Способ люминесцентного определения иттрия (III) Российский патент 2022 года по МПК G01N21/64 G01N31/22 B01J20/10 

Изобретение относится к области аналитической химии элементов, а именно, к методам определения иттрия, и может быть использовано при его определении в технологических растворах, природных и техногенных водах.

Для определения иттрия в объектах различного состава широко используется люминесцентный метод, основанный на образовании люминесцирующих комплексов с рядом реагентов: 1-гидроксиантрахинон-2 карбоновая кислота, 4,4-метилен-бис-(1,2-дигидро-1,5-диметил-2-фенил-3-пиразолон) (диантипирилметан, ДАМ). Одними из широко используемых реагентов, в том числе и для люминесцентного определения иттрия, является 8-гидроксихинолин и его производные.

Для повышения чувствительности и селективности люминесцентного определения иттрия(III) сочетают его предварительное сорбционное концентрирование с последующим определением непосредственно в фазе сорбента.

Известен способ определения иттрия (III), основанный на образовании в растворе комплексного соединения Y(III) с хинозолом, сорбции полученного соединения на пенополиуретане (ППУ) и последующим люминесцентным определением в фазе сорбента [RU №2054654, G01N 21/64, Способ люминесцентного определения иттрия в горной породе].

Способ предусматривает выполнение следующих операций:

- приготовление раствора анализируемой пробы;

- добавление 0,38-0,42 мл 1⋅10^-3 М раствора хинозола;

- доведение рН раствора до 8,8-9;

- внесение 10-20 мг ППУ;

- сорбция комплекса иттрия(III) с хинозолоном в присутствии поверхностно-активного вещества;

- измерение интенсивности люминесценции комплекса иттрия(III) с хинозолоном на ППУ.

Содержание иттрия определяют по методу добавок. Предел обнаружения иттрия составляет 0,01 мкг/мл.

Недостатком способа является относительно высокий предел обнаружения.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемым результатам является способ определения иттрия(III) с использованием 8-гидроксихинолина [Beltyukova S.V. Sorption of yttrium hydroxyquinolinates by polyurethane foam and its use in rock analysis / S.V. Beltyukova, N.A. Nazarenko, S.V. Tsygankova / Analyst, 1995. - V. 120, P. 1693-1698], который предусматривает выполнение следующих операций:

- приготовление раствора анализируемой пробы;

- помещение 4 мл раствора анализируемой пробы в пробирку;

- добавление 1 мл раствора аммиака до рН 7,0;

- добавление 0,4 мл 10^-3 М раствора сульфата 8-гидроксихинолина и 0,5 мл 10^-3 раствора тритона Х-100 и 0,5 мл аммиачного буфера (рН 8,0):

- добавление воды до 10 мл;

- внесение 10 мг ППУ и перемешивание в течение 10 мин;

- отделение раствора декантацией и высушивание сорбента на воздухе.

- измерение интенсивности люминесценции сорбента и определение содержание иттрия методом добавок.

Предел обнаружения иттрия равен 0.01 мкг/мл.

Техническим результатом является снижение предела обнаружения, упрощение методики определения иттрия и сокращение продолжительности анализа.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе определения иттрия (III), включающем приготовление сорбента, извлечение иттрия(III) из раствора сорбентом, переведение иттрия (III) в комплексное соединение, отделение сорбента от раствора, измерение интенсивности люминесценции поверхностного комплекса иттрия (III) с 8-оксихинолин-5-сульфокислотой и определение содержания иттрия, новым является то, что в качестве сорбента используют кремнезем, последовательно модифицированный полигексаметиленгунидином и 8-оксихинолин-5-сульфокислотой, на поверхности которого происходит образование люминесцирующего оксихинолината иттрия(Ш) при рН 7-8, измерение интенсивности люминесценции сорбента осуществляют при 485 нм, а определение содержания иттрия проводят по градуировочному графику.

Признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях при изучении данных и смежных областей техники и, следовательно, обеспечивают заявляемому решению соответствие критериям «новизна» и «изобретательский уровень».

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что находящийся в растворе иттрий (III) при рН 7-8 количественно (степень извлечения составляет ≥ 99%) извлекают кремнеземом, последовательно модифицированным полигексаметиленгуанидином и 8-оксихинолин-5-сульфокислотой, со временем установления сорбционного равновесия, не превышающего 10 минут. В процессе сорбции на поверхности сорбента образуются комплексные соединения иттрия(III) с 8-оксихинолин-5-сульфокислотой, интенсивно люминесцирующие желто-зеленым цветом при комнатной температуре при их облучении ультрафиолетовым светом. Максимум спектра люминесценции расположен при 485 нм. Способ осуществляют следующим образом.

Для синтеза сорбента к 10 г кремнезема добавляют 100 мл 2%-го раствора полигексаметиленгуанидина и перемешивают в течение 30 мин. Кремнезем отделяют от раствора декантацией и промывают дистиллированной водой. Затем обработанный полигексаметиленгуанидином кремнезем обрабатывают 5⋅10^-4 М раствором 8-оксихинолин-5-сульфокислоты и интенсивно перемешивают в течение 15 мин. Сорбент отделяют от раствора декантацией, промывают дистиллированной водой и сушат на воздухе.

В исследуемый раствор с рН 7-8, содержащий иттрий (III) вносят 0,1 г сорбента - кремнезема, последовательно модифицированного полигексаметиленгуанидином и 8-оксихинолин-5-сульфокислотой, перемешивают в течение 10 мин.

Сорбент отделяют от раствора декантацией, помещают в кювету и измеряют интенсивность люминесценции при 485 нм. Содержание иттрия находят по градуировочному графику, построенному в аналогичных условиях.

Увеличение или уменьшение рН раствора приводит к снижению степени извлечения иттрия (III) и, как следствие, к увеличению предела обнаружения (таблица 1).

Относительный предел обнаружения составляет 0,01 мкг иттрия на 0,1 г сорбента или 0.001 мкг/л, что в 10 раз меньше предела обнаружения достигаемого по известному способу (прототипу).

Данное количество иттрия является той минимальной концентрацией, которую возможно зарегистрировать на данной навеске сорбента на существующих приборах относительно сигнала фона. Линейность градуировочного графика сохраняется до 4 мкг иттрия на 0,1 г сорбента.

Пример 1 (прототип). В раствор, содержащий иттрий(III), добавляют раствор аммиака до рН 7, раствор сульфата 8-гидроксихинолина, раствор Тритона Х-100, аммиачный буфер (рН 8,0) и разбавляют водой до 10 мл. К полученному раствору добавляют 10 мг ППУ и перемешивают в течение 10 мин. Сорбент отделяют от раствора фильтрованием и измеряют интенсивность люминесценции при длине волны λ = 513 нм. Содержание иттрия(III) в анализируемом образце определяют методом добавок.

Пример 2 (предлагаемый способ). К 10 мл раствора с рН 7-8, содержащему 0,05 мкг иттрия(III), вносят 0,1 г сорбента - кремнезема, последовательно модифицированного полигексаметиленгуанидином и 8-оксихинолин-5-сульфокислотой, интенсивно перемешивают в течение 10 минут, сорбент отделяют от раствора декантацией, переносят в кювету и измеряют интенсивность люминесценции при 485 нм. Количество иттрия(III) находят по градуировочному графику. Найдено 0,051±0,003 мкг.

Пример 3 (предлагаемый способ). К 10 мл раствора с рН 7-8, содержащему 0,15 мкг иттрия(III), вносят 0,1 г сорбента - кремнезема последовательно модифицированного полигексаметиленгуанидином и 8-оксихинолин-5-сульфокислотой, интенсивно перемешивают в течение 10 минут, сорбент отделяют от раствора декантацией, переносят в кювету и измеряют интенсивность люминесценции при 485 нм. Количество иттрия(III) находят по градуировочному графику. Найдено 0,15±0,02 мкг.

Пример 4 (предлагаемый способ). 500 мл раствора с концентрацией иттрия(III) 0.001 мкг/л иттрия(III) пропускают через стеклянную миниколонку, содержащую 0,1 г сорбента - кремнезема, последовательно модифицированного полигексаметиленгуанидином и 8-оксихинолин-5-сульфокислотой, со скоростью 1 мл/мин. После пропускания сорбент вынимают из колонки, помещают в кювету и измеряют интенсивность люминесценции при 485 нм. Содержание иттрия(III) находят по градуировочному графику. Найдено 0,51±0,03 мкг.

Способ характеризуется высокой чувствительностью и простотой выполнения. Использование кремнезема, модифицированного полигексаметиленгуанидином и 8-оксихинолин-5-сульфокислотой, позволяет снизить относительный предел обнаружения иттрия(III) практически в 10 раз по сравнению с прототипом.

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано при определении иттрия (III) в технологических растворах, природных и техногенных водах. Способ определения иттрия (III) включает приготовление сорбента, извлечение иттрия (III) из раствора сорбентом, переведение иттрия (III) в комплексное соединение, отделение сорбента от раствора, измерение интенсивности люминесценции поверхностного комплекса иттрия(III) с 8-оксихинолин-5-сульфокислотой и определение содержания иттрия. В качестве сорбента используют кремнезем, последовательно модифицированный полигексаметиленгунидином и 8-оксихинолин-5-сульфокислотой. В раствор, содержащий иттрий (III), имеющий рН 7-8, вносят указанный сорбент, перемешивают в течение 10 мин. Измерение интенсивности люминесценции сорбента осуществляют при 485 нм, а определение содержания иттрия проводят по градуировочному графику. Изобретение позволяет упростить определение содержания иттрия (III), снизить предел обнаружения. 1 табл., 4 пр.

Способ определения иттрия(III), включающий приготовление сорбента, извлечение иттрия(III) из раствора сорбентом, переведение иттрия(III) в комплексное соединение, отделение сорбента от раствора, измерение интенсивности люминесценции поверхностного комплекса иттрия(III) с 8-оксихинолин-5-сульфокислотой и определение содержания иттрия, отличающийся тем, что в качестве сорбента используют кремнезем, последовательно модифицированный полигексаметиленгунидином и 8-оксихинолин-5-сульфокислотой, в раствор, содержащий иттрий (III), имеющий рН 7-8, вносят указанный сорбент, перемешивают в течение 10 минут, измерение интенсивности люминесценции сорбента осуществляют при 485 нм, а определение содержания иттрия проводят по градуировочному графику.