СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАРГАНЦА (II) Российский патент 2011 года по МПК G01N31/00 B01D11/04 

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам определения марганца (II).

Экстракция ионов металлов с использованием легкоплавких веществ без органического растворителя находит все более широкое применение в аналитической химии для концентрирования, разделения и определения элементов. Предлагается способ, когда легкоплавкое органическое вещество является одновременно реагентом и экстрагентом образующегося соединения с ионом металла.

Известен способ выделения марганца дихлорэтановым раствором диантипирилгексилметана (см. Петров Б.И., Дегтев М.И., Шихов Н.И. Экстракция хлоридных комплексов марганца (II) диантипирилгексилметаном. В кн. «Производные пиразолона как аналитические реагенты. Методы физико-химического анализа». Пермь. 1976. С.80). Экстракцию марганца исследовали в условиях постоянной кислотности (2 н. HCl), растворитель - дихлорэтан. Определенную концентрацию хлорид-ионов поддерживали за счет введения NH₄Cl, LiCl, CaCl₂, AlCl₃. Применение высаливателей позволило повысить степень извлечения марганца до 94%, если использовать LiCl. Растворы с хлоридом кальция обеспечивают степень извлечения марганца на 90%. Была разработана методика экстрационно-комплексонометрического определения марганца в присутствии ряда элементов. Для устранения влияния мешающих элементов извлекают хлороформным раствором диантипирилметана из 2 моль/л HCl (марганец при этом остается в водной фазе), затем вводят высаливатель и извлекают марганец.

Недостатками способа - прототипа являются использование дихлорэтана, который является токсичным растворителем, неполное извлечение марганц.

Задачей создания изобретения является разработка эффективного метода концентрирования и последующего количественного определения ионов марганца (II) в расслаивающихся системах, повышение степени извлечения, обеспечение безопасности процесса и упрощение анализа.

Поставленная задача достигается тем, что согласно способу определения марганца в качестве экстрагента и комплексообразователя используют смесь легкоплавкого вещества диантипирилгексилметана и салициловой кислоты, взятых в соотношении 1:1, экстракцию проводят при кислотности среды по HCl 6 моль/л, создавая необходимую концентрацию хлорид-ионов введением высаливателя хлорида магния до его концентрации 0,005-1,25 моль/л, и полученный экстракт титруют. Процесс экстракции ведут при температуре 70-80°C.

Смесь твердых веществ - диантипирилгексилметана и салициловой кислоты в определенных соотношениях (1:1) образует легкоплавкую смесь, которая застывает после проведения экстракции при нагревании. Эта смесь ограниченно растворима в воде, причиной расслаивания в тройной системе вода-диантипирилгексилметан-салициловая кислота является химическое взаимодействие между компонентами водного раствора.

Небольшой объем микрофазы (0,9-2,1 мл) с высокой концентрацией диантипирилгексилметана значительно повышает коэффициент абсолютного концентрирования ионов марганца (II) и обеспечивает количественное извлечение из хлоридных растворов. Оптимальные количества диантипирилгексилметана и салициловой кислоты равны по 0,0025 моль. Соотношение реагентов 1:1 взято для получения объема микрофазы, достаточного для определения марганца. Если создать кислотность по HCl меньше 6,0, то количественного извлечения марганца в микрофазу не достигается, если - больше, то экстракция марганца падает из-за превращения реагента в двухкислотную соль, не извлекающую ацидокомплексы элементов. Введение высаливателя в количестве меньше 0,005 моль/л не дает количественного извлечения марганца, а больше 1,25 моль/л - возникает перенасыщение раствора и неоправданный расход реагента.

Указанные выше отличительные признаки в отдельности и все совместно направлены на решение поставленной задачи и являются существенными. Использование предлагаемого сочетания существенных признаков в известном уровне техники не обнаружено, следовательно, предлагаемое техническое решение (способ) соответствует критерию патентоспособности «новизна».

Единая совокупность новых существенных признаков с общими, известными, обеспечивает решение поставленной задачи, является неочевидной для специалистов в данной области техники и свидетельствует о соответствии заявленного технического решения критерию патентоспособности «изобретательский уровень».

Вышеперечисленная совокупность существенных признаков позволяет получить следующий технический результат - достигается упрощение процесса, полнота извлечения и безопасность анализа.

Изобретение поясняется описанием конкретного, но неограничивающего его примера реализации.

Пример: В раствор кислотностью 6 моль/л по HCl, содержащий 10,9 мг марганца (II), вносят по 0,0025 моль диантипирилгексилметана и салициловой кислоты, необходимую концентрацию хлорид-ионов создают введением хлорида магния, разбавляют водой до 20 мл. Затем полученную смесь нагревают при температуре 70-80°C (при данной температуре вышеуказанные твердые вещества переходят в расплав) и в течение 10 минут выдерживали при этой температуре периодически встряхивая. Полученный экстракт анализируют комплексонометрически с индикатором эриохром черный T.

Результаты анализов представлены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1. Извлечение марганца (II) из растворов хлороводородной кислоты
C_Mn=0,01 моль/л, C_ГДАМ=0,1 моль/л, С_СК=0,1 моль/л. HCl, моль/л Mn (II)_{в вод. фазе,} % Mn (II)_{в орг. фазе,} % Отност. ошибка, % 1,0 89 11 0,89 2,0 86,1 13,9 0,86 4,0 74,1 25,9 0,74 6,0 41,7 58,3 0,42 8,0 45,4 54,6 0,45

Таблица 2
Извлечение марганца (II) из растворов 6 моль/л хлороводородной кислоты в присутствии MgCl₂
C_Mn=0,01 моль/л, C_ГДАМ=0,1 моль/л, С_СК=0,1 моль/л. MgCl₂, моль/л Mn (II)_{в вод. фазе,} % Mn (II) в орг. фазе, % Относит. ошибка, % од 32,4 67,6 0,32 0,3 10,2 89,8 0,10 0,5 1,0 99,0 0,01 1,0 0,0 100,0 0,00 1,25 0,0 100,0 0,00

Вышеприведенный конкретный пример свидетельствует о том, что полученные данные могут быть использованы для выделения и определения ионов марганца (II) в природных и сточных водах. По сравнению с прототипом достигается полное извлечение марганца.

Из описания и практического применения настоящего изобретения специалистам будут очевидны и другие частные формы его выполнения. Данное описание и примеры рассматриваются как материал, иллюстрирующий изобретение, сущность которого и объем патентных притязаний определены в нижеследующей формуле изобретения, совокупностью существенных признаков и их эквивалентами.

Изобретение относится к анализу водных сред. Способ включает извлечение марганца (II) из раствора, содержащего хлорид-ионы, комплексообразователем и экстрагентом с последующим анализом экстракта, причем в качестве экстрагента и комплексообразователя используют смесь лекгоплавкого вещества диантипирилгексилметана и салициловой кислоты, взятых в мольном соотношении 1:1, экстракцию осуществляют при кислотности среды по НСl 6 моль/л и температуре 70-80°С, а необходимую концентрацию хлорид-ионов создают дополнительно введением в раствор хлорида магния до его концентрации 0,005-1,25 моль/л с последующим анализом экстракта комплексонометрически. Достигается упрощение и повышение эффективности анализа. 1 з.п. формулы. 2 табл.

1. Способ определения марганца (II), включающий извлечение его из раствора, содержащего хлорид-ионы, комплексообразователем и экстрагентом с последующим анализом экстракта, отличающийся тем, что в качестве экстрагента и комплексообразователя используют смесь лекгоплавкого вещества диантипирилгексилметана и салициловой кислоты, взятых в мольном соотношении 1:1, экстракцию осуществляют при кислотности среды по НСl 6 моль/л, а необходимую концентрацию хлорид-ионов создают дополнительно введением в раствор хлорида магния до его концентрации 0,005-1,25 моль/л с последующим анализом экстракта комплексонометрически.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс экстракции ведут при температуре 70-80°С.