СПОСОБ ЭКСТРАКЦИОННО-СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ НЕОРГАНИЧЕСКОГО ФОСФОРА (V) Российский патент 1994 года по МПК G01N21/78 

Изобретение относится к аналитической химии, в частности к экстракционно-спектрофотометрическому определению микроколичеств неорганических фосфатов (V) и может быть использовано для анализа различных объектов окружающей среды (питьевая вода, природные воды, сплавы, пищевые продукты и т.д.).

Экстракционно-фотометрические методы определения неорганических фосфатов весьма разнообразны и разделяются на прямые и косвенные. Косвенные методы определения фосфора основаны в основном на определении молибдена, так как в гетерополикислоту фосфор и молибден входят в соотношении 1:12 [1] .

Прямые методы определения фосфора, основанные на образовании гетерополикислот, имеют недостаточный предел обнаружения. Предлагаемый ГОСТом 2874-73 метод определения фосфора в питьевой воде по синему фосфорно-молибденовому комплексу недостаточно чувствителен (1 ˙10^-3-5 ˙10^-4 мг/см³) и требует предварительного концентрирования.

Чувствительность определения фосфора возрастает при взаимодействии фосфорно-молибденового комплекса (ФМК) с основным красителем (ОК), при этом образуются ионные ассоциаты (МФК-ОК), которые подробно изучены [1].

Недостатком вышеперечисленных аналогов является низкая стойкость ассоциатов МКФ-ОК, вследствие чего необходим большой избыток молибдата, который также образует комплексы с ОК. Это усложняет выполнение анализа, приводит к увеличению погрешности результатов.

Известен способ определения фосфора в питьевой воде, в основу которого положена реакция образования ионного ассоциата молибдованадато-фосфорной кислоты с основным красителем кристаллическим фиолетовым (МВФК-КФ [2,3]. Способ позволяет определять <2˙ 10^-4 мг/см³ фосфора (V). Выполнение анализа: в делительную воронку помещают аликвотную часть раствора (0,1-0,6 мкг фосфора), прибавляют 1 мл раствора смеси молибдата и ванадата аммония. Разбавляют водой до 2,5 мл и выдерживают 5 мин. Затем прибавляют 2 мл 1,2 М HCl, 0,5 мл 6,4˙ 10^-4 М раствора КФ и экстрагируют 5 мл этилацетата 1 мин. Органическую фазу дважды (по 15 с) промывают 0,5 М HCl, приливают 5 мл ацетона и измеряют оптическую плотность полученного раствора при λ= 590 нм в кювете с l = 1 см относительно раствора холостого опыта (при использовании светофильтра N 7) [4].

Недостатком аналога является флотационное выделение ионного ассоциата в виде пленки на границе водной и органической фаз. Этот метод анализа трудоемок.

Цель изобретения - упрощение способа.

Цель достигается тем, что согласно способу исследуемую пробу в виде водного раствора вводят во взаимодействие с молибдатом и ванадатом, восстанавливают тройную гетерополикислоту (МВФК) аскорбиновой кислотой, после чего вовлекают ее в реакцию с сафранином-Т, экстрагируют образовавшийся ассоциат МВФК-саранин-Т смесью метилэтилкетона и бутилацетата в соотношении 3: 2 (объемном) с последующим фотометрированием органического экстракта на спектрофотометре СФ-26 при λ= 530 нм.

Использование смеси метилэтилкетон-бутилацетат в соотношении 3: 2 (объемном) позволяет быстро отделить органическую фазу от водной. Эта смесь практически не экстрагирует из водной части краситель и ассоциат молибдованадата с сафранином-Т.

Относительная ошибка способа не превышает +5%. Закон Бера выполняется в области концентраций 1˙ 10^-5-3 ˙10^-4 мг/см³.

На определение фосфора не влияет присутствие 100-кратных количеств Fe⁺³, Ni, Co, Cr⁺³, 25-кратных - кремния. Определению фосфора мешает мышьяк, который необходимо предварительно удалить.

П р и м е р 1. Определение неорганического фосфора (V) в питьевой и природной водах.

В коническую колбу вместимостью 25 мл помещают 5 мл пробы (рН = 5-7), содержащую 1˙ 10^-5-3˙ 10^-4 мг/см³ фосфора, в пробе до экстракции прибавляют 1,0 мл 0,1 н раствора H₂SO₄, 2 мл 0,001 М раствора молибдата аммония, 1 мл ванадата аммония (приготовление ванадата аммония: 0,234 г NH₄VO₃ растворяют в 50 мл Н₂О - 2,8 мл концентрированной HCl, и разбавляют водой до 100 мл), 0,5 мл 10% раствора аскорбиновой кислоты и нагревают на кипящей водяной бане 10 мин.

Содержимое колбы охлаждают и прибавляют 0,5 мл 0,02% раствора сафранина-Т, смесь выдерживают при комнатной температуре 2 мин, переливают в пробирки на 20 мл и встряхивают со смесью 3 мл метилэтилкетона и 2 мл бутилацетата.

После расслоения слоев на органическую и водную фазы (3 мин) первую переносят в кювету 10 мм и фотометрируют раствор на СФ-26 при λ = 530 нм.

Количество фосфора находят по градуировочному графику, параллельно проводят холостой опыт, который не содержит фосфора.

Примеры реализации способа при анализе питьевой и природной вод приведены в табл. 1 и 2.

П р и м е р 2. Определение неорганического и органического фосфора в воде.

В термостойкую колбу вместимостью 50 мл помещают 5 мл водного раствора с определенным содержанием органических фосфатов (1˙ 10^-5-1 ˙10^-4 мг/мл по Р).

Пробу выпаривают почти досуха, добавляют по 2 мл концентрированных азотной и хлорной кислот и 1 мл концентрированной H₂SO₄, перемешивают и нагревают на электрической плитке до появления густых белых паров. Минерализацию продолжают еще 5-10 мин до обесцвечивания раствора. При перемешивания к исследуемому раствору добавляют раствор гидроокиси натрия до нейтральной среды (рН = 6-7) по универсальной индикат. бумаге. Затем 5 мл пробы помещают в коническую колбу вместимостью 25 мл и обрабатывают согласно примеру 1. Количество фосфора находят по градуировочному графику.

П р и м е р 3. Определение фосфора в сталях и сплавах.

Навеску стали или сплава (0,25 г) растворяют при нагревании смеси 15 мл HCl (1: 1) и 5 мл HNO₃ (1:1), раствор упаривают до сиропообразного состояния, добавляют 20 мл HCl 1:1 и снова упаривают. Эту операцию повторяют еще дважды, добавляя каждый раз по 20 мл воды. К остатку добавляют 5 мл HCl (1: 1) и восстанавливают железо (III) до железа (II) 20 мл 1 м Na₂SO₃ при кипячении. Раствор переносят в мерную колбу вместимостью 25 мл. Нейтрализуют 1 М раствором гидроокиси натрия до рН 6-7 и разбавляют водой до метки. Аликвотную часть (5 мл) раствора анализируют аналогично примеру 1.

Сущность: к исследуемой пробе добавляют водный раствор молибдата аммония до концентрации 2·10^-4 M , раствор ванадата аммония в 0,03М HCl до концентрации 2·10^-3 М и раствор серной кислоты до концентрации 0,01Н. Образовавшуюся тройную гетерополикислоту восстанавливают, добавляя аскорбиновую кислоту до концентрации 0,5%. Полученный раствор нагревают на кипящей водяной бане в течение 10 мин, охлаждают и добавляют раствор сафранина-Т до концентрации 1·10^-3 % , при этом восстановленная гетерополикислота образует ассоциат с красителем. Добавляют к анализируемому раствору смесь метилэтилкетона и бутилацетата в соотношении 3 : 2, при этом объем водного раствора должен в 2 раза превышать объем органической смеси. После экстракции органическую фракцию фотометрируют при 530 нм. Содержание фосфора в пробе определяют по градуировочному графику. 2 табл.

СПОСОБ ЭКСТРАКЦИОННО-СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ НЕОРГАНИЧЕСКОГО ФОСФОРА (V), заключающийся в том, что готовят раствор пробы, вводят в нее раствор кислоты, раствор молибдата аммония, ванадата аммония, раствор красителя, добавляют экстрагент, отделяют органическую фазу, фотометрируют ее, определяют содержание фосфора по градуировочному графику, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа, вводят раствор серной кислоты до концентрации 0,01 н., раствор молибдата аммония до 2 · 10^-4 М, раствор ванадата аммония в 0,03 М HCl до 2 · 10^-3 М, затем добавляют аскорбиновую кислоту до концентрации 0,5%, полученный раствор нагревают на кипящей водяной бане 10 мин, охлаждают, в качестве раствора красителя вводят раствор сафранина-Т до концентрации 1 · 10^-3%, в качестве экстрагента добавляют смесь метилэтилкетона и бутилацетата в соотношении 3:2 до получения объема водной фазы, в два раза превышающего объем органической фазы, а фотометрируют при 530 нм.