СПОСОБ ИНВЕРСИОННОГО ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ СЕЛЕНА Российский патент 2004 года по МПК G01N27/48 

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано в области экологии, медицины, пищевой промышленности, электроники и других областях народного хозяйства.

Известны аналоги данного изобретения. Один из них - способ инверсионного вольтамперометрического определения селена, который заключается в получении сигнала селена в подготовленной к анализу пробе [1]. Для получения сигнала селена проводят концентрирование на ртутном, типа "висячая капля", индикаторном электроде при потенциале накопления -0,35 В относительно насыщенного каломельного электрода в растворе 0,1 М соляной кислоты (фоновый раствор). Катодный сигнал селена регистрируют на вольтамперограмме в дифференциальном импульсном режиме.

Недостатками способа являются:
необходимость большого времени накопления (более 5 минут) при определении низких концентраций селена (на уровне 0,1 мкг/л);
одновременное концентрирование на ртутном электроде при данном потенциале накопления вместе с селеном таких элементов, как медь, свинец, сурьма, висмут, которые образуют сложные интерметаллические соединения и оказывают мешающее влияние на сигнал селена.

Следующим является способ [2], отличающийся от предыдущего тем, что для увеличения чувствительности при определении селена в анализируемый раствор вносят добавку меди с концентрацией 40 мкмоль/л. При этом регистрируют сигнал селенида меди, чувствительность которого выше, чем сигнала селенида ртути. Условия определения: индикаторный ртутный электрод типа "висячая капля", потенциал накопления -0,4 В относительно хлоридсеребряного электрода, фоновый раствор 0,025 М соляной кислоты.

Недостатками способа являются:
зависимость величины и формы регистрируемого сигнала селенида меди от концентрации меди, которая при наличии большого количества меди в анализируемой пробе может нарушить линейную зависимость величины сигнала от концентрации;
необходимость соблюдения оптимальной концентрации меди, так как отклонение от нее в большую или меньшую сторону приводит к уменьшению сигнала, что особенно существенно для низких концентраций селена и достаточно неудобно в том случае, когда проба уже содержит какое-либо количество меди;
узкий диапазон линейной зависимости сигнала селенида меди от концентрации селена;
одновременное концентрирование при потенциале накопления -0,4 В свинца, сурьмы, висмута, которые могут находиться в анализируемой пробе, что также окажет мешающее влияние на регистрируемый сигнал за счет образования сложных интерметаллических соединений.

Ближайший аналог [3] (прототип) данного изобретения представляет собой способ инверсионного вольтамперометрического определения селена, отличающийся от предыдущих тем, что при концентрировании селена используют потенциал накопления +0,05 В относительно хлоридсеребряного электрода сравнения, что приводит к значительному снижению влияния находящихся в пробе мешающих ионов. Условия определения: индикаторный ртутный электрод типа "висячая капля", фоновый раствор 0,1 М хлорной кислоты, режим вольтамперометрии - квадратно-волновой.

Недостатком способа является невозможность получения сигнала селена при низких концентрациях (<60 мкг/л) за счет невысокой чувствительности определения.

Цель изобретения - увеличение чувствительности измерения концентрации селена, сокращение времени анализа за счет уменьшения времени накопления и увеличение точности измерения за счет устранения мешающего влияния других ионов металлов.

Цель достигается тем, что концентрирование селена в подготовленной к анализу пробе проводится из водных растворов кислот (серной, хлорной, азотной) на ртутном электроде при положительном потенциале от +0,35 до +0,40 В относительно хлоридсеребряного электрода. При этом положительном потенциале (при прочих равных условиях) сигнал селена увеличивается в 3-10 раз и не происходит накопления других ионов металлов, в частности меди, свинца, сурьмы, висмута. Следовательно, не образуются интерметаллические соединения, и вследствие этого устраняется их мешающее влияние на сигнал селена, при этом увеличивается точность определения и достигается широкий диапазон определяемых концентраций.

Пример. Пробу природной, питьевой или минеральной воды объемом 5-10 мл обрабатывают для устранения мешающего влияния органических веществ:
а) с помощью кислотного озоления в присутствии нитрата магния с последующим восстановлением селена (VI) до селена (IV);
б) с помощью УФ-облучения.

В случае с кислотным озолением сухой остаток растворяют в концентрированной серной кислоте и, разбавляя ее бидистиллятом, получают оптимальный фоновый раствор концентрацией 1 М. А в случае с УФ-облучением серную кислоту добавляют в обработанную пробу для создания необходимого фона концентрацией 1 М.

Анализируемый раствор помещают в электрохимическую ячейку вольтамперометрического анализатора. Индикаторный электрод - ртутный пленочный на серебряной подложке. Электроды сравнения и вспомогательный - хлоридсеребряные, соединенные с ячейкой при помощи электролитических мостиков, заполненных 1 М раствором серной кислоты. Накопление проводят в течение 30-60 секунд при потенциале +0,4 В и перемешивании раствора инертным газом. После накопления регистрируют катодный сигнал селена (IV) с потенциалом максимума от -0,38 до -0,45 В в дифференциальном импульсном режиме при амплитуде импульса 0,05 В, длительности импульса 0,04 мс, изменяя потенциал от -0,2 до -0,7 В со скоростью 0,02 В/с. Определение селена (IV) проводят с помощью стандартных добавок.

Диапазон определяемых концентраций селена от 0,1 до 300 мкг/л в пробе. Определению селена не мешают 100-1000-кратные концентрации меди, кадмия, свинца, сурьмы и висмута.

Источники информации
1. Adeloju S. B., Bond A.M., Briggs M.H., Hughes H.C. / Stripping voltammetric determination of selenium in biological materials by direct calibration. // Anal. Chem. 1983. V. 55. P.2076.

2. Van Den Berg C.M.G., Khan S.H. / Determination of selenium in sea water by adsorptive cathodic stripping voltammetry. // Anal. chim. acta. 1990. V. 231. P.221.

3. Mirceski V. , Petrovska-Jovanovic S., Stojanova K., Jordanoski В. / Electrochemical behavior of selenium (IV) during electrolysis by square-wave voltammetry after deposition on a hanging mercury drop electrod. // J. Serb. Chem. Soc. 1994. V. 59. 8. Р.573.

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к инверсионному вольтамперометрическому анализу вод, объектов окружающей среды, пищевых продуктов, биологических объектов, технологических материалов. Сущность: определение селена проводят методом катодной дифференциальной импульсной инверсионной вольтамперометрии. Электрохимическое концентрирование селена в подготовленной к анализу пробе проводится из водных растворов кислот на ртутном электроде при положительном потенциале от +0,35 до +0,40 В относительно хлоридсеребряного электрода. Технический результат изобретения - увеличение чувствительности (в 3-10 раз) измерения концентрации селена, а также повышение точности измерения за счет устранения мешающего влияния других ионов металлов.

Способ инверсионного вольтамперометрического определения селена, заключающийся в том, что пробу анализируемого объекта переводят в водный раствор кислоты и снимают катодный сигнал селена на индикаторном ртутном электроде, отличающийся тем, что концентрирование селена на индикаторном электроде проводят при потенциале от +0,35 до +0,40 В относительно потенциала хлоридсеребряного электрода.