Способ атомно-абсорбционного определения металлов Советский патент 1991 года по МПК G01N21/74 

Изобретение относится к аналитической химии и найдет применение при анализе природных вод, воды особой чистоты и анализе особо чистых веществ на содержание свинца, кадмия или никеля.

Известен способ атомно-абсорбцион- ного определения перечисленных элементов, основанный на непосредственном вводе определенного объема анализируемой водной пробы в графитовый трубчатый атомизатор, его нагрев до 90-105°С для удаления воды, последующем повышении температуры до 400°С (свинец или кадмий) или 700°С (никель) с целью удаления органической части пробы, нагрев атомизатора до температуры 2000°С (свинец) или 1600°С (кадмий) или 2200°С (никель), при которой происходит переход определяемого элемента из конденсированного состояния в состояние атомного пара (атомизация). при этом атомы элемента поглощают свет от источника характеристического излучения - для свинца 283,3 нм, для кадмия 228 нм, для никеля 232,0 нм. По величине поглощения судят о содержании элемента в анализируемой пробе, сравнивая его с поглощением, полученным в аналогичных условиях, от растворов с известным содержанием П|

Недостатком способа является то, что он не позволяет определить концентрации элементов меньше чем 0,6 мкг/л для свинца. 0,02 мкг/л для кадмия и 0,6 мкг/л для никеля ввиду того, что обьем жидкой пробы, вводимой в атомизатор, не может превышать 20 мкл.

Известен способ атомно-абсорбцион- ного определения элементов, по которому анализируемая проба помещается в испаритель, проводится его нагрев для удаления легколетучих компонентов, дальнейшее повышение температуры испарителя, необходимое для испарения соединений,

Ј

О

Ј

СО

содержащих определяемый элемент, и их перенос в токе инертного газа (аргона) в атомизатор, температура которого ниже температуры испарителя, чтобы определяемый элемент сконденсировался на стенках атомизатора и тем самым было бы осуществлено его накопление в атомизаторе. После нагрева атомизатора до температуры ато- мизации определяемого элемента осуществляется измерение величины поглощения света атомами определяемого элемента, по которой проводится измерение содержания элемента в данной пробе C IНедостатком известного способа является трудность его использования для коли- чественных определений, связанная с тем, что присутствие элемента в различных химических формах в составе пробы делает невозможным точный выбор температуры для нагрева испарителя и, соответственно, температуры атомизатора на стадии накопления элемента, что не позволяет осуществить количественный перенос элемента из испарителя в атомизатор, Кроме определяемого элемента, происходит перенос дру- гих, влияющих на степень атомизации и, в конечном итоге, на величину атомного поглощения элемента, что увеличивает нижний предел определения и ухудшает воспроизводимость определения эле- ментов. Под нижним пределом принимают концентрацию, создающую сигнал по величине, равной удвоенной величине флуктуации фона.

Целью изобретения является опреде- ление кадмия, свинца и никеля.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу атомно-абсорбционного опоеделения.элементов свинца, кадмия или никеля, включающему помещение анализи- руемой пробы в испаритель, его нагрев до температуры летучести соединения, содержащего элемент, перенос в инертном газе паров этого соединения в атомизатор, выделение элемента на стенках атомизатора, нагрев атомизатора до температуры атомизации определяемого элемента и измерение величины атомного поглощения, по которой судят о содержании элемента, согласно изобретению, в пробу предвари- тельно добавляют водный раствор диэтил- дитиокарбамината натрия, органический растворитель, не смешивающийся с водой (например, хлороформ), проводят экстракцию, разделяют водную и органическую фазы и последнюю помещают в испаритель, испаряют органический растворитель в токе аргона при комнатной температуре и после нагрева до температуры летучести диэтил- дитиокарбаминатного комплекса элемент

подают в токе аргона в атомизатор, нагретый до температуры разложения диэтил- дитиокарбаминатного комплекса определяемого элемента.

Температуру испарителя устанавливают для испарения диэтилдитиокарбаминат- ных комплексов свинца или кадмия 250-300°С, никеля 300-350°С. Температуру атомизатора для разложения диэтилдитио- карбаминатных комплексов свинца или кадмия устанавливают 350-400°С, никеля 500-600°С.

Известно использование диэтилдитио- карбамината натрия для экстракционного концентрирования указанных элементов из водных растворов в виде прочных комплексов с целью последующего определения элементов.

В способе используется свойство летучести диэтилдитио-;арбаминатных комплексов свинца, кадмия или никеля пои относительно невысокой температуре 250- 350иС и свойство разложения при более высокой температуре.

Промежуточный нагрев атомизатора до указанных температур, более высоких, чем температура испарителя, для целей накопления определяемых элементов ранее не использовался и тем самым эти свойства придают предлагаемому способу существенные отличия.

Обработка водной пробы диэтилдитио- карбаминатом натрия позволяет перевести определяемые элементы в прочные комплексные соединения, которые извлекаются из водной фазы органическим растворителем, что позволяет увеличить концентрацию указанных элементов в органической фазе по сравнению с исходным водным раствором в несколько десятков раз. Удаление органического растворителя позволяет получить чистые диэтилдитиокарбаминат- ные комплексы элементов определенного состава с постоянной температурой летучести. Нагрев испарителя до температуры летучести комплекса и включение потока аргона позволяет осуществить транспортировку диэтилдитиокарбаминатного комплекса из испарителя в атомизатор. Количественный перенос комплексов элементов из испарителя в атомизатор осуществляется при 250 300°С для свинца и кадмия и 300-350°С для никеля. При температуре испарителя ниже 250°С для свинца и кадмия летучесть комплексов незначительна, а при температуре выше 300°С происходит частичное разложение диэтилдитио- карбамината элемента и уменьшение зыхо- да. При температуре ниже 300°С летучест комплекса никеля незначительна. При ни

греве испарителя выше 350°С происходит частичное разложение диэтилдитиокарба- мината никеля и уменьшение выхода.

Процент перенесенного комплекса из испарителя приведен в табл. 1.

Процесс переноса комплексов элементов при температуре 250-300°С для свинца или кадмия и 300-350°С для никеля завершается за 1-5 мин.

Полное разложение диэтилдитиокарба- минатных комплексов указанных элементов происходит при 350°С для свинца или кадмия и при 500°С для никеля. Продуктами разложения являются элемент, сульфид элемента, оксид элемента, вода, сероводород, При температуре атомизатора выше 400°С для свинца или кадмия и 600°С для никеля наблюдается вынос продуктов термодеструкции из атомизатора, что приводит к значительному снижению величин атомного поглощения и свидетельствует о частичной потере указанных элементов. Таким образом, все признаки считаются необходимыми и достаточными.

Определение свинца, кадмия или никеля проводят следующим образом.

Пример 1. 100 мл воды высшей степени очистки, доведенной до рН 8-11 прибавлением водного раствора аммиака, интенсивно перемешивают с 2,0 мл 0,1%- ного водного раствора диэтилдитиокарба- мината натрия и 2 мл хлороформа в течение 3 мин. После расслоения отделяют органическую фазу, а к водной добавляют 2,0 мл хлороформа и повторяют экстракцию. Полученные органические фазы объединяют и отбирают 20 мкм экстракта в испаритель и в токе аргона отгоняют хлороформ, Далее включают нагреватель испарителя и устанавливают определенную температуру. Пары диэтилдитиокарбамината элемента направляют в графитовый трубчатый атомизатор, нагретый до определенной температуры, и в течение 3 мин осуществляют накопление элемента, нагревают атомизатор до указанной температуры атомизации

и измеряют абсорбцию элемента на длине волны его характеристического излучения. Содержание элемента в пересчете на водную фазу и относительное стандартное 5 отклонение представлены в табл.2.

Пример 2. Проводят анализ водьГ1 высшей степени очистки в условиях, описанных в примере 1, в испаритель помещают 200 мкл органического экстракта. После

0 завершения переноса диэтилдитиокарба- минатного комплекса в анализатор и его термодеструкции проводят нагрев атомизатора до температуры атомизации и измеряют абсорбцию элемента. Полученные

5 данные представлены в табл. 3

Формула изобретения 1. Способ атомно-абсорбционного определения металлов в водных растворах, включающий добавление к анализируемой

0 пробе вещества, образующего летучий комплекс с определяемым металлом, и органического экстрагента. несмешивающегося с водой, экстракцию комплексов металлов, разделение водной и органической фаз, по5 мещение последней в испаритель, отгонку экстрагента в токе газа при комнатной температуре, транспортировку комплексов в токе аргона из испарителя, нагретого до температуры летучести комплексов опреде0 ляемых металлов в атомизатор, нагретый до температуры разложения комплексов, и определение количеств выделившихся в атомизаторе металлов по атомному спектру, отличающийся тем, что, с целью

5 определения кадмия, свинца и никеля, в качестве вещества-комплексообразователя используют диэтилдитиокарбаминат натрия.

2.Способ по п. 1, отличающийся 0 тем, что, с целью определения кадмия и

свинца, испаритель нагревают до 250- 300°С,атомизатор - до температуры 350- 400°С.

3.Способ поп 1 отличающийся 5 тем, что, с целью определения никеля, испаритель нагревают до 300-350°С, а атомизатор - до температуры 500-600°С.

Таблица 1

Таблица 2

Изобретение относится к аналитической химии, конкретнее - к атомно-абсорб- ционному анализу. Целью изобретения является определение кадмия, свинца и никеля. Для реализации цели в пробу добавляют водный раствор диэтилдитиокарбами- ната натрия, органический растворитель, не смешивающийся с водой, проводят экстракцию, разделяют водную и органическую фазы и последнюю помещают в испаритель, испаряют органический растворитель в токе аргона при комнатной температуре и после нагрева до 250-300°С для кадмия и свинца или 300 350°С для никеля подают в токе аргона в атомизатор, нагретый до 350- 400°С для кадмия и свинца или 500-600°С для никеля с выделением элемента на стенках атомизатора, нагревают атомизатор до температуры атомизации определяемого элемента и измеряют величину атомного поглощения, по которой судят о содержании элемента. 2 з.п. ф-лы. 3 табл.

Таблица 3