Способ концентрирования микроэлементов Российский патент 2017 года по МПК B01D17/25 B01D11/04 B01D9/02 G01N1/28 G01N21/78 G01N31/22 

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам получения концентрата микроэлементов соосаждением их с органическим коллектором из кислых тиоцианатных растворов и может быть использовано в практике аналитических, агрохимических, медицинских лабораторий.

Рассмотрим аналог - получение концентрата микроколичеств иттрия (III) соосаждением его с органическим коллектором - фторидной солью 4 -метилбензиламинофенил-4-диметилдиаминофенилантипирилкарбинола (хромпиразола 1 ХП-1) (А.с. №1636721 СССР. Способ концентрирования микроколличеств иттрия / М.Н. Челнокова, Р.В. Шулаева, С.А. Путивцева, О.В. Пинаева. // Б.И. 1991, №11). Сущность способа заключается в использовании в качестве коллектора фторидной соли 4-метилбензиламинофенил-4-диметилдиаминофенилантипирилкарбинола, соосаждение ведут из кислых сред с концентрацией 0,2-0,4 М H₂SO₄ или 0,4-0,5 М HF. В кислых средах иттрий образует устойчивый ацидофторидный комплекс. Соосаждение иттрия протекает с образованием ионного ассоциата.

Недостатки способа заключаются:

1) в использовании дорогого и малодоступного основного красителя - хромпиразола 1;

2) использовании в качестве анионного фона токсичного фторид-иона и токсичной фтороводородной кислоты;

3) при сочетании кислой среды и наличии фторид-ионов процесс концентрирования можно реализовать только при использовании специальной посуды, но никак не стеклянной или кварцевой, что создает дополнительные трудности при осуществлении способа.

Наиболее близким по технической сущности и результату - прототипом является способ концентрирования ртути (А.с. 1552049 СССР. Способ концентрирования ртути / М.Н. Челнокова, Р.В. Шулаева // Б.И. 1990, №11), где в качестве коллектора используют иодид хромпиразола 1.

К недостаткам способа относятся:

1) использование малодоступного и дорогостоящего основного красителя - хромпиразола 1;

2) введение восстановителя аскорбиновой кислоты, которая может изменить степень окисления некоторых микроэлементов (Fe, Cu, Sn, Sb, Tl и др.);

3) неустойчивость иона комплексообразователя – иодид-иона, способного окисляться до свободного иода.

Задачи изобретения:

1) основный краситель 4-метилбензиламинофенил-4-диметилдиаминофенилантипирилкарбинол заменить более дешевым и доступным основанием – диантипирилметаном;

2) уменьшить токсичность и повысить устойчивость анионного фона водного раствора к действию внешних факторов путем замены токсичного фторид-иона и малоустойчивого иодид-иона тиоцианатом;

3) в кислых средах в присутствии тиоцианат-иона диантипирилметан образует малорастворимые соли - тиоцианат или дитиоцианат диантипирилметания, являющиеся коллектором для образовавшихся в растворе тиоцианатных ацидокомплексов микроэлементов;

4) расширение перечня извлекаемых ионов металлов (на коллекторе соосаждаются ионы олова, цинка, молибдена, вольфрама, кобальта, железа, ртути, кадмия, галлия, индия, таллия и других, способных к образованию тиоцианатных комплексов элементов).

Сущность способа

Способ концентрирования микроэлементов диантипирилметаном (ДАМ), образующим в системе вода - минеральная кислота - тиоцианат аммония малорастворимые соли тиоцианат или дитиоцианат диантипирилметания, являющиеся коллектором для соосаждения микроэлементов, способных к образованию тиоцианатных комплексов при оптимальной концентрации ионов водорода в интервале 0,05-2,0 моль/л и тиоцианат-ионов 0,05-2,0 моль/л.

Отличительные существенные признаки с целью упрощения и удешевления процесса и расширения перечня извлекаемых микроэлентов:

1) заменить основный краситель 4-метилбензиламинофенил-4-диметилдиаминофенилантипирилкарбинол на более дешевый и доступный основанием – диантипирилметаном;

2) в кислых средах в присутствии тиоцианат-иона диантипирилметан образует малорастворимые соли - тиоцианат или дитиоцианат диантипирилметания, являющиеся коллектором для образовавшихся в растворе тиоцианатных ацидокомплексов микроэлементов;

3) расширение перечня извлекаемых ионов металлов (на коллекторе соосаждаются ионы олова, цинка, молибдена, вольфрама, кобальта, железа, ртути, кадмия, галлия, индия, таллия и других, способных к образованию тиоцианатных комплексов элементов).

Осуществление изобретения

Согласно предлагаемому способу для получения концентрата микроэлементов, включающему соосаждение их с коллектором, в качестве коллектора используют датиоцианат диантипирилметания. Причем соосаждение ведут в кислых средах с концентрацией ионов водорода в интервале 0,05-2,0 моль/л и тиоцианат ионов 0,05-2,0 моль/л. Соосаждение микроэлементов происходит в форме ионных ассоциатов. Ионный ассоциат захватывается малорастворимой тиоцианатной солью основания.

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

ПРИМЕРЫ

Рассмотрим примеры концентрирования четырех микроэлементов коллектором - дитиоцианатом диантипирилметания.

В стеклянный стакан вводят 2,0 мл 0,1 М раствора хлорида или сульфата элемента, подкисляют серной кислотой до определенной кислотности, вводят раствор тиоцианата аммония, воду и затем к водному раствору тиоцианатного комплекса элемента приливают раствор диантипирилметана до общего объема 100 мл, отстаивают в течение 15-20 минут. Ввиду низкой растворимости ДАМ в воде готовят раствор на 0,5 М HCl. Выделившийся при добавлении кислого раствора ДАМ осадок (твердая фаза) отфильтровывают через фильтр Шотта. Степень извлечения элемента рассчитывают по результатам атомно-абсорбционного определения остатка элемента в маточном растворе.

В интервале ионов водорода 0,05-2,0 моль/л и тиоцианат-ионов 0,05-2,0 моль/л.

Рассмотрено влияние на полноту соосаждения коллектором - дитиоцианатом диантипирилметания следующих факторов: кислотности (табл. 1), концентрации тиоцианат-ионов (табл. 2).

Данное описание и примеры, рассмотренные как материал, иллюстрирующий изобретение, сущность которого и объем патентных притязаний определены в нижеследующей формуле изобретения, совокупностью существенных признаков и их эквивалентами.

Зависимость степени извлечения (R, %) 10 мкг элементов от концентрации ионов водорода (С_Н⁺) при 0,5 М SCN^- и 0,8 г ДАМ.

Зависимость степени извлечения (R, %) от концентрации тиоцианат-ионов (C_SCN-) при С_Н+=0,5 моль/л и 0,8 г ДАМ.

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано в практике аналитических, агрохимических, медицинских лабораторий. Осуществляют концентрирование микроэлементов для последующего аналитического определения путем соосаждения с диантипирилметаном, образующим в системе вода - минеральная кислота - тиоцианат аммония коллектор дитиоцианат диантипирилметания. Соосаждение микроэлентов ведут при оптимальной концентрации ионов водорода в интервале 0,05-2,0 моль/л и тиоцианат-ионов в интервале 0,05-2,0 моль/л. Обеспечивается уменьшение токсичности и повышение устойчивости анионного фона водного раствора к действию внешних факторов, повышение эффективности извлечения и расширение перечня извлекаемых ионов металлов. 2 табл., 1 пр.

Способ концентрирования микроэлементов путем соосаждения с органическим реагентом для последующего аналитического определения, отличающийся тем, что в качестве реагента используется диантипирилметан, образующий в системе вода - минеральная кислота - тиоцианат аммония коллектор дитиоцианат диантипирилметания, соосаждение микроэлентов ведут при оптимальной концентрации ионов водорода в интервале 0,05-2,0 моль/л и тиоцианат-ионов в интервале 0,05-2,0 моль/л.