Способ определения тяжелых металлов в сточных водах методом тонкослойной хроматографии Советский патент 1985 года по МПК G01N30/90 

Изобретение относится к аналитической химии, в частности к анализу сточных вод, а именно к способу определения в них ионов металлов с применением техники тонкослойной хроматографии (ТСХ). Способ может быть использован как экспрессный полуколичественный метод контроля содержания тяжелых металлов Fe (II), Fe (III), Cr (III), Cr (VI V (IV), V (V), Co (II), Ni (II), Cu (11), Zn (II) - в сточных водах гальванических цехов на первых стадиях их очистки. Известен способ определения тяжелых металлов РЬ, Cd, Си, Hg, Ni, Zn в сточных водах с применением ТСХ после предварительного экстракционного отделения хлороформом веществ-детергентов, масел и других соединений, мешающих проведению хроматографического процесса, заKJjMчающийся в том, что тяжелые металлы предварительно концентрируют путем двукратной экстрак НИИ в виде диэтилдитиокарбаминатных комплексов хлороформом. Затем раст вор карбаминатов упаривают, растворяют остаток в 1 мл смеси ацетон хлороформ (1:1) и аликвоту из зт Азотсос-цавляющая Деи Арсеназо III 4 Н

Деионизованная вода

Деионизовакная

Предел обнаружения элементов единищ|| и доли микрограмма.

Способ осуществляют следующим образом.

На пластинку с тонким слоем модифицированной целлюлозы наносят в виде точки раствор пробы, содержащей определяемые элементы, погружают пластинку в открытьв поток с ПФ (указанной выше в каждом случае) и после поднятия фронта ПФ на высоту 10 см (через 5Си Pd

1 Н HjSOi,

Nb 1 Н не

V, Си, In Ga, At вода

1Н HCt Zr, Hf, Nb.

10 мин) извлекают пластинку. Обнаруживают элементы в зоне сорбции по характерной цветной реакции без дополнительного проявления хроматограммы 2J.

Недостатком указанного способа является то, что он позволяет осуществлять в каждом случае избирательнов концентрирование и обнаружтаатъ, по цветной реакции лишь один из указанных элементов, который в выбранных условиях селективно А го раствора (10 мкл) наносят на ТСХ-пластинку с тонким слоем подвижной фазы (ПФ) -г бензол + гексан (5:1) или один бензол. Ллина пробега Г№ 10-15 см (за 20 мин). Затем пластинку высуишвают на воздухе и опрыскивают раствором дитизона. По возникающей цветной окраске дитизонатов металлов обнаруживают соответствующие зоны на хроматограмме 1. Однако из-за непостоянства ТСХ-разделения элементов требуется нанесение тсвидетелей. Предел обнаружения 1 мкг. Способ трудоемкий, длиТельньй, в качестве подвижной фазы используется токсичный экстрагент-бензол. Наиболее близким к предлагаемому является способ определения элементов в водных растворах синтетических смесей на тонком слое модифицированной хелатообразующей целлюлозы, дающей цветную реакцию при комплексообразовании определяемого элемента с функционально-аналитической группой, привитой к сорбенту. В качестве таких групп использованы следующие азозамещенные хромотроповой кислоты: Определяемый элемент анная Си, Hf, И Th

31

сорбируется в точке старта и образует окрашенную зону. Информативность такого способа невелика.

Цель изобретения - расширение круга одновременно определяемых элементов и упрощение техники работы за счет использования единой по составу ПФ для хроматографического разделения.

Цель достигается тем, что согласно способу рпред ения тяжелых металлов методом тонкослойной хроматографии путем сорбции металлов на пластинках с модифицированной хелатообраэующей целлюлозой, включающему нанесение анализируемой пробы на начальную часть пластины, последующее пропускание подвижной фазы и идентификацию разделенных компонентов, в качестве сорбента используют целлюлозу, модифицированную пирокатехином, а в качестве подвижной фазы - смесь бутанола, ацетона,ледяной уксусной кислоты, аммиака и воды.

При этом используют смесь бутанола, ацетона, ледяной уксусной кислоты, 5%-ного аммиака и воды, взятых в соотношеиЮ (14-16) : : (10-12) . (6-4) : (6-4) : (4-2) по объему, а пробу перед анализом подкисляют до рН 1.

Изменение в соотношениях компонентов подвижной фазы или исключение из ее состава одного из растворителей приводит к снижению эффективности хроматографического разделения . Наличие в подвижной фазе растворителей и комплексообразующих веществ обеспечивает лучшее разделение ионов элементов в ходе хроматографического процесса вследствие возникающего конкурирующего комплексообразования и усиливающегося в смешанных средах различия в

устойчивости комплексов.

«

Способ осуществляют следующим образом.

Сорбент растирают в ступке и эамешивают с водой. На стеклянные пластинки размером 13 -18 или 6,5 -9 см наносят слой сорбента , толщиной 0,3-0,5 мм и подсушивают на воздухе. Пробу анализируемой воды объемом 0,002 мл (рН/1) наносят на слой сорбента, высушивают, пропускают ПО указанного выше состава. Зоны разделенных элемен589244

тов обнаруживают визуально по развившимся в процессе хроматографирования цветным реакциям, характерHbw для каждого элемента. Пределы 5 обнаружения элементов в зоне составляют, мкг: Fe (II) 0,1; Fe (III) 0,1; Cr (III) 0,1; Cr (VI) 0,1; V (V) 0,5; V (IV) 0,1; Ni (11) 0,5; Co (II) 1; Cu (II) 0,5; Zn (II) 2. 10 Оптимальный интервал определяемых содержаний 20-100 мкг/мл..

Используемый сорбент получают путем обработки мелкодисперсной целлюлозы сернокислым эфиpo f 4-/515 -оксиэтилсульфонил-2-аминоанизола с последующим диазотированием полученной аминоцеллюлОзы и сочетания J с пирокатехином.

Для хроматографического разделе0 кия элементов в тонком слое целлюлоза, модифицированная пирокатехином, ранее не использовалась.

Предлагаемый способ был проверен при анализе ряда объектов окрзгжающей

5 среды.

Пример 1. Анализ сточной воды гальванического производства, содержащей хром (III) и железо (II и III).

0 На пластинку наносят 5 мкл сточной воды, подкисленной до рН 1, на расстоянии 1,5 см от края пластинки, расстояние между точками нанесения составляет 1,5-2 см.

Пластинку помещают в лодочку, находящуюся в камере, таким образом, чтобы ее нижний край погружался в подвижную фазу на 5 мм. Камеру предварительно насыщают подвижной

Q фазой, состоящей из смеси бутанола, ацетона, ледяной уксусной кислоты, 5% аммиака и воды в соотношении (14-16) : (10-12) : (6-4) : (6-4) : : (4-2), в которой и проводят разделение. Высота подъема подвижной фазы составляет 10-12 см. Время разделения 30-40 мин в зависимости от размера пластинки. После проведения хроматографического разделения пластинки тщательно высушивают. Содержание металлов определяют по интенсивности окраски зоны путем сопоставления ее со стандартной шкалой, приготовлений аналогичным

образом.

В результате в сточной воде гальванического производства найдено, мг/л: Fel«)Fe( Сг(|м)2о, П р и н е р 2. Определение тяжелых металлов при анализе двойиых и тройных искусственных смесей (взять по 5 мкг каждого элемента). Ре(II) - Сг (III) (0,00; 0,66); Fe(II) - Zn (II) (0,00, 0,52); Fe(III) - Co (II) (0,00; 0,65); Fe(III) - Co (II) (0,00; 0,42); Fe(III) - Cr (III) (0,00; 0,82); Fe(III) - Zn (II) (0,00; 0,80); Cr(III) - Cu (II) (0,7t; 0,19)} Cr(III) - Ni (II) (0,71; 0,23); Cr(III) - V (IV) (0,71; 0,00); Cr(III) - Co (II) (0,71; 0,66); Fe(II) - Co (II) Fe(III) - Co (II) Fe(III) - Co (II) Y (V) - Co () - Zn Cr(III) - Ni II) Cr(III) - V (IV) Cr(III) - V (V) - C Ъt зyЛлъкo в каяздой зоне сопостав лением со стандартной шкалой найдено от 4,5 до 5,5 мкг элемента.; Использование предлагаемого способ расятряет круг одновременно t158924 . Разделение проводят в условиях аналогичных примеру I (в скобках указаны средние значения каждого элемента Полученные результаты -V(V) - Co (II) (0,00i ); V(IV) - Co CII) (0,00} 0,68); V(V) - Zn (II) (O.bO; 0,66); V(IV) - Zn (II) (0,00; 0,66); Ni(II)- Co(II)(0,19;0,71); Ni(II)- Zn(II)(0,19;0,76); Cu(II)- Co(II)(0,25;0,71); Cu(II)- Zn(II)(0,25;0,76); r (III) (0,00; 0,42; 0,62); Cr (III) (0,00,- 0,70; 0,82); Zn (II) (0,00; 0,70; 0,80); (II) (0,00; 0,75; 0,82); Co (II) (0,76; 0,10; 0,52); o (II)(0,76; 0,10; 0,52); (ID (0,76; 0,00; 0,52); определяемых элементов до трехкомпонентной смеси, позволяет анализировать многокомпонентную смесь с использованием ПФ единого состава при однократном хроматографировании, сокращает время анализа.

1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В СТОЧНЫХ ВОДАХ МЕТОДШ ТОНКОСЛОЙНОЙ ХРОМАТОГРА Ш путем сорбции металлов на пластинках с модифицированной хелатообразующей целлюлозой, включающий нанесение анализируемой пробы на начальную часть пластины, последующее пропускание подвижной фазы и идентификацию разделенных компонентов, отличающийся тем, что, с целью расширения круга одновременно определяемых элементов и упрощения техники работы, в качестве сорбента используют целлюлозу, модифицированную пирокатехин еж, а в качестве подвижной фазы - смесь бутанола, ацетона, ледяной уксусной кислоты, ам1 1иака и воды. 2. Способ поп.1,отлича юКЛ щ и и с я тем, что компоненты указанной смеси бер.ут в следующих соотношениях, об.ч: Бутанол 14-16 Ацетон 10-12 Ледяная уксусная 6-4 кислота 6-4 Аммиак сл Вода 4-2 00 ф ьд