Способ определения меди (i)

Изобретение относится к аналитической химии, а именно, к методам определения меди (I) и может быть использовано при ее определении в технологических растворах, природных и техногенных водах гальванического производства. Способ определения меди (I) включает приготовление сорбента, раствора меди (II), добавлением гидроксиламина гидрохлорида для восстановления меди (II) до меди (I), извлечение меди (I) из раствора сорбентом и переведение ее в комплексное соединение на поверхности сорбента, отделение сорбента от раствора, измерение коэффициента диффузного отражения поверхностного комплекса меди (I) и оценку содержания меди по градуировочному графику, при этом в качестве сорбента используют силикагель, последовательно модифицированный полигексаметиленгуанидином и 2,2'-дихинолин-4,4'-дикарбоновой кислотой, а измерение коэффициента диффузного отражения осуществляют при 560 нм. Техническим результатом является снижение предела обнаружения и расширение диапазона определяемых концентраций. 4 пр.

 

Изобретение относится к области аналитической химии элементов, а именно, к методам определения меди и может быть использовано при ее определении в природных и техногенных водах, в том числе промывных водах гальванических производств.

Для определения меди в объектах различного вещественного состава используется сорбционно-фотометрический метод, основанный на образовании окрашенных ее соединений с функциональными группами сорбентов. Сорбционно-фотометрический метод не требует дорогостоящего оборудования, характеризуется высокой чувствительность и селективностью, простотой выполнения определения. Снижение пределов обнаружения и повышение селективности сорбционно-фотометрического определения достигается за счет предварительного концентрирования и последующего фотометрического определения меди непосредственно в фазе сорбента.

Для сорбционно-фотометрического определения меди в качестве органических реагентов широко используются N-гетероциклические основания (2,2'-дипиридил, 1,10-фенантролин, 2,2'-дихинолин и их производные), закрепленные на поверхности твердых матриц различной природы. Данные реагенты характеризуются высокой селективностью по отношению к меди (I) и образуют с ней интенсивно окрашенные комплексные соединения, что позволяет достигать высокой чувствительности определения меди. Присутствующую в растворе медь(II) восстанавливают до меди (I) восстановителями различной природы.

Известен способ твердофазно-спектрофотометрического определения меди (II) [Н.А. Гавриленко, Н.В. Саранчина, М.А. Гавриленко Твердофазно-спектрофотометрическое определение меди (II) с использованием неокупроина, иммобилизованного в полиметакрилатной матрице// Аналитика и контроль, 2016 - Т. 20, №4. С. 330-336]. Способ включает выполнение следующих операций:

- приготовление полиметакрилатной матрицы методом радикальной блосной полимеризации,

- вырезание пластины размером 6.0×8.0 мм массой около 0.05 г,

- приготовление 0.1 мас.% раствора неокупроина в этаноле,

- приготовление раствора меди(II),

- приготовление 10% раствора аскорбиновой кислоты;

- иммобилизацию неокупроина в полиметакрилатную матрицу в течение 10 минут,

- введение иммобилизованной полиметакрилатной матрицы в 50 мл раствора, содержащего медь и 0.1 мл 10% раствор аскорбиновой кислоты, и перемешивание в течение 15 мин (при этом происходит восстановление меди (II) до меди (I) и образование интенсивно окрашенного комплекса в желтый цвет),

- извлечение матрицы из раствора и измерение поглощения при 450 нм. Содержание меди находят по градуировочному графику, построенному в аналогичных условиях. Предел обнаружения при концентрировании меди (I) из 50 мл раствора равен 0.018 мг/л.

К недостаткам способа можно отнести высокий предел обнаружения, сложность и длительность процедуры получения полиметакрилатной матрицы.

Известен способ определения меди по реакции замещения свинца в диэтилдитиокарбаминате свинца на медь на поверхности сорбента силихром С-80 [В.М. Иванов, Г.А. Кочелаева Сорбционно-цветометрическое и тест-определение меди в водах//Вестник московского университета. Сер. 2. Химия. 2001. Т. 42. №12. С. 103-105], предусматривающий проведение следующих операций:

- подготовка (иммобилизация) сорбента, включающая в себя приготовление в делительной воронке диэтилдитиокарбаминате свинца в 50 мл хлороформа, перемешивание органического слоя с кремнеземом Силохром С-80 (последняя процедура повторяется дважды);

- отделение сорбента от органического слоя и высушивание в течение 1-2 суток;

- введение 0,3 г приготовленного сорбента в раствор, содержащий медь с рН 2-2,5, и перемешивание в течение 10 мин;

- отделение сорбента от раствора фильтрованием через стеклянный фильтр и высушивание на воздухе;

- измерение коэффициента диффузного отражения при 440 нм или цветометрических характеристик.

Минимально достигаемый предел обнаружения при использовании 0,3 г сорбента составляет 0,1 мкг. Линейность градуировочного графика сохраняется до 50 мкг меди на 0,3 г сорбента.

К недостаткам способа можно отнести длительность приготовления сорбента, многостадийность метода, использование вредного вещества - хлороформа, низкая селективность реагента диэтилдитиокарбамината свинца.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемым результатам является способ определения меди (I) с использованием кремнезема [RU №2374637, G01N 31/22, опубл. 27.11.2009], последовательно модифицированного полигексаметиленгуанидином и батокупроиндисульфокислотой. Способ предусматривает выполнение следующих операций:

- приготовление сорбента, основанное последовательной обработке силикагеля водными растворами полигексаметиленгуанидина и батокупроиндисульфокислотой;

- в градуированную пробирку вводили раствор меди (II) с рН 5-8;

- добавляли 0,01 М раствор гидроксиламина для восстановления меди (II) до меди (I)

- вносили 0,1 г сорбента и интенсивно перемешивали;

- сорбент отделяли от раствора декантацией, высушивали на воздухе; - измеряли коэффициент диффузного отражения при 480 нм;

- находили содержание меди по градуировочному графику.

Техническим результатом является снижение предела обнаружения и расширение диапазона определяемых содержаний.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе определения меди (I), включающем приготовление сорбента, раствора меди (II), добавлением гидроксиламина гидрохлорида для восстановления меди (II) до меди (I), извлечение меди (I) из раствора сорбентом, переведение ее в комплексное соединение на поверхности сорбента, отделение сорбента от раствора, измерение коэффициента диффузного отражения поверхностного комплекса меди (I) и оценку содержания меди по градуировочному графику, новым является то, что в качестве сорбента используют силикагель, последовательно модифицированный полигексаметиленгуанидином и 2,2'-дихинолин-4,4'-дикарбоновой кислотой, а измерение коэффициента диффузного отражения осуществляют при 560 нм.

Признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях при изучении данных и смежных областей техники и, следовательно, обеспечивают заявляемому решению соответствие критериям «новизна» и «изобретательский уровень».

Сущность способа заключается в том, что медь (I) извлекается из водных растворов сорбентом на основе кремнезема, последовательно модифицированного полигексаметиленгуанидином и 2,2'-дихинолин-4,4'-дикарбоновой кислотой, в диапазоне рН 2-9, однако количественное извлечение (степень извлечения ≥99%) достигается в диапазоне рН 4,5-7,5. В процессе сорбции образуется окрашенный в сиреневый цвет комплекс меди (I) с 2,2'-дихинолин-4,4'-дикарбоновой кислотой. Сорбция в статическом режиме протекает достаточно быстро (время установления сорбционного равновесия не превышает 5 мин) и количественно.

Способ осуществляют следующим образом.

К навеске силикагеля 10 г по каплям вводят 4%-ый раствор полигексаметиленгуанидина при постоянном помешивании, после чего силикагель тщательно промывают дистиллированной водой и добавляют 100 мл 0,2%-ого раствора 2,2'-дихинолин-4,4'-дикарбоновой кислоты, интенсивно перемешивают в течение 15 мин, дважды промывают дистиллированной водой. Сорбент отделяют от раствора декантацией и высушивают на воздухе. В исследуемый раствор, содержащий медь (I), добавляют 0,1М гидроксиламин гидрохлорида, буферный раствор с рН 6, вносят сорбент, интенсивно перемешивают в течение 5 мин, сорбент отделяют от раствора декантацией, помещают во фторопластовую кювету и измеряют коэффициент диффузного отражения при 560 нм. Содержание меди находят по градуировочному графику, построенному в условиях определения. Линейность градуировочного графика сохраняется в диапазоне 0,01 - 15 мкг меди на 0,1 г сорбента. Предел обнаружения равен 0,001 мкг меди на 0,1 г сорбента.

Пример 1 (прототип). К 10 мл раствора с рН 7, содержащего 1,0 мкг меди(II), вводят 1 мл 0,01М солянокислого гидроксиламина, вносят 0,1 г сорбента с функциональными группами батокупроина, интенсивно перемешивают в течение 5 мин, сорбент отделяют от раствора декантацией, помещают во фторопластовую кювету и измеряют коэффициент диффузного отражения при 480 нм.

Количество меди находят по градуировочному графику, построенному в аналогичных условиях. Найдено 1,06±0,05 мкг.

Пример 2 (предлагаемый способ). К 10 мл раствора, содержащего 0,1 мкг меди(II), вводят 1 мл 0,01М солянокислого гидроксиламина, уксусно-ацетатный буферный раствор с рН 6, вносят 0,1 г сорбента с функциональными группами 2,2'-дихинолин-4,4'-дикарбоновой кислоты, интенсивно перемешивают в течение 5 мин, сорбент отделяют от раствора декантацией, помещают во фторопластовую кювету и измеряют коэффициент диффузного отражения при 560 нм.

Количество меди находят по градуировочному графику, построенному в аналогичных условиях. Найдено 0,11±0,02 мкг.

Пример 3 (предлагаемый способ). К 10 мл раствора, содержащего 3,0 мкг меди(II), вводят 1 мл 0,01М солянокислого гидроксиламина, уксусно-ацетатный буферный раствор с рН 6, вносят 0,1 г сорбента с функциональными группами 2,2'-дихинолин-4,4'-дикарбоновой кислоты, интенсивно перемешивают в течение 5 мин, сорбент отделяют от раствора декантацией, помещают во фторопластовую кювету и измеряют коэффициент диффузного отражения при 560 нм.

Количество меди находя по градуировочному графику, построенному в аналогичных условиях. Найдено 3,08±0,05 мкг.

Пример 4 (предлагаемый способ). К 10 мл раствора, содержащего 10,0 мкг меди (II), вводят 1 мл 0,1 М солянокислого гидроксиламина, уксусно-ацетатный буферный раствор с рН 6, вносят 0,1 г сорбента с функциональными группами 2,2'-дихинолин-4,4'-дикарбоновой кислоты, интенсивно перемешивают в течение 5 мин, сорбент отделяют от раствора декантацией, помещают во фторопластовую кювету и измеряют коэффициент диффузного отражения при 560 нм.

Количество меди находят по градуировочному графику, построенному в аналогичных условиях. Найдено 9,9±0,2 мкг.

Способ характеризуется высокой чувствительностью, селективностью, простотой выполнения и не требует использования дорогостоящего оборудования и вредных веществ. Использование силикагеля, последовательно модифицированного полигексаметилен гуанидином и 2,2'-дихинолин-4,4'-дикарбоновой кислотой, позволяет снизить предел обнаружения меди в три раза по сравнению с прототипом и расширить диапазон ее определяемых содержаний.

Способ определения меди (I), включающий приготовление сорбента, раствора меди (II), добавлением гидроксиламина гидрохлорида для восстановления меди (II) до меди (I), извлечение меди (I) из раствора сорбентом и переведение ее в комплексное соединение на поверхности сорбента, отделение сорбента от раствора, измерение коэффициента диффузного отражения поверхностного комплекса меди (I) и оценку содержания меди по градуировочному графику, отличающийся тем, что в качестве сорбента используют силикагель, последовательно модифицированный полигексаметиленгуанидином и 2,2'-дихинолин-4,4'-дикарбоновой кислотой, а измерение коэффициента диффузного отражения осуществляют при 560 нм.