Способ определения ванадия

 

Изобретение относится к аналитической химии. Сущность изобретения: анализируемую пробу обрабатывают раствором 2-окси-5-метилбензилгидразина в бензоле при концентрации 0,006 - 0,009 м, при pH 4,5 - 5,0, с последующим фотометрированием полученного раствора. 1 табл.

Изобретение относится к аналитической химии, в частности к способам экстракционно-фотометрического определения ванадия в промышленных продуктах.

Известен способ фотометрического определения ванадия, основанный на образовании окрашенного комплексного соединения ванадия с органическим реагентом бензолгидразином бензойной кислоты (берется 30-кратный избыток реагента), в среде 2-6 н. HCl с использованием в качестве растворителя изопропилового спирта. Максимум светопоглощения комплекса наблюдается при λ 395 нм. Способ позволяет определить 0,2-2,0 мкг ванадия в анализируемой пробе. Недостатками способа являются низкая селективность, так как определению ванадия мешают любые количества железа, меди, РЗЭ, которые предварительно маскируют добавкой комплексообразователей, что усложняет процесс, также возможность проведения анализа только из солянокислых растворов, причем с использованием малодоступного изопропилового спирта [1] Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ фотометрического определения ванадия, включающий перевод его в окрашенное соединение в слабокислой среде (рН 3-4) с помощью 0,01-0,03 М раствора в бензоле бис-2-окси-5-октилбензиламина (реагента из класса аминометиленовых производных алкилфенола). Раствор образующегося соединения окрашен в синий цвет ( λ _maх 650 нм), молярный коэффициент поглощения ε при этой длине волны равен 25000, чувствительность реакции 477˙10^-5, что обеспечивает минимально определяемую концентрацию ванадия, равную 0,001 г/л. Определению ванадия мешают щелочные и щелочноземельные металлы, РЗЭ, никель, кобальт, медь, марганец, хром, вольфрам и ряд других элементов. Недостатком способа является недостаточно высокая чувствительность и необходимость обработки экстракта перед фотометрированием 1 н. раствором НСl для устранения мешающего влияния железа, что усложняет процесс определения ванадия [2] Целью изобретения является повышение чувствительности и упрощение способа фотометрического определения ванадия.

Поставленная цель достигается использованием в качестве органического реагента для перевода ванадия в окрашенный комплекс соединения из класса аминометиленовых производных алкилфенола 2-окси-5-метилбензилгидразина формулы H₃C при концентрации его в бензоле 0,006-0,009 М, обеспечивающее селективное и высокочувствительное фотометрическое определение ванадия в соляно-, cерно- и азотнокислых средах при рН 4,5-5,0 без дополнительных операций по устранению влияния посторонних ионов.

Он хорошо растворим в алифатических, ароматических углеводородах. При взаимодействии с ванадием образует устойчивый и хорошо растворимый в бензоле окрашенный комплекс с максимумом светопоглощения при длине волны λ 550 нм. Молярный коэффициент поглощения (ε ) при λ _maх равен 25340, чувствительность реакции 133 ˙10^-5, при которой минимально определяемое содержание ванадия равно 0,0003 г/л.

Сопоставительный анализ заявляемого способа с известными показал, что использование 2-окси-5-метилбензилгидразина для фотометрического определения ванадия неизвестно, что отвечает критерию "новизна". Анализ известных способов фотометрического определения ванадия показал, что применение органических реагентов для определения ванадия известно, однако использование 2-окси-5-метилбензилгидразина при его концентрации в бензоле 0,006-0,009 М при рН 4,5-5,0 в литературе не описано, что позволяет сделать вывод о "существенных отличиях".

Металлы, сопутствующие ванадию в технических продуктах, в указанных условиях не образуют с 2-окси-5-метилбензилгидразином экстрагируемые комплексы и поэтому не мешают определению ванадия. Экстракции и определению ванадия не мешают любые количества железа, меди, кобальта, никеля, щелочных, щелочно-земельных и редкоземельных элементов, 1000-кратные количества Pt (IV), Pb (II), Bi (III), Mn, W (VI), Al (III); 500-кратные Zn, Сd, Se, Те- Сr, Mo (VI); 100-кратные Pd (II), т.е. при фотометрическом определении ванадия 2-окси-5-метилбензилгидразином не требуется дополнительная операция по устранению влияния посторонних ионов, что значительно упрощает процесс анализа.

Сущность заявляемого способа фотометрического определения ванадия заключается в следующем. Растворы, содержащие ванадий и большие количества сопутствующих элементов (Fe, Cu, Cr и др.), при рН 4,5-5,0 (создается с помощью 1 н. раствором НСl, H₂SO₄ или HNO₃) контактируют с 0,006-0,009 М бензольным раствором 2-окси-5-метилбензилгидразина в течении 2-3 мин. После расслаивания фаз (на что требуется 3-4 мин) органический слой отделяют от водного и фотометрируют в кювете с толщиной l 0,5 см при 550 нм относительно холостого опыта (0,006-0,009 М раствор реагента в бензоле). Содержание ванадия находят по градуировочному графику, построенному в аналогичных условиях и описываемому уравнением А 2,8˙10^-4 с, где А оптическая плотность, с концентрация ванадия, г/л.

П р и м е р 1. К 10 мл водного раствора с содержанием 0,0003 г/л ванадия и макроколичеств, г/л: 2,1 железа, 15 никеля, 30 хрома, 90 меди, 0,5 марганца, добавляют 1 н. раствор соляной, серной или азотной кислоты для создания необходимого значения рН 4,5 и контактируют с 5 мл 0,006 М бензольного раствора 2-окси-5-метилбензилгидразина в течение 2-3 мин. После расслаивания фаз органический слой отделяют от водного и фотометрируют в кювете с l 0,5 см при длине волны 550 нм относительно холостого опыта. Найденное по градуировочному графику содержание ванадия (0,0003 г/л) соответствует исходному, т.е. имеет место 100% экстракция ванадия в органическую фазу.

П р и м е р ы 2-9 проводятся аналогично примеру 1 и сведены в таблицу (10 прототип).

Из представленных в таблице данных следует.

Оптимальным пределом значений рН раствора является рН 4,5-5,0, ниже и выше которого степень экстракции ванадия (точность определения) снижается.

Оптимальным пределом концентраций реагента в бензоле является 0,006-0,009 М. Ниже заявляемая концентрация реагента (0,005 М) не обеспечивает полноту образования комплекса ванадия с реагентом (степень экстракции низкая). При вышезаявленной концентрации (0,010 М) реагента хотя и достигается полное извлечение ванадия, однако органическая фаза становится вязкой, что затрудняет расслаивание с водной фазой. Т.е. способ предусматривает меньший расход органического реагента (0,006-0,009 М) по сравнению с прототипом (0,01-0,03 М).

Чувствительность способа, описанного в прототипе не позволяет определить такое низкое содержание ванадия (0,0003 г/л).

Таким образом, высокая эффективность предложенного способа достигается тем, что при использовании в качестве органического реагента 2-окси-5-метилбензилгидразина возможно определить ванадий с высокой селективностью, чувствительностью (почти в 3,5 раза выше, чем в прототипе), низким расходом органического реагента (0,006-0,009 М против 0,01-0,03 М в прототипе) и без дополнительной операции для устранения мешающего влияния некоторых металлов (например, железа), что упрощает в сравнении с прототипом проведение определения.

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВАНАДИЯ, включающий перевод его в окрашенное комплексное соединение в слабокислой среде с использованием раствора аминометиленового производного алкилфенола в бензоле и фотометрирование раствора, отличающийся тем, что в качестве аминометиленового производного алкилфенола используют 0,006 - 0,009 М бензольный раствор 2-окси-5-метилбензилгидразина и процесс осуществляют при pH 4,5 - 5,0.

РИСУНКИ

Рисунок 1