СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РУТЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК G01N31/22 

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано в практике анализа природных и сточных вод, технологических и других рутенийсодержащих растворов.

Известен способ фотометрического определения рутения при помощи тиомочевины [1] Способ включает следующие стадии:
переведение рутения в хлориды обработкой пробы концентрированной НС1;
введение этанола и 10%-ного водного раствора тиомочевины;
нагревание раствора на водяной бане при 85^oC в течение 15 мин;
охлаждение;
фотометрирование раствора при 620 нм.

К недостаткам способа можно отнести невысокую чувствительность определения, малый диапазон определяемых содержаний 2 15 мкг/мл.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ определения рутения с 1,10-фенантролином [2] Способ предусматривает последовательные стадии:
введение в солянокислый раствор реагента;
приливание раствора гидроксиламина и NaCl;
доведение pH раствора до 5,8-8,0 при помощи NaOH и объема до 20 мл;
добавление сульфокатионообменника на основе кремнезема;
сорбцию;
отделение, промывку и высушивание сорбента;
измерение люминесценции;
определение содержания рутения по градуировочному графику.

К недостаткам способа можно отнести малый диапазон определяемых содержаний, многостадийность, возможность анализа лишь солянокислых растворов.

Данный способ выбран в качестве прототипа.

Цель изобретения расширение диапазона определяемых содержаний, упрощение и унификация определения.

Поставленная цель достигается тем, что исследуемый раствор, содержащий рутений в степенях окисления III, IV, VI, VIII в среде HCl, H₂SO₄ или водном растворе подкисляют раствором HCl до 1 2 моль/л и пропускают через колонку, заполненную сорбентом кремнеземом, химически модифицированным производными тиомочевины, например бензоилтиомочевиной (БТМ) со скоростью 0,2 1,0 мл/мин. Колонку промывают дистиллированной водой, сорбент высушивают и измеряют диффузное отражение образца при 580 гм. Содержание рутения рассчитывают по градуировочному графику.

Сущность способа заключается в том, что силикагель, модифицированный бензоилтиомочевиной, количественно сорбирует рутений из водных растворов с образованием на поверхности сорбента окрашенного в коричневый цвет координационного соединения Ru-БТМ. Сорбция протекает быстро и количественно, что позволяет вести процесс в динамическом режиме. Стадии комплексообразования предшествует восстановление рутения до степени окисления +3, поэтому исходная степень окисления рутения не имеет значения. Процесс сорбции модифицированными кремнеземами эффективен и при очень малых содержаниях определяемого элемента в растворе. Предел обнаружения рутения 2 мкг на 0,1 г сорбента. Диапазон определяемых содержаний 4 3000 мкг / 0,1 г сорбента. Интенсивность окрашивания сорбента после сорбции служит аналитическим сигналом для определения содержания рутения в пробе. Для этого снимаются спектры диффузного отражения образцов сорбента с нанесенным рутением и определение завершается измерением максимального отражения, в данном случае при 580 нм. Скорость пропускания исследуемого раствора через колонку с сорбентом подобрана экспериментально с учетом полноты сорбции. Увеличение скорости потока жидкости приводит к снижению извлечения рутения, снижение скорости ниже 0,2 мл/мин влечет за собой лишь необоснованное увеличение времени анализа. Кислотность раствора, из которого проводят сорбцию, также выбрана экспериментально на основании зависимости эффективности сорбции от pH раствора. Как снижение, так и увеличение кислотности раствора приводит к снижению процента извлечения металла.

Пример 1 (прототип). К 1 мл раствора, содержащего 2 мкг рутения, приливали 2 мл 2 • 10^-8 М раствора 1,10-фенантролина в HCl, 2 мл 1 М раствора гидроксиламина в HCl, 2 мл 1,2 М раствора NaCl и доводили pH до 6,0 раствором NaOH. Доливали воду до общего объема 20 мл и добавляли 100 мл сульфокатионообменника на основе кремнезема. Сосуд встряхивали при 98±1^oC 3 мин, раствор сливали, промывали и высушивали сорбент. Содержание рутения определяли, измеряя интенсивность люминесценции на поверхности сорбента. Найдено 2,0±0,1 мкг рутения (n 5, P 0,95).

Пример 2 (предлагаемый способ). Раствор объемом 100 мл, содержащий 0,2 мкг/мл рутения, подкисляли раствором HCl до ее концентрации 1 2 моль/л и пропускали через колонку, заполненную силикагелем, химически модифицированным бензоилтиомочевиной, со скоростью 0,5 мл/мин. По завершению процесса сорбции сорбент промывали водой и высушивали на воздухе. На приборе Спектротрон измеряли величину диффузного отражения образца сорбента с рутением при 580 нм. По градуировочному графику находили содержание рутения в образце, составившее 18,5±1,7 мкг (n 5, P 0.95).

Данные о результатах определения рутения при других значениях скорости пропускания раствора и кислотности среды приведены в таблице.

Пример 3 (предлагаемый способ). Раствор объемом 100 мл, содержащий 2500 мкг рутения, подкисляли раствором HCl и проводили сорбцию, как описано в примере 2. После фотометрирования при 580 нм найдено на сорбенте 2580±120 мкг (n 5, P 0,95).

Таким образом, по сравнению с прототипом предлагаемый способ позволяет расширить диапазон определяемых содержаний: в растворе доля сорбции может быть от 4 до 3000 мкг рутения на 0,1 г сорбента. Химическая формула существования рутения в растворах не имеет значения, т.е. способ универсален. По сравнению с прототипом способ позволяет упростить определение, исключив ряд последовательных стадий введения реактивов, корректировки pH, кипячения. Кроме того, для образования на поверхности сорбента окрашенного соединения не требуется дополнительного введения комплексообразователя.

Использование: извлечение рутения из природных и сточных вод аффинажного производства. Сущность изобретения: способ определения рутения основан на сорбции его соединений в степенях окисления +3, +4, +6, +8 из растворов с концентрацией HCl 1 - 2 моль/л в динамическом режиме силикагелем, модифицированным бензоилтиомочевиной. Количество рутения определяют путем измерения диффузного отражения образцов сорбента с образовавшимися на его поверхности координационными соединениями. 1 табл.

Способ определения рутения, включающий добавление к анализируемому раствору хлорсодержащего реагента, приведение раствора в контакт с сорбентом на основе кремнезема, регистрацию аналитического сигнала на поверхности сорбента, отличающийся тем, что в качестве хлорсодержащего реагента используют раствор HCl, добавление HCl осуществляют до концентрации 1 2 моль/л, приведение в контакт с сорбентом осуществляют путем пропускания через него раствора со скоростью 0,2 1,0 мл/мин, в качестве сорбента используют силикагель, модифицированный бензоилтиомочевиной, регистрацию аналитического сигнала осуществляют фотометрированием.