СПОСОБ ИНВЕРСИОННО-ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ НИТРИТ- И ХЛОРИД-ИОНОВ ПРИ ИХ СОВМЕСТНОМ ПРИСУТСТВИИ Российский патент 2012 года по МПК G01N27/48 

Настоящее изобретение относится к аналитической химии, в частности к способу инверсионно-вольтамперометрического определения нитрит- и хлорид-ионов при их совместном присутствии, например, в природных водах.

В настоящее время известен способ определения макроколичеств нитрита методом инверсионной вольтамперометрии [Москалева М.Л. Определение макроколичеств нитрита методом прямой вольтамперометрии на золотом ансамблевом микроэлектроде (ЗАМЭ) / М.Л.Москалева, Э.А.Захарова, Г.Н.Носкова, А.Н.Мержа // Аналитика Сибири и Дальнего Востока: сб. тез. VII Научной конф. 13-18 октября 2008, Томск. - Томск, 2008, с.139].

Недостатками данного способа являются ограничение определения нитрита совместно с сопутствующим в природных водах анионом, например, хлоридом, а также невозможность определения микроколичеств нитрита.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ определения нитрита в водных растворах методом инверсионной вольтамперометрии с применением различных типов индикаторных электродов с использованием как катодной, так и анодной развертки потенциалов [Каминская О.В. Совместное вольтамперометрическое определение нитритов и нитратов в водах / О.В.Каминская, Э.А.Захарова, Г.Б.Слепченко // Журнал аналитической химии. - 2004, т.59, №11. С.1206].

В основе вольтамперометрического определения нитрита лежат вольтамперограммы водных растворов, где исходная концентрация нитрит-ионов составляла 1000 мг/л, полученные на графитовом импрегнированном электроде при окислении нитритов при линейной развертке потенциала на фоне сульфата натрия. При этом потенциал накопления был +0.9 В. Кривая при развертке потенциала в анодной области регистрируется в диапазоне потенциалов от 0.2 до +1.2 В. Нижняя граница определяемых содержаний составляет 0.2 мг/л.

Недостатком данного способа является применение, при определении нитрита в его водном растворе, в качестве рабочего пленочного медного электрода, который является недолговечным и не воспроизводит результаты определения. Кроме того, влияние хлорид-ионов оценивали лишь с точки зрения мешающих, а определение нитрит- и хлорид-ионов при их совместном присутствии не исследовалось.

Техническим результатом предлагаемого способа является инверсионно-вольтамперометрическое определение нитрит- и хлорид-ионов непосредственно при их совместном присутствии в растворе, обеспечивающее сокращение продолжительности анализа.

Технический результат достигается тем, что в способе инверсионно-вольтамперометрического определения нитрит- и хлорид-ионов при их совместном присутствии, включающем приготовление раствора нитрита и определение его концентрации на фоне сульфата натрия с применением трехэлектродной ячейки, новым является то, что проводят определение нитрит- и хлорид-ионов при их совместном присутствии в растворе и концентрацию определяют по величине анодного пика электрохимического растворения нитрит-ионов и катодного пика электрохимического растворения хлорид-ионов при развертке потенциала модифицированного золотом углеродного электрода от -0,5 до +1,2 В.

Используемая система дает аналитический сигнал нитрит- и хлорид-ионов без предварительного разделения, потенциал пика на результирующей полярографической кривой характеризует природу вещества, а его высота - концентрацию нитрит- и хлорид-ионов в их водном растворе.

Сопоставление с прототипом показывает: заявляемый способ отличается тем, что для вольтамперометрического определения нитрит- и хлорид-ионов пригодна форма их нахождения при совместном присутствии в водном растворе без предварительного разделения анионов, что позволило установить соответствие его критерию «новизна».

Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что нет методики вольтамперометрического определения нитрит- и хлорид-ионов непосредственно при их совместном присутствии. Признаки, отличающие заявленное изобретение от прототипа, соответствуют критерию «изобретательский уровень».

Сущность способа заключается в использовании варианта инверсионной вольтамперометрии, включающего стадию предварительного накопления нитрит- и хлорид-ионов на поверхности электрода и проведение аналитического определения на анализаторе вольтамперометрическом ТА-4 ООО «НПП Томьаналит» с применением трехэлектродной ячейки: рабочий электрод - модифицированный золотом углеродный электрод, вспомогательный и электрод сравнения - хлорсеребряные. Анализатор позволяет определять концентрации нитрит- и хлорид-ионов непосредственно при их совместном присутствии, характерном для растворов природных вод, без предварительной подготовки пробы.

Предлагаемый способ инверсионно-вольтамперометрического определения нитрит- и хлорид-ионов при их совместном присутствии в природных водах реализован следующим образом.

Исходные растворы нитрит-ионов концентрации 100 мг/л и хлорид-ионов концентрации 1000 мг/л готовят по точным навескам их солей. Затем исходные растворы нитрит- и хлорид-ионов последовательно разбавляют до 0.01 мг/л и 1.00 мг/л соответственно. Аликвотную часть анализируемого раствора, содержащую 0.01-50.00 мг/л нитрит-ионов и 10.00-500.00 мг/л хлорид-ионов, помещают в электрохимическую ячейку прибора, содержащую 0.2 мл 0.002 М сульфата натрия (рН 3) в 10 мл бидистиллированной воды, и погружают электроды. В качестве индикаторного электрода используют модифицированный золотом углеродный электрод, в качестве вспомогательного и электрода сравнения - хлорсеребряные. Вначале в течение 240 с проводят накопление нитрит- и хлорид-ионов на индикаторном электроде при потенциале -0.3 В.

Скорость развертки потенциала 100 мВ/с в диапазоне от -0.5 до +1.2 В. Регистрацию вольтамперных кривых проводят одновременно в трех параллелях. Завершается анализ компьютерной обработкой результатов. По высоте пика вольтамперограмм нитрит-ионов (+0.72 В) и хлорид-ионов (-0.2 В) судят об их содержании в водном растворе.

Предлагаемый способ пригоден для определения концентраций нитрит- и хлорид-ионов при их совместном присутствии в растворе.

Данные вольтамперометрического определения нитрит- и хлорид-ионов с применением модифицированного золотом углеродного электрода в стандартных растворах нитрит- и хлорид-ионов различной концентрации приведены в таблице.

Результаты вольтамперометрического определения микроколичеств нитрит- и хлорид-ионов (n=3; Р=0.95; рН 3, параметры развертки -0.5 - +1.2 В, скорость развертки 100 мВ/с) Введено , мг/л Найдено , мг/л Введено Cl^-, мг/л Найдено Cl^-, мг/л 0.01 0.008±0.001 10.00 10.00±1.43 0.10 0.10±0.01 50.0 50.4±2.1 1.00 1.00±0.09 100.0 101.2±7.1 10.00 10.02±1.37 250.0 253.7±13.2 50.0 50.7±3.4 500.0 508.4±29.6

Приведенные примеры подтверждают пригодность предлагаемого способа определения нитрит- и хлорид-ионов при их совместном присутствии в интервале концентраций нитрит-ионов 0.01-50.00 мг/л; хлорид-ионов 10.00-500.00 мг/л.

Как правило, в природных водах содержание нитрит-ионов не превышает 3.00 мг/л; содержание хлорид-ионов - варьируется в широком пределе: 1.00-1000.00 мг/л. Диапазон определяемых концентраций нитрит- и хлорид-ионов соответствует концентрациям данных анионов в природных водах.

Присутствие в анализируемом растворе посторонних ионов, сопутствующих в природных водах (гидрокарбонат-, силикат-, сульфат-, сульфид-ионов), не влияет на результаты определения нитрит- и хлорид-ионов при их совместном присутствии.

Достоинством данного способа является возможность одновременного определения концентраций нитрит- и хлорид-ионов в водных растворах при их совместном присутствии без предварительной пробоподготовки, что обеспечивает хорошую экспрессность способа при его высокой чувствительности и селективности.

Изобретение может быть применено при определении нитрит- и хлорид-ионов, например, в природных водах. Согласно изобретению определение проводят по величине анодного пика электрохимического растворения нитрит-ионов и катодного пика электрохимического растворения хлорид-ионов при развертке потенциала модифицированного золотом углеродного электрода от -0,5 до +1,2 В. В качестве фонового электролита используют сульфат натрия. Электрохимическое растворение проводят при изменении потенциала рабочего модифицированного золотом углеродного электрода со скоростью 100 мВ/с и регистрируют вольтамперные кривые. По высоте пика вольтамперограмм нитрит-ионов (+0,72 В) и хлорид-ионов (-0,2 В) судят об их содержании в водном растворе. Изобретение позволяет определять содержание нитрит-ионов в интервале концентраций 0.01-50.00 мг/л, а хлорид-ионов - 10.00-500.00 мг/л. 1 табл.

Способ инверсионно-вольтамперометрического определения нитрит- и хлорид-ионов при их совместном присутствии, включающий приготовление раствора нитрита и определение его концентрации на фоне сульфата натрия с применением трехэлектродной ячейки, отличающийся тем, что проводят определение нитрит- и хлорид-ионов при их совместном присутствии в растворе и концентрацию определяют по величине анодного пика электрохимического растворения нитрит-ионов и катодного пика электрохимического растворения хлорид-ионов при развертке потенциала модифицированного золотом углеродного электрода от -0,5 до +1,2 В.