РЕАГЕНТНАЯ ИНДИКАТОРНАЯ БУМАГА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗА (II) Российский патент 2005 года по МПК G01N31/22 

Изобретение относится к аналитической химии, в частности к индикаторным средствам для экспрессного определения микроколичеств железа(II).

Известны тестовые средства для определения железа(II): индикаторные трубки, индикаторные таблетки, индикаторные бумаги с иммобилизованным ортофенантролином [В.М.Островская, О.А.Запорожец, Г.К.Будников, Н.М.Чернавская. Вода. Индикаторные системы. М., ФГУП ВТПИ, 2002, 266 с.].

Основным недостатком этих тест-средств является ограниченная избирательность; определению мешают значительные количества тяжелых металлов, особенно одновалентная медь.

Наиболее близким техническим решением является индикаторная бумага для определения железа(II) (прототип), пропитанная последовательно раствором сульфата меди, а затем - раствором гексацианоферрата(III) и, таким образом, содержащая продукт взаимодействия этих реагентов - гексацианоферрат(III) меди(II) [Пат. РФ 2103678. Бюл. №3, 1998. G 01 N 31/22]. По описанию к этому патенту индикаторная бумага имеет желто-зеленый цвет, по другим данным [Журнал аналитической химии. 2002. Т. 57. №12. С.1299] эта индикаторная бумага имеет красно-коричневый цвет. Экспериментальная проверка показала, что бумага имеет коричневый оттенок. Недостатком этой индикаторной бумаги является ее темный цвет, что уменьшает визуальную контрастность цветового перехода при взаимодействии с железом(II), а также неустойчивость против восстановителей, так как в присутствии гидразинов, при которых медь(II) переходит в медь(I), комплекс гексацианоферрата(III) меди(II) и продукты его взаимодействия с железом(II) разрушается.

Целью настоящего изобретения является реагентная индикаторная бумага для определения железа(II), дающая контрастный цветовой переход при взаимодействии с железом(II) и обладающая устойчивостью к восстановителям, в присутствии которых существуют в основном формы двухвалентного железа, а также позволяющая использовать ее для изготовления различных тест-форм, пригодных для тест-определения железа(II) в широком диапазоне концентраций и объемов проб и при достаточно высокой чувствительности, особенно в присутствии железа(III), щелочных, щелочноземельных, тяжелых металлов, аскорбиновой кислоты, диметилгидразина.

Указанная цель достигается тем, что предлагается реагентная индикаторная бумага для определения железа(II), содержащая комплексную соль гексацианоферрата(III), отличающаяся тем, что комплексная соль представляет собой гексацианоферрат(III) цирконила.

Реагентная индикаторная бумага (РИБ), содержащая гексацианоферрат(III) цирконила, имеет светло-лимонный или белый с желтым оттенком цвет и образует при взаимодействии с железом(II) продукт тест-реакции сине-голубого цвета.

На Фиг.1 представлена рефлектометрическая характеристика реагентной индикаторной бумаги: зависимость показателя R_o/R_i от длины волны максимума излучения светодиода, где R_o и R_i - коэффициенты отражения чистой РИБ и продукта взаимодействия РИБ с железом(II) соответственно, измеренные на рефлектометре - колориметре «МУЛЬТИЭКОТЕСТ» (черные кружки) и портативном индикаторе ионов ПИОНрефло (серые кружки).

Полученная характеристика указывает на высокую контрастность цветового перехода РИБ при взаимодействии с железом(II), с максимальной контрастностью при длине волны 660 нм.

На Фиг.2 дан градуировочный график определения железа(II) при красном светодиоде с максимумом излучения при длине волны 660 нм.

Из графика следует, что чувствительность определения равна 0,05 мг/л.

Реагентную индикаторную бумагу (РИБ) изготавливают следующим образом. Бумагу-основу для экспресс-тестов с удельной поверхностью 80 г/м² по ТУ 13-730800-721-85 последовательно пропитывают 1%-ным водным раствором нитрата цирконила и затем 1%-ным водным раствором гексацианоферрата (III) калия ("ч.д.а." фирмы Карло Эрба, Италия), затем 2%-ным водным раствором полиэтилен гликоля (Полиокс-100 д/х), содержащим 0,2% нитрата цирконила, и дистиллированной водой. После каждой пропитки бумагу сушат. Полученную бумагу светло-лимонного цвета разрезают на индикаторные полосы размером 110×1,5 мм и заклеивают так же, как и в прототипе, в полимерную пленку (ИП, тест-форма I), либо разрезают до размера 9,8×40 мм (РИБ, тест-форма II).

Ниже приведены примеры использования заявленной РИБ.

Пример 1. Определение железа (II) в разбавленных стандартных растворах.

Индикаторную полосу (ИП) размером 110×1,5 мм (тест-форма I) одним концом помещают в 2 капли раствора и после впитывания жидкости до верхнего конца полосы измеряют длину окрашенной зоны. При концентрации железа(II) 10 мг/л длина окрашенной зоны 35 мм. Чувствительность определения - 0,05 мг/л. ИП на основе гексацианоферрата(III) цирконила имеет преимущество перед индикаторной бумагой на основе гексацианоферрата(III) меди(II) по чувствительности (табл. 1).

Таблица 1
Сравнение индикаторных полос (ИП) для определения железа(II) на основе гексацианоферрата(III) цирконила (ИП-Ц) и меди (ИП-М) при оптимальных размерах тест-формыИПДлина ИП, ммШирина ИП, ммДлина окрашенной зоны, мм, при 10 мг/л Fe(II) / цветовой переходЧувствительность, мг/лИП-Ц1101,535 / от светло-лимонного до сине-голубого0,05ИП-М (прототип)8029 / от коричневого до синего0,08

Пример 2. Определение железа(II) в водных растворах, содержащих 1,1-диметилгидразина ДМГ

РИБ (тест-форма II) одним концом погружают в пробу, вынимают и наблюдают окрашивание. РИБ на основе гексацианоферрата(III) цирконила имеет преимущество перед индикаторной бумагой на основе гексацианоферрата(III) меди(II) по избирательности (табл. 2), так как по сравнению с прототипом обладает устойчивостью цветового перехода против сильного восстановителя по сравнению с прототипом.

Таблица 2
Результаты тестирования раствора 100 мг/л Fe(II) (проба А) и раствора 100 мг/л Fe(II) в присутствии 200 мг/л 1,1-диметилгидразина ДМГ (проба Б) с помощью РИБ (тест-форма II)Цвет РИБ после их погружения на 1 сек в пробуПроба АПроба БРИБ с циркониломРИБ с медью (II) (прототип)РИБ с циркониломРИБ с медью (II) (прототип)Сине-голубойКоричнево-синийСине-голубойСветло-коричневый (темно-беж)

Пример 3. Определение железа(II) в растворах горючего гептил, аскорбиновой кислоты, тяжелых металлов, железа(III).

РИБ (тест-форма I) вводят в контакт с водными растворами погружением в раствор при содержании больше 2 мг/л, либо пропускают через РИБ 10 мл пробы (туда и обратно) при меньшей концентрации и определяют содержание железа(II) по цвету индикаторной зоны, либо но градуировочному графику (Фиг.2) соответственно. Результаты анализа представлены в табл. 3.

Таблица 3
Результаты тест-определения железа(II)№ОбъектНайдено, мг/лПогрешность1Технологический раствор, содержащий 100 мг/л Fe(II) и 50 мг/л гептила15033%2Технологический раствор, содержащий 50 мг/л Fe(II) и 10 мг/л аскорбиновой кислоты484%3Сточная вода, содержащая 0,1 мг/л Fe(II), 0,1 мг тяжелых металлов, 0,3 мг/л железа(III)0,1110%

Таким образом, реагентная индикаторная бумага на основе гексацианоферрата(III) цирконила позволяет проводить экспрессное определение железа(II) из проб, содержащих горючее гептил, аскорбиновую кислоту, тяжелые металлы, железа(III). При этом чувствительность определения - 0,05 мг/л.

Изобретение относится к аналитической химии, в частности к индикаторным тест-средствам для определения железа(II). Реагентная индикаторная бумага для определения железа(II) содержит комплексную соль, которая представляет собой гексацианоферрат(III)цирконила. Реагентная индикаторная бумага, содержащая гексацианоферрат(III)цирконила, имеет светло-лимонный или белый с желтым оттенком цвет и образует при взаимодействии с железом(II) продукт тест-реакции сине-голубого цвета. Достигается контрастный цветовой переход при взаимодействии с железом(II) и устойчивость к восстановителям, а также возможность тест-определения железа(II) в широком диапазоне концентраций и объемов проб и при достаточно высокой чувствительности, особенно в присутствии железа(III), щелочных, щелочноземельных, тяжелых металлов, аскорбиновой кислоты, диметилгидразина. 3 табл., 2 ил.

Реагентная индикаторная бумага для определения железа (II), содержащая комплексную соль гексацианоферрата (III), отличающаяся тем, что комплексная соль представляет собой гексацианоферрат(III)цирконила.