЧЕСТВЕННОГО ОПРЕ.ДЕЛЕНИЯ АЛЮМИНИЯ И ЖЕЛЕЗА (57) Изобретение относится к аналитиче- . ской химии, а именно к хроматографическоИзобретение относится к аналитической химии, а именно к хроматографическому определейию алюминия и железа в присутствии ионов калия и натрия.

Известен способ хроматографического разделения (отделения) железа и алюминия на бумаге ватман М 1 или М 4. В качестве подвижной фазы используют смесь ацетон:концентрированная соляная кислота.

Недостатки способа заключаются в том, что определение железа и алюминия полуколичественное, способ длительный, требует отделения железа от алюминия, неселективен, погрешность не менее 10 .

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эф„„ Ы„„1714499 А1 му определению алюминия и железа. Целью изобретения является упрощение способа, повышение чувствительности, селективности и точности определения; Для этого анализируемую пробу растворяют в воде и полученный раствор наносят капилляром на хроматографическую бумагу без. предварительной обработки и хроматографируют в потоке элюента в смеси вода:ацетон;2-метил-2-бутанол при объемном соотношении компонентов (4,5-5,5):(1-2):1, Пики определяемых ионов проявляют 0,04-0,06/,-ным . спиртовым раствором 1-нитрозо-2-нафтола.

По высоте образующихся пиков определяют содержание алюминия и железа в образце.

Способ более чувствителен, менее длителен и позволяет определять алюминий и железо с меньшей погрешностью. 5 табл. фекту является способ определения микроколичеств алюминия и железа в присутствии микроколичеств цинка и кадмия методом пиковой хроматографии с люминесцентным окончанием.

Недостатками известного способа являются сложность и длительность, связанная с многократной обработкой хроматографической бумаги. Сначала бумагу пропитывают. раствором Иа2НР04 и высушивают, затем ее обрабатывают раствором MgCI2 и .высушивают на воздухе. Потом ее выдерживают под прессом в течение 12-20 ч. После развития пиков хроматограмма обрабатывается 1О -ным раствором кверцитина. Вы1714499 соту светящихся пиков отмечают на хроматоскопе. Погрешность 10%.

Цель изобретения. — упрощение способа, повышение чувствительности, селективности и точности определения.

Поставленная цель достигается тем, что анализируемую пробу растворяют в воде с последующим хроматографированием. полученного раствора, хроматографирование ведут в потоке элюента на неимпрегнированной хроматографической бумаге FN-3 с развитием хроматограммы в смеси вода:ацетон:2-метил-2-бутанол при объемном соотношении компонентов (4,5-5,5):1-2):1 с последующим проявлением бесцветных пиков алюминия и железа 0,04-0,06%-ным спиртовым раствором кобальтона (1-нитрозо-2-нафтол). Определяют содержание алюминия и железа по высоте окрашенных в разные цвета пиков.

Хроматографирование на неимпрегнированной хроматографической бумаге значительно упрощает способ, так как отпадает надобность пропитки, сушки, выравнива. ния бумаги, т.е. предлагаемый способ тре-бует в 20 раз меньше времени, чем известный. . He происходит взаимодействия алюми ния и железа с проявителем, поэтому в ре-. зультате выбранных условий. минимальная определяемая концентрация (чувствительность предлагаемого способа) составляет

0,0075.мкг/проба, а в прототипе 0,03. мкг/проба, т.е. чувствительность предлагаемого способа в 3 раза выше, чем прототи- па.

Погрешность определения при предлагаемом способе при определении 0,150 мкг/проба для алюминия 4,7%, а для желеsa 3,5% т.е. точность предлагаемого способа более чем в 2 раза выше по сравнению с известным.

Предлагаемый способ селективен, так как.примеси ионов калия и натрия не оказывают влияния на определение алюминия . и железа,.

Формирование и высота пиков алюминия и железа зависят от подвижной фазы.

Оптимальная подвижная фаза содержит смесь вода:ацетон:2-метил-бутанол при объемном соотношении компонентов (4,55,5):(1-2):1. При изменении соотношения компонентов подвижной фазы 4:2:1; 4:2,5:1; . 4:0,5:1;.4,5:2,5:1 или 6:0,5:1; 6:2,5:1; 6:1:1;

5,5:0,5:1 высота пиков либо снижается, что увеличивает погрешность определения, либо пики определяемых ионов сильно вытягиваются, так что вершины пиков практически невозможно отметить.

Для проявления пиков алюминия и железа применяют 0,04-0,06%-ный раствор 1нитрозо-2-нафтола, При уменьшении концентрации проявителя меньше 0,04%, 5 например 0,035,, пики определяемых ионов проявляются слабо и вершины пиков невозможно отметить. При увеличении концентрации больше 0,06%, например

0,065%, ïèêè определяемых ионов сливают10 ся с интенсивно окрашенным фоном бумаги..

Способ осуществляют следующим образом..

Хроматографическую бумагу FN-3 нарезают на прямоугольники размером 160 х170

15 мм; На расстоянии 5 мм от нижнего края графитоаым карандашом проводят линию погружения и параллельно ей на расстоянии 20 мм стартовую линию. На стартовую линию ставят точки — центры будущих пя20 тен, Навеску смеси определяемых ионов алюминия и железа растворяют в воде, от-. бирают из полученного раствора капилляром аликвотную. часть, наносят ее на

25 стартовую линию, опускают хроматограмму до линии погружения в кювету со смеСьЮ вода:ацетон:2-метил 2-бутанол при объемном соотношении компонентов (4;5-5,5):(12):1. Подъем жидкой фазы способствует

30 превращению пятна в пики, высоты которых пропорциональны концентрации алюминия и железа в пробе. Высота подъема фронта должна быть на 20 мм выше высоты самых . высоких пиков, чтобы пики были четко сфор35 мированй. Подъем жидкой фазы на более высоКий уровень не оказывает влияния на. точность определения

После подъема жидкой фазы бесцветные пики определяемых ионов проявляют

40 0,04-0,06%-ным. раствором 1-нитроэо-2нафтола (нижний пик.железа окрашен в бурый цвет, верхний пик алюминия — в желтый цвет). Высоту проявленного пика измеряют от линии старта до вершины пика железа и

45 от вершины пика железа. до вершины пика алюминия с помощью циркуля и линейки, Точность измерения этого параметра

+0„1 мм.

По полученным данным, используя ме50 тод наименьших квадратов, строят градуировочный: график в координатах: . концентрация алюминия и железа. (мкг/проба) — высота пиков.(мм), по которому в дальнейшем определяют содержание алюминия

55 и железа в анализируемых образцах.

Пример 1. Для. построения градуировочного графика на стартовую линию хроматографической бумаги капилляром . емкостью 0.,0015 мл наносят 10 проб стан.вартных водных растворов с содержанием

1714499 смеси ионов алюминия и железа 0,0075;

0,060 0,110; 0,160 и 0,210 мкг/проба (по 2 пробы каждой концентрации). Хроматограмму высушивают на воздухе, опускают в ."кювету со смесью вода:ацетон:2-метил-2бутанол 5:1,5:1, После развития хроматограммы пики проявляют О, 04-0,06%-ным спиртовым раствором 1-нитрозо-2-нафтола.

Измеряют высоты проявленных пиков алюминия и железа. строят градуировочный график. Результаты измерений и расчетов представлены в табл.1 и 2.

Пример 2. Для анализа промышленных образцов готовят раствор концентра5

10 смеси ионов алюминия и железа растворя= ют в воде (в примере взята навеска 2,50 мг алюминия и 2,50 мг железа, концентрация раствора 0.10 мг!мл, 0,150 мкг/проба). На хроматографическую бумагу рядом с пройа- 20 ми, предназначенными для построения гра.дуировочного графика, капилляром емкостью.0,0015 мл наносят 3-5 проб исследуемого раствора смеси ионов алюминия и

1 железа. Хроматограмму высушивают и опускают в кювету со смесью вода:ацетон:2-метил-2-бутанол (5:1,5:1). После развития хроматограммы пики проявляют 0,040,06%-ным спиртовым раствором 1-нитро30 зо-2-нафтола. Замеряют высоты пиков и по среднему значению высоты пиков.определяют содержание алюминия и железа в образце, пользуясь градуировочным графиком, рассчитанным по методу наименьших квадратов

Экспериментальные данные приведены в табл.3 и 4.

Пример: 3. Для исследования влияния концентрации раствора проявителя на результат определения на стартовую линию

40 наносят капилляром (0,0015 мм) 3-5 проб, смеси ионов алюминия и железа (приготовление раствора по примеру 2) рядом с пробами, предназначенными для построения градуировочного графика. Хроматограмму

45 высушивают на воздухе и погружают в смесь вода:ацетон .2-метил-2-бутанол (5:1,5:1). После развития хроматограммы пики проявляют 0,04%-ным спиртовым рас50 твором 1-нитрозо+2-нафтола, Измеряют высоты пиков, определяют алюминий и железо в образце, пользуясь градуировочным графиком, рассчитанным по методу наименьших квадратов. Содержание алюминия и железа составляет, соответственно 0,148 и 0,151 мкг/проба.

П р и и е р 4. Капилляром наносят 3-5 проб смеси ионов алюминия и железа анализируемого раствора рядом с пробами, предназначенными для построения градуиции 0,04-0,10 мг/мл. Для этого навеску,15 ровочного графика (приготовление анализируемого раствора по примеру 2). После развития хромато граммы в смеси вода:ацетон:2-метил-2-бутанол (5:1.5:1) пики проявляют 0,06%-ным спиртовым раствором 1-нитрозо-2-нафтола. Измеряют высоту пиков и определяют содержание алюминия и железа, пользуясь рассчитанным градуировочным графиком. Содержание алюминия составляет 0,150 мкг/проба, железа 0,148 мкг/и роба.

Пример. 5. На стартовую линию хроматографической бумаги капилляром наносят 3-5 проб исследуемого раствора смеси ионов алюминия и железа рядом с пробами, предназначенными для построения градуировочного графика (приготовление раствора по примеру 2). После развития хроматограммы в.смеси вода.ацетон:2-метил-2-бутанол пики проявляют 0.05%-ным спиртовым раствором 1-нитрозо-2-нафтола, Определяют содержание алюминия и железа, пользуясь рассчитанным градуировочным графиком, Содержание алюминия и железа составляет соответственно 0,152 и

0,150 мкг/проба.

Пример 6. Наносят 3-5 проб исследуемого раствора смеси ионов алюминия и железа (приготовление раствора по приме- . ру 2). Элюируют в смеси вода:ацетон:2-метил-2-бутанол (5:1,5:1). Пики проявляют

0,035% HblM спиртовым раствором 1-нитрозо-2-нафтола, пики плохо видны. Вершины пиков невозможно отметить.

Пример 7, Капилляром наносят 3-5 проб анализируемого раствора смеси ионов алюминия и железа (приготовление раствора по примеру 2). После хроматографирования в потоке элюента вода:ацетон:2-метил-2-бутанол пики проявляют .

0,065%-ным спиртовым раствором 1-нитрозо-2-нафтола. Пики определяемых ионов не видны из-эа интенсивно окрашенного фона бумаги.

Результаты определения влияния соотношения компонентов подвижной фазы приведены в табл.5.

Пример 8. Для исследования влияния иона натрия на результат анализа готовят . раствор с содержанием смеси ионов алюминия, железа и натрия, равным 1;1:1 (в примере взята навеска, содержащая, мг: алюминий 2,50; железо 2,50; натрий 2,50).

Навеску растворяют в воде в мерной колбе и доводят до 25 мл водой. На стартовую линию капилляром наносят 3-5 проб смеси ионов алюминия и железа (приготовление раствора по примеру 2} и 3-5 проб раствора смеси ионов алюминия, железа и натрия.

После хроматографирования в потоке элю1714499 ента в смеси вода:ацетон:2- метил-2-бутанол (5:1,5:1) пики проявляют 0,04-0,06ь-ным раствором 1-нитрозо-2-нафтола. Хроматограмму высушивают,. измеряют высоты пиков. По средним значениям высоты пиков 5 определяют содержание алюминия и железа, пользуясь рассчитанным градуировочным графиком. Средние высоты пиков алюминия и железа, а также алюминия, железа и натрия равны 8,2 и 8,4 мм для алюми- 10 ния, 11,7 и 11,6 мм для железа, что соответствует содержанию 0,148 и 0,152 мкг/проба для алюминия, 0,151 и 0,150 мкг/проба для железа. Погрешность определения не превышает для алюминия 4,7, 15 для железа 3,5, т.е. ион натрия не оказывает влияния на определение алюминия и железа.

Пример 9. Для исследования влияния иона калия на результат анализа готовят 20 раствор с содержанием смеси ионов алюминия, железа и калия, равным 1:1:1 (в примере взята навеска, содержащая, мг: алюминий 2,50; -железо 2,50; калий 2,50).

Навеску растворяют в 25 мл воды в мерной 25 колбе на 25 мл; На линию старта капилля-. ром наносят 3-5 проб раствора смеси ионов алюминия и железа (приготовление раствора по примеру 2) и 3-5 проб раствора смеси ионов алюминия, железа и калия. После хро- 30 матографирования в потоке элюента в смеси вода:ацетон:2-метил-2-бутанол (5;1,5:1) пики проявляют 0,057,-ным спиртовым раствором 1-нитрозо-.2-нафтола. По средним значениям высоты пиков определяют со- 35 держание алюминия и железа, пользуясь рассчитанным градуировочным графиком.

Средние высоты пиков смеси алюминия и железа, а также смеси алюминия, железа и калия равны 8,3 и 8,4 мм для алюминия, 11,5 40 м 11.6 мм для железа, что соответствует содержанию 0,150 и 0,152 мкг/проба для алюминия, 0,148 и 0,150 мкг/проба для железа, Погрешность определения не превы(шает для алюминия 47, а для железа

3,5, т.е. ион калия не оказывает влияния на результат определения алюминия и железа, Предлагаемый способ отличается достаточной зкспрессностью, при известном способе на обработку хроматографической бумаги. сушку, выравнивание под прессом затрачивается 12-20 ч. а при предлагаемом хроматографическая бумага не обрабатывается; Чувствйтельность предлагаемого способа в 3 раза выше прототипа.

Минимальная определяемая концентрация

0,0075 мкг, что позволяет использовать способ для определения микроконцентраций алюминия и железа. Относительная погрешность определения 0,180 мкг алюминия и железа при известном способе 10, а при предлагаемом при определении 0,150 мкг алюминия и железа соответственно 4,7 и 3,5 .

Способ не требует сложного аппаратурного оформления и особенно удобен при серийных определениях алюминия и железа в присутствии сопутствующих ионов натрия и калия.

Формула изобретения

Способ количественного определения алюминия и железа, включающий растворение анализируемой пробы, нанесение полученного раствора на хроматографическую бумагу. хроматографирование в потоке злюента, обработку хроматограммы проявителем и оценку содержания алюминия и железа по высоте проявленных пиков, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения способа, повышения чувствительности, селективности и точности определения, в качестве злюента используют смесь вода:ацетон:2-метил-2-бутанол при объемном соотношении компонентов (4,5-5,5):(1-2):1 и в качестве проявителя используют 0,040,06 -ный раствор 1-нитрозо-2-нафтола в зтиловом спирте, Таблица

1О

1714499

Талица 2

Таблица 3

Таблица 4.

««» »«»»»»««»»»»»

Объемное соотношение

" вода.гацетон: 2-метил-2-бутайол

° Й« »

4 . 0,5:1

4:1: 1

4.: l 5:1

4. 2:1.

4г2,5:1

4,5:Я,5:1

4 5:1:1

4 5:2:1

4, 5: 1,5:1

4,5:2,5:1 .. 5:.0.5. 1

5:1:1

5г1>5г 1

5:2:1 . 5:2,5:1 .55г05:1

Табли.ца 5

Относительная погрешность определения E,4 . й»

В юминий (III) железо (III) 25 28

12 15

4,7 35

4,7 3,5 .

4,7 3,5

25 21

4,7 3 5

4,7 3,5 . 4,7 3,5

Пики определяемых ионов сильно вытянуты, вершины пиков невозможно отметить

1714499

ЮЮЮЮЮ»»ЮЭЮ ЮЮ ВЮ В»»4»Ф

Объем юе соотношение вода . ацетон: 2-мет ил-2-бутанол

Относительная погрешность определения Е,Ф

Алюминий (ХХХ) Железо (ХХХ)

»

4,7 3,5

4,7 3,5

4,7 3,5

Пики определяемых ионов вытянуты и размыты, вершины пиков невозможно отметить

Пики определяемых ионов вытянуты и размыты, вершины пиков невозможно отметить

° °

5,5:1:1

5,5:1 5:1

5,5:2:1

5r5:2>5:1 бйО 5.1

6:1:1

6:1 5:1

6:2:1

6:2,5:1

Пики определяемых ионов вытянуты и рызмыты, вершины пиков невозможно отметить

Составитель Л.Леонтьева

Редактор О.Юрковецкая ТехредM.Mîðãåíòàë Корректор Э.Лончакова

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

Заказ 689 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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