СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НИТРАТОВ И НИТРИТОВ ТЕСТ-МЕТОДОМ Российский патент 2001 года по МПК G01N31/22 

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к изготовлению индикаторных бумаг и количественному определению содержания нитратов и нитритов с их помощью в сточных и природных водах и жидких средах.

Известны способы определения нитритов в растворах, основанные на образовании азосоединений (И.М. Коренман. Фотометрический анализ. Методы определения органических соединений. М.: Химия, 1975). Первая стадия получения азосоединений - диазотирование первичного ароматического амина нитритом - приводит к образованию соли диазония, вторая - сочетание соли диазония с фенолами или ароматическими аминами - приводит к образованию азосоединения. Ароматические амины, вступающие в реакцию диазотирования называются диазосоставляющими, а соединения, которые с ними сочетаются, - азосоставляющими.

Аналогичные реакции проводят и на матрицах из целлюлозной бумаги. Известны индикаторные бумаги для определения нитратов и нитритов (АС СССР 1599765, 1606931, 1725112, 1770899, 1786429, G 01 N 31/22, патенты РФ 1755184, 1775667, 2009486 G 01 N 31/22), которые представляют собой матрицу из целлюлозной бумаги, пропитанную диазосоставляющей - сульфаниловой кислотой и диазосоставляющей - 1-нафтиламином или N-(нафтил-1)-этилендиамином, органической кислотой и порошком цинка (при определении нитратов). В присутствии нитратов и нитритов на такой бумаге появляется красное окрашивание. Определение концентрации проводят по интенсивности образующейся окраски при кратковременном опускании тест-полосы в исследуемую жидкость.

Недостатком этих бумаг является их невысокая чувствительность. Нижняя граница определяемых содержаний по нитратам составляет 10-20 мг/л, по нитритам 1-2 мг/л. Воспроизводимость определений невысока, относительное стандартное отклонение составляет 0,4-0,5.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления индикаторных бумаг и определение концентрации с их помощью, заключающийся в пропитывании матрицы из целлюлозной бумаги вначале суспензией кадмия (0,25%) в декстране и после высушивания метанольным раствором азосоставляющей - 1-нафтиламина (0,2%), диазосоставляющей - сульфаниламида (0,12%) и винной кислоты (0,25%) (патент ГДР 216542, G 01 N 31/22, 1984 г). Полученную индикаторную бумагу помещают на стеклянную пластинку, наносят исследуемый раствор, закрывают сверху вторым стеклом и через некоторое время сравнивают интенсивность возникающей окраски с цветной шкалой, приготовленной по стандартным растворам.

Недостатками такого способа определения концентрации являются недостаточная чувствительность определения (10 мг/л по нитратам и 1 мг/л по нитритам) и невысокая точность анализа при визуальной оценке степени окрашивания (относительное стандартное отклонение составляет 0,4-0,5%).

Цель изобретения - повышение чувствительности и объективности оценки содержания нитратов и нитритов тест-методом.

Это достигается путем последовательных пропитываний матрицы из диальдегидцеллюлозной бумаги, высушивания и определения концентрации нитратов и нитритов по длине окрашенных зон, полученных при прохождении исследуемой жидкости по полоске индикаторной бумаги, заклеенной в полимерную пленку. Первый раствор для пропитки фильтровальной бумаги - этанольный раствор 1-нафтиламина или N-(нафтил-1)-этилендиамина. При этом происходит ковалентное связывание аминогруппы нафтиламинов с карбонильной группой целлюлозы. После высушивания бумага замачивается в этанольном растворе анестезина или новокаина и снова высушивается. В присутствии нитритов происходит вначале образование с новокаином или анестезином солей диазония и затем в результате азосочетания с группами нафтила на целлюлозе образуется азокраситель сиреневого цвета. При определении нитратов на индикаторную полосу дополнительно с помощью кисточки наносится порошок цинка. Последний в кислой среде восстанавливает нитраты до нитритов. Аналитические характеристики предлагаемого способа представлены в табл. 1.

Как следует из табл. 1 чувствительность определения повышается в 10 раз по сравнению с прототипом, улучшается также объективность оценки концентрации (относительное стандартное отклонение не превышает 0,3).

Чувствительность определения повышается за счет применения указанных выше пропиточных растворов и за счет того, что исследуемый раствор не помещается на индикаторную бумагу, а поднимается по заклеенной в полимерную пленку полосе индикаторной бумаги, один из концов которой опущен в исследуемый раствор. Улучшается объективность оценки концентрации, так как в данном способе она определяется путем измерения длины окрашенной зоны тест-полосы, а не по интенсивности окраски.

Способ осуществляется следующим образом. Матрицу в виде диальдегидцеллюлозной бумаги замачивают в 0,3-0,5%-ном этанольном растворе 1-нафтиламина или N-(нафтил-1)этилендиамина, промывают дистиллированной водой и высушивают. Затем бумагу замачивают в 0,3-0,5%-ном этанольном растворе анестезина или новокаина и высушивают. Из полученной бумаги вырезают тест-полосы размером (80-90) х (3-4) мм и заклеивают в полимерную прозрачную пленку. На бумагу для определения нитратов дополнительно наносится с помощью кисточки цинковая пыль из расчета 0,5-1 г на 100 см² бумаги.

При определении нитратов и нитритов отбирают 1 мл исследуемой пробы, добавляют 2 капли 2М соляной кислоты, перемешивают. Обрезают по 1 мм с обоих концов тест-полосы и опускают одним из них в исследуемую жидкость. После поднятия жидкости до второго конца тест-полосы измеряют с помощью миллиметровой линейки длину окрашенной зоны. Концентрацию нитратов и нитритов определяют по градуировочному графику (зависимость от концентрации длины окрашенной зоны) исходя из данных, полученных на стандартных растворах нитратов и нитритов.

Отличительные особенности способа определения концентрации заключаются в вышеописанном составе, использовании диальдегидцеллюлозной бумаги, последовательной пропитке бумаги реагентами и в определении концентрации по длине окрашенной зоны тест-полосы при прохождении по ней исследуемой жидкости при регистрации изменения окраски индикаторной полосы после приведения в контакт с исследуемой жидкостью.

Выбор оптимальных концентраций реагентов для пропитки бумаги и оптимальных размеров тест-полос проводили по максимальной длине окрашенной зоны тест-полос (табл. 2, 3).

Как следует из табл. 2 оптимальные концентрации диазосоставляющих и азосоставляющих для пропитки бумаги равны 0,3 - 0,5%, цинка 0,5-1 г на 100 см² бумаги.

Как следует из табл. 3, оптимальной является длина тест-полосы 80-90 мм, ширина 3-4 мм.

Пример определения нитратов и нитритов в природных водах. Отбирают 1 мл анализируемого раствора, добавляют 2 капли 2М раствора соляной кислоты и опускают тест-полосы. После поднятия жидкости до второго конца тест-полосы измеряют длину окрашенной зоны и по градуировочному графику находят содержание нитратов и нитритов. Полученные результаты представлены в табл. 4.

Относительное стандартное отклонение результатов анализа не превышает 0,3.

Способ применим при анализе природных и сточных вод. Предложен способ определения нитратов и нитритов в жидких средах тест-методом по длине окрашенной в сиреневый цвет зоны тест-полосы размером (3-4)x(80-90) мм, заклеенной в полимерную пленку и контактирующей одним концом с исследуемой жидкостью. В качестве впитывающей бумаги использована диальдегидцеллюлозная бумага, с которой ковалентно связан 1-нафтиламин или N-(нафтил-1)этилендиамин, диазосоставляющей служат новокаин или анестезин, иммобилизованные на бумаге. В качестве восстановителя при определении нитратов использована цинковая пыль. Достигается повышение точности и чувствительности определения. 4 табл.

Способ определения нитратов и нитритов, включающий последовательную пропитку матрицы из целлюлозной бумаги азосоставляющей в виде 1-нафтиламина или N-(нафтил-1)-этилендиамина и диазосоставляющей, высушивание, нанесение порошка металла, приведение в контакт индикаторной полосы с исследуемой жидкостью и регистрацию изменения окраски полосы, отличающийся тем, что в качестве матрицы используют диальдегидцеллюлозную бумагу, в качестве диазосоставляющей новокаин или анестезин, причем азо- и диазосоставляющую используют в виде 0,3 - 0,5% этанольного раствора, высушивание осуществляют до и после пропитки матрицы диазосоставляющей с последующим нанесением порошка цинка из расчета 0,5 - 1 г/100 см² бумаги, перед приведением в контакт с исследуемой жидкостью индикаторную полосу заклеивают в полимерную пленку, а приведение в контакт осуществляют погружением свободного конца индикаторной полосы в исследуемую жидкость, регистрацию изменения окраски осуществляют при измерении длины окрашенной зоны индикаторной полосы, размеры индикаторной полосы (3 - 4) • (80 - 90) мм.