СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ РТУТИ В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ Российский патент 2009 года по МПК G01N21/77 

Изобретение относится к способам определения ртути и может быть использовано в эколого-аналитических и технологических исследованиях для контроля содержания катионов ртути в водных растворах.

Ртуть и ее соединения широко применяются в промышленности и в научных исследованиях. Она может аккумулироваться в организме, превращаясь в ртутьорганические соединения, которые являются весьма токсичными.

Известным является метод определения катионов ртути в водных растворах с помощью спектрофотометрии после добавления в анализируемый раствор иодида калия [PappasA.J., Powell H.B. Spectrophotometric determination of mercury (II) in aqueous potassium iodide media [Текст] / A.J.Pappas, H.B.Powell // Analytical Chemistry. - 1967. - Vol.39. - N.6 - Р.579-581]. Оптическую плотность измеряют при 323 нм. Недостатком этого метода является высокая чувствительность к присутствию кислорода, и поэтому приготовление раствора иодида калия необходимо проводить с использованием деаэрированной воды. - Аналог.

Основным, более близким способом определения содержания ртути является спектрофотометрический метод [Хабаров Ю.Г., Яковлев М.С. Спектрофотометрический метод определения катионов ртути [Текст] / Ю.Г.Хабаров, М.С.Яковлев // Известия высших учебных заведений. Химия и химическая технология. - 2007. - Т.50. - Вып.5 - С.77-20], основанный на фотометрической реакции катионов ртути с муравьиной кислотой.

Для этого к раствору, содержащему катионы ртути, прибавляют известное количество раствора муравьиной кислоты и через 30 мин измеряют оптическую плотность при 236 нм. - Прототип.

Недостатком спектрофотометрического метода, основанного на фотометрической реакции ртути с муравьиной кислотой, является относительно длительная продолжительность проведения фотометрической реакции - 30 мин.

Для устранения недостатков определения катионов ртути (II) путем спектрофотометрии анализируемого раствора, в который предварительно вводят фотометрический реагент, предлагается способ, в котором в анализируемый раствор вносят реагент и затем проводят определение оптической плотности в УФ-области спектра при 230 нм. В качестве реагента используется сульфит натрия.

Результат состоит в сокращении продолжительности проведения фотометрической реакции с 30 мин до 1 мин.

Предлагаемый способ иллюстрируется следующими примерами. Построение калибровочного графика для определения ртути по предлагаемому методу проводили следующим образом.

Пример 1. Первоначально были приготовлены 2 раствора:

раствор 1 - водный раствор сульфита натрия с концентрацией последнего 3,00 г/л;

раствор 2 - раствор ацетата ртути (II) с концентрацией катионов ртути (II) 0,63 мг/л и добавкой ледяной уксусной кислоты для подавления гидролиза в расчете 0,80 мл на 100 мл раствора.

К 2,00 мл раствора 2 добавили 0,0200 мл раствора 1. Через 1 мин у полученного после перемешивания раствора измеряли оптическую плотность на спектрофотометре SHIMADZU UV-1650PC при длине волны 230 нм относительно дистиллированной воды. Для оценки воспроизводимости фотометрической реакции аналогичную процедуру проводили по 3 раза. Среднее значение оптической плотности при 230 нм составило 0,095, коэффициент вариации - 2,2%.

Пример 2. Определение проведено в условиях примера 1, но концентрация катионов ртути (II) в растворе 2 составляла 1,26 мг/л. Среднее значение оптической плотности при 230 им составило 0,186, коэффициент вариации - 0,8%.

Пример 3. Определение проведено в условиях примера 1, но концентрация катионов ртути (II) в растворе 2 составляла 1,89 мг/л. Среднее значение оптической плотности при 230 нм составило 0,277, коэффициент вариации - 0,2%.

Пример 4. Определение проведено в условиях примера 1, но концентрация катионов ртути (II) в растворе 2 составляла 2,52 мг/л. Среднее значение оптической плотности при 230 нм составило 0,353, коэффициент вариации - 0,5%.

Пример 5. Определение проведено в условиях примера 1, но концентрация катионов ртути (II) в растворе 2 составляла 3,15 мг/л. Среднее значение оптической плотности при 230 нм составило 0,457, коэффициент вариации - 1,1%.

Пример 6. Определение проведено в условиях примера 1, но концентрация катионов ртути (II) в растворе 2 составляла 5,04 мг/л. Среднее значение оптической плотности при 230 нм составило 0,713, коэффициент вариации - 1,1%.

Пример 7. Определение проведено в условиях примера 1, но концентрация катионов ртути (II) в растворе 2 составляла 7,55 мг/л. Среднее значение оптической плотности при 230 нм составило 1,068, коэффициент вариации - 0,6%.

Пример 8. Определение проведено в условиях примера 1, но концентрация катионов ртути (II) в растворе 2 составляла 10,07 мг/л. Среднее значение оптической плотности при 230 нм составило 1,421, коэффициент вариации - 0,2%.

Пример 9. Определение проведено в условиях примера 1, но концентрация катионов ртути (II) в растворе 2 составляла 12,59 мг/л. Среднее значение оптической плотности при 230 нм составило 1,775, коэффициент вариации - 0,4%.

Пример 10. Определение проведено в условиях примера 1, но концентрация катионов ртути (II) в растворе 2 составляла 0,00 мг/л. Среднее значение оптической плотности при 230 нм составило 0,008, коэффициент вариации - 0,0%.

По результатам примеров 1-10 были вычислены коэффициенты калибровочного графика (зависимости оптической плотности при 230 нм фотометрируемых растворов от концентрации катионов ртути (II) в анализируемой пробе) D₂₃₀=0,1403·C_Hg ²⁺+0,0082(R²=0,9999).

Для оценки точности определения были выполнены анализы растворов с известными концентрациями катионов ртути (II).

Пример 11. Определение проведено в условиях примера 1, но концентрация катионов ртути (II) в растворе 2 составляла 0,31 мг/л. Среднее значение оптической плотности при 230 нм составило 0,066, коэффициент вариации - 12%.

Пример 12. Определение проведено в условиях примера 1, но концентрация катионов ртути (II) в растворе 2 составляла 0,63 мг/л. Среднее значение оптической плотности при 230 нм составило 0,100, коэффициент вариации - 3,6%.

Пример 13. Определение проведено в условиях примера 1, но концентрация катионов ртути (II) в растворе 2 составляла 1,26 мг/л. Среднее значение оптической плотности при 230 нм составило 0,188, коэффициент вариации - 2,7%.

Пример 14. Определение проведено в условиях примера 1, но концентрация катионов ртути (II) в растворе 2 составляла 1,89 мг/л. Среднее значение оптической плотности при 230 нм составило 0,272, коэффициент вариации - 1,7%.

Пример 15. Определение проведено в условиях примера 1, но концентрация катионов ртути (II) в растворе 2 составляла 2,39 мг/л. Среднее значение оптической плотности при 230 нм составило 0,333, коэффициент вариации - 1,3%.

Пример 16. Определение проведено в условиях примера 1, но концентрация катионов ртути (II) в растворе 2 составляла 4,53 мг/л. Среднее значение оптической плотности при 230 нм составило 0,638, коэффициент вариации - 0,8%.

Пример 17. Определение проведено в условиях примера 1, но концентрация катионов ртути (II) в растворе 2 составляла 6,04 мг/л. Среднее значение оптической плотности при 230 нм составило 0,851, коэффициент вариации - 0,4%.

Пример 18. Определение проведено в условиях примера 1, но концентрация катионов ртути (II) в растворе 2 составляла 8,56 мг/л. Среднее значение оптической плотности при 230 нм составило 1,208, коэффициент вариации - 0,4%.

Пример 19. Определение проведено в условиях примера 1, но концентрация катионов ртути (II) в растворе 2 составляла 11,33 мг/л. Среднее значение оптической плотности при 230 нм составило 1,596, коэффициент вариации - 0,1%.

Результаты определений оптической плотности при 230 нм примеров 11-19, вычисленные значения их стандартных среднеквадратических отклонений и коэффициенты вариации, а также определенные и заданные концентрации катионов ртути (II) и относительные погрешности сведены в таблице 1.

Таблица 1 № Оптическая плотность при 238 нм σ ν, % C_Hg ²⁺, мг/л δ, % D₁ D₂ D₃ D_cp заданная определенная 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 - 0,063 0,060 0,062 0,002 3,4 0,31 0,38 21 2 0,101 0,103 0,096 0,100 0,004 3,6 0,63 0,65 4,0 3 0,194 0,184 0,187 0,188 0,005 2,7 1,26 1,28 2,0 4 0,272 0,267 0,276 0,272 0,005 1,7 1,89 1,88 0,6 5 0,328 0,334 0,336 0,333 0,004 1,3 2,39 2,31 3,3 6 0,639 0,633 0,644 0,638 0,005 0,8 4,53 4,49 0,9

Продолжение таблицы 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 7 0,854 0,847 0,853 0,851 0,003 0,4 6,04 6,01 0,6 8 1,213 1,205 1,204 1,208 0,005 0,4 8,56 8,55 0,1 9 1,596 1,598 1,594 1,596 0,002 0,1 11,33 11,32 0,1 σ - стандартное среднеквадратическое отклонение; ν - коэффициент вариации; C_Hg ²⁺ - концентрация катионов ртути (II); δ - относительная погрешность определения.

Из таблицы 1 видно, что результаты определений концентраций катионов ртути (II) хорошо совпадают с заданными значениями.

Вывод: таким образом, предлагаемый метод позволяет быстро и с высокой точностью определять содержание ртути в водных растворах.

Изобретение относится к определению и контролю содержания ртути в водных растворах и может быть использовано для контроля содержания катионов ртути в водных растворах. Определение содержания ртути производится по величине оптической плотности при 230 нм пробы анализируемого раствора после добавки раствора сульфита натрия с учетом фонового поглощения. Техническим результатом является сокращение продолжительности проведения фотометрической реакции с 30 мин до 1 мин. 1 табл.

Способ определения содержания ртути в водных растворах путем введения реагента и последующего спектрофотометрирования, отличающийся тем, что в качестве реагента используют сульфит натрия, а спектрофотометрирование производят при 230 нм.