РЕДУКТОР НИТРАТОВ Российский патент 2000 года по МПК G01N31/22 G01N27/00 G01N21/00 B01F3/00 

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к устройствам для восстановления нитратов в нитриты, и может быть использовано при анализе вод и физиологических жидкостей человека (кровь, моча, конденсат выдыхаемого воздуха, спинномозговая жидкость).

Известен редуктор Джонса, представляющий собой трубку (обычно 40 х 1 см), заполненный амальгамой кадмия (Лурье Ю.Ю. Аналитическая химия промышленных сточных вод. - М.: Химия, 1984. С. 188). Через редуктор пропускают 100 мл анализируемого раствора со скоростью 4 мл/мин. Недостатком такого редуктора является невозможность использования для восстановления малых объемов (0,5 - 2 мл) анализируемых растворов, токсичность применяемых солей ртути, длительность процесса восстановления и сложность регенерации.

Известен редуктор нитратов, представляющий собой губку кадмия (Уильямс У. Дж. Определение анионов. - М.: Химия, 1982. С. 127; Elliot R.J. Porter A. G. // Analyst. 1971. V. 96. P. 523). При определении нитратов в беконе и лечебных жидкостях растворы встряхивают с губкой кадмия в течение 5 мин. Недостатком данного устройства является сложность изготовления губчатого кадмия, неудобство в работе и нестабильность результатов из-за различных условий встряхивания.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является редуктор нитратов NITROLYZER^TM фирмы World Precision Instruments. Inc., представляющий собой небольшой флакон с завинчивающейся пробкой, в которую впаяна тонкая кадмиевая сетка в виде цилиндра (Tsikas D., et al., //Anal. Biochem. 1997, Jan 15; 244 (2); p. 208-220; Nithipatikom K., et al., // Eur. J. Chem. Clin. Biochem. 1997 Feb; 34 (2): p. 133-137). Анализируемая проба помещается во флакон, закрывается пробкой и встряхивается в течение 5-10 мин. Степень восстановления нитратов зависит от времени, скорости и способа встряхивания (вручную или механически). Недостатком данного устройства является сложность изготовления сетки для редуктора, ограниченность срока действия (обычно 70-100 определений для реальных объектов, например плазмы), нестабильность результатов восстановления при ручном встряхивании пробы и сложность промывки сетки после анализа.

Цель изобретения - упрощение и обеспечение стабильной и длительной работы редуктора без потери восстанавливающей способности.

Данная цель достигается изготовлением устройства для восстановления нитратов в нитриты, содержащего сетчатый кадмиевый элемент в виде двух и более установленных на держателе кадмиевых пластин с отверстиями, крестообразно соединенных и пересекающихся по взаимно перпендикулярным плоскостям, совмещенных в нижней части с магнитным элементом и помещенных в подходящую емкость.

На чертеже (фиг. 1) представлена предлагаемая конструкция. В кадмиевых пластинах (1) выполняют отверстия и посередине делают надрезы. Пластины крестообразно соединяют. К нижней части крепится магнитный элемент (2) в полимерной оболочке, а в верхней части - держатель (3). Пластины с магнитным элементом и держателем помещаются в стеклянную или полимерную емкость (4), закрытую сверху пробкой (5) с отверстием для держателя. Анализируемая жидкость помещается в емкость (4). Держатель (3) позволяет вращать пластины вручную, а наличие магнитного элемента позволяет производить вращение на магнитной мешалке. При этом уменьшается время восстановления нитратов до 3-5 мин. На фиг. 2 показана зависимость степени восстановления нитратов от времени контакта анализируемого раствора с редуктором Как следует из чертежа, практически полное восстановление нитратов (близкое к 100%) наблюдается через 3 мин после начала восстановления. Оптимальная скорость вращения редуктора 150-200 оборотов в минуту (табл. 1), при этом в короткое время наблюдается 100%-ное восстановление нитратов. При скорости вращения более 220 оборотов в минуту нарушается контакт анализируемой жидкости с редуктором вследствие образования воронки.

Предлагаемое устройство не теряет своей восстанавливающей способности при проведении более 160 определений, в то время как при использовании прототипа уже на 50 пробе восстанавливающая способность редуктора падала. На фиг. 3 показана зависимость восстанавливающей способности предлагаемого устройства (1) и прототипа (2) от количества определений, Как следует из чертежа, 100%-ная восстанавливающая способность предлагаемого редуктора сохраняется для большего числа определений.

Пример определения нитратов в водных растворах
К анализируемой пробе добавляют аммиачный буферный раствор с pH 9 (соотношение проба: буфер - 9:1). Объем пробы от 1,5 до 2 мл. В раствор помещается редуктор и в течение 10 минут перемешивается вручную или 5 минут на магнитной мешалке при комнатной температуре со скоростью вращения 150-200 оборотов в минуту.

Для определения содержания нитратов в пробе к 1 мл полученного раствора добавляют равное количество 0,6%-ого раствора реактива Грисса, перемешивают и через 10 мин фотометрируют относительно контрольного раствора при длине волны 540 нм. Контрольным является раствор, полученный добавлением к 1 мл раствора реактива Грисса 1 мл дистиллированной воды.

Содержание нитратов в пробе определяют по градуировочному графику, построенному в диапазоне 5-50 мкМ нитратов.

Результаты определения нитратов в растворах приведены в табл. 2.

Пример определение нитратов в сыворотке крови.

К 2 мл сыворотки крови добавляют 2 мл 10%-ого р-ра сульфата цинка и 2 мл 0,5 М р-ра NaOH, перемешивают и центрифугируют. Определение содержания нитратов в центрифугате проводят, как в первом примере. Результаты определения нитратов в сыворотки крови приведены в табл. 3.

Данные таблиц 2 и 3 свидетельствуют о правильности полученных результатов и о хорошей воспроизводимости. Относительное стандартное отклонение (S_r) результатов анализа не превышает 0,005, напротив для прототипа - S_r ≤ 0,01.

Изобретение применимо при анализе вод и биологических жидкостей и является устройством для восстановления нитратов до нитритов в растворах. Устройство представляет собой две или более пересекающиеся по взаимно перпендикулярным плоскостям кадмиевые пластины с отверстиями и совмещенные в нижней части с магнитным элементом для перемешивания раствора, а в верхней части с держателем. Анализируемая жидкая проба 1-2 мл (вода, плазма, моча, и т. п. ) помещается в подходящую емкость, опускается редуктор и производится перемешивание на магнитной мешалке в течение 5 мин, при скорости 150-2000 об/мин, или вручную в течение 10 мин. Содержание нитритов определяется методом Грисса. Применение предлагаемого редуктора позволяет получать правильные и воспроизводимые результаты при упрощении конструкции и продлении срока службы. 3 табл., 3 ил.

Редуктор нитратов, включающий сетчатый кадмиевый элемент и емкость с пробкой, в которую он помещен, отличающийся тем, что кадмиевый элемент выполнен из двух или более пересекающихся по взаимно перпендикулярным плоскостям кадмиевых пластин с отверстиями, установленных на держателе, закрепленном в пробке с возможностью вращения, при этом в нижней части пластин установлен магнитный элемент.