Способ фотометрического определения ртути Советский патент 1991 года по МПК G01N1/28 G01N31/22 C01G13/00 

Изобретение относится к области аналитической химии, а именно к способам фотометрического определения ртути с помощью органического реагента, и может быть использовано при анализе природных и сточных вод, производственных растворов.

Цель изобретения - повышение чувствительности и определение ртути в интервале .

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу фотометрического определения ртути с применением в качеств органического реагента п-фенолазо-3-аминороданина, реагент закрепляют на твердой полимерной- основе в количестве 5-10 - 2-10 М/г и определение ведут при рН 1, а в качеств твердой полимерной основы используют диски полиакринилнитрильного волокнистого материала, наполненного тонкодисперсным сульфированным сополимером стирола с дивинилбензолом, массой 9 - 11 мг, толщиной не более 0,5 мм. Полимерная основа характеризуется следующим соотношением компонентов: сульфированный сополимер 45 - 55%, полиакрилнитрильное волокно 45 -55%.

Ртуть взаимодействует с п-фенолазо-3- аминороданином (ИМФА-3-АР), закрепленным на полимерной основе, в интервале кислотности 5М H2S04 - рН 5 с образованием окрашенного комплексного соединения (переход окраски от желтой к малиновой). Отражение диска ИМФА-3-АР в видимой области спектра при этом уменьшается. Максимальное изменение отражения наблюдается при 570 нм. Изменение отражения при 570 нм принято за аналитический сигнал ИМФА-3-АР на присутствие ртути (II). Реакция ИМФА-3-АР со ртутью развивается при выдерживании дисков в растворе ртути при рН 1 в течение 3-5 мин. Интервал определяемых концентрации 6 - 60 мкг/100 мл или 0,06 - 0,6 мкг/мл З Ю 7 - 3 М, предел обнаружения, рассчитанный по 3S- критерию, равен 1 Х10 М. Ввиду волокнист

С

О

VI о о о

стой структуры подложки (носителя) и достаточно высокой прочности комплекса реагента со ртутью достигается эффективное извлечение следов ртути из больших объемов растворов и высокочувствительное определение. За счет возрастания роли стерического фактора, затрудненного образования комплексов насыщенных по реагенту, повышается избирательность определения ртути. За счет уменьшения прочности комплекса ртути с СГ при переходе в менее кислые среды (с 14 М НзРСм к рН 1) резко возрастает избирательность определения Нд в присутствии СГ. Характеристика предлагаемого способа приведена в табл.1.

В качеств носителя для иммобилизации n-фенолазо-З-аминороданина использованы сорбенты различной природы: Наполнитель Аналитический сигнал Сильноосновный анионит, Нет цветной реак- АВ-17ции

СополимерНепрочное закрепстирола с ди- ление реагента винилбензолом

Сильнокислотный Прочное закрепле- катионит сульфи- ние, цветная реак- нированный сопо- циясоНд(И) лимер стирола с ди- Переход окраски винилбензолом желтая-малиновая Слабоосновный Нет цветной реак- анионит, А-5ции

Прочное удерживание реагента на носителе и чувствительная реакция иммобилизованного реагента обнаружены только в случае сульфированного сополимера стирола с дивинилбензолом.

Изучено влияние кислотности анализируемого раствора на величину аналитического сигнала, V 100 мл, Снд 310 м: КислотностьR 570 нм

5 М НзРСм(Н25См)0,030

3 М ,053

2М ,060

1 ММ ,062

0,5 ,060

рН 1 (НзРСМ, H2S04) 0,065 рН 20,064

рН 30,048

рН 40,045

рН 50,028

Проведение анализа при рН 1 обеспечивает достижение максимального значения аналитического сигнала AR570 и максимальной устойчивости системы (реагент прочно удерживается на носителе).

Изучено влияние состава полимерной основы и содержания реагента на характеристики иммобилизованного реагента (табл.2). Наибольшая чувствительность отклика при высокой точности анализа и устойчивости системы достигается при

следующем составе: 45-55% сульфированного сополимера стирола с дивинилбензолом, 45 - 55% полиакринилнитрильного волокна. Оптимальное содержание реагента на твердом носителе (0,5 - 2) М/г. В

0 этом интервале величина аналитического сигнала максимальна. Масса диска 9 - 11 мг при толщине не более 0,5 мм оказалась оптимальной. Нужно отметить взаимозависимость этих показателей. С увеличением

5 или уменьшением массы диска при постоянной его толщине уменьшается аналитический сигнал на Нд (II) (табл.3). Увеличение толщины диска 0,5 мм также приводит к уменьшению аналитического сигнала.

0 Только совокупность всех признаков: п- фенолазо-3-аминороданин в количестве (0,5 - 2) 10 М на 1 г твердого носителя, представляющего собой полиакрилнитрильное волокно, наполненное сульфированным со5 полимером спирола с дивинилбензолом, при соотношении сополимер-полиакрил- нитрил 45 - 55%: 55 - 45%, в виде диска с массой 9 - 11 мг и толщиной не более 0,5 мм при Рн 1 обеспечивает достижение макси0 мальной чувствительности, избирательности и экспрессности анализа (табл,2).

Иммобилизация п-фенолазо-3-амино- роданина на полимерную основу.

Исходным материалом для получения

5 полимерной основы является сульфированный сополимер стирола с дивинилбензолом в виде тонкодисперсного порошка с размером частиц 5 - 10 мкм на полиакрилнитриль- ной подложке состава: 45 - 55%

0 сополимера, 45 - 55% полиакрилнитрила, полученный в процессе формования поли- акрилнитрильного волокна из суспензии, содержащей полиакрилнитрил и сополимер в ДМФА.

5 Из пластин влажного волокнистого материала вырезают диски толщиной не более 0,5 мм, массой 40 - 60 мг (в пересчете на сухой материал 9-11 мг). Для превращения в Н-форму диски промывают 50 мл 0,1 М

0 HCI. Иммобилизацию п-фенолазо-3-амино- роданина осуществляют погружением диска в стакан с 10 мл 0,05% водноэтанольного раствора реагента. Диски вынимают из раствора и промывают дистиллированной вос дои и хранят во влажном состоянии. , Содержание реагента на носителе устанавливается спектрофотометрически по разности в поглощении растворов реагента до и после выдерживания диска. Диск иммобилизованного л-фенолазо-3-аминороданина

ри рН 1 окрашен в ярко-желтый цвет. Отлонение в величинах коэффициентов дифузного отражения для отдельных дисков не превышают - -3%. Диски устойчивы в нейтральных и слабокислых средах.

П р и м е р. В 100 мл анализируемого раствора, содержащего 6-60 мкг Нд (II), подкисленного H2S04 или НзР04 до рН 1, вносят диск с иммобилизованным реагентом. При слабом перемешивании выдерживают в течение 3-5 мин. Затем измеряют отражение диска при 570 мм. Содержание Нд (II) находят по калибровочному графику, построенному в тех же условиях.

Основным преимуществом предлагаемого способа по сравнению с известным является высокая избирательность определения Нд (II). Избирательность реакции ИМ- ФА-З-АР со Нд (II) повышается практически на порядок и выше по сравнению с применением n-фенолазо-З-амироданина (прото-, тип) в растворе (табл.1). Определению М ртути не помешают 1-3 101 кратные избытки Cr(lll), Zn, Pb, Nl, Co. Cd, 1-102-Cu, 6 102-Fe (III). Резко, практически нь порядок, возрастает избирательность по отношению к хлорид-ионам, что связано, вероятно, с уменьшением прочности комплекса при переходе от 12 М НзРОз крН 1.

Предлагаемый способ испытан на речной воде, поступающей на водопроводную станцию. Результаты испытаний представлены в табл.4. Испытание показало возможность использования предлагаемого способа для прямого экспрессного определения Нд (II) на уровнях концентрации 0,06 - 0,6 мкг/мл.

Ниже приведены сравнительные характеристики предлагаемого способа с прототипом:

Содержание реагента:

на 1 г носителя на диске Масса диска Толщина диска Способ иммобилизации

(0,5-2) (0,5-2) 9- 11 мг Не более 0,5 мм

Выдерживание дисков в 0,05%-ном растворе реагента в течение 5 мин

Способ проведе- Выдерживание ния определения диска иммобилизованного реагента в анализируемом

растворе с рН 1 в течение 3-5 мин Изменение отражения диска при 570 нм

Интервал опре- 0,06-0,6 мкг/мл или деляемых кон- 3()М центраций Предел обна- ружения0,02 мкг/мл или

Воспроизводимость, 3 ч0,05 - 0,08 Sr По сравнению с известными предлагае- мый способ является чувствительным, избирательным и экспрессным, так как позволяет проводить прямое определение Нд (II) при содержании 0,06 мкг/мл. минуя стадию предварительного концентрирова- ния. Простота и воспроизводимость методики иммобилизации реагента, а также детектирование изменения цвета диска с помощью отражательной стектрофотомет- рии обеспечивают высокую точность опре- деления.

Можно отметить также следующие преимущества способа по сравнению с прототипом: уменьшается расход реагента - в обычной спектрофотометрической методи- ке на одно определение расходуется 0,5 мг реагента, в предложенном способе 0,013 мг; уменьшается расход НзРО - в обычной спектрофотометрической методике на одно определение расходуется 20 мл НзРО. в предлагаемом способе определение ведут при рН 1 ( уменьшается агресив- ность и вязкость среды для проведения реакции.

Формула изобретения Способ фотометрического определения

ртути (II), включающий ее перевод к комплексное соединение с органическим реагентом п фенолазо-3-аминороданином в кислой среде, отличающийся тем, что, с целью попышения чувствительности и определения ртути в интервале 10 - 10 М, органический реагент предварительно наносят в количестве (0,5 - 2,0) 10 М/г на твердый сульфинированный сополимер стирола с дивинилбензолом на полиакрил- нитрильной основе, содержащий, мас.%: сополимер - 45 - 55; полиакрилнитрил - 45 - 55, взятый в виде таблеток массой 9-11 мг, а перевод в комплескное соединение осуществляют при рН 1.

Таблица 1

Изобретение относится к способам фотометрического определения ртути и может быть использовано с целью повышения чувствительности и определения ртути в интервале 10^-6 - 10^-7 М в природных и сточных водах. Способ заключается в предварительном нанесении органического реагента п-фенолазо-3-аминороданина на таблетки из сульфированного сополимера стирола с дивинилбензолом на полиакрилнитрильной основе, содержащего, мас.%: сополимер 45,0 - 55,0

полиакрилнитрил 45,0 - 55,0 (масса таблеток 9 - 11 мг), погружением в раствор реагента концентрацией (0,5 - 2,0) ^. 10^-5 М. Перевод в комплексное соединение осуществляют при PH 1. 7 табл.

,

12 М Н,Р04 10

0, мкг/мл

Содержание компо«- нентов в исходной полимерной основе, масо%

полимер

полиакрил « нитрил

30

70

А5

55

50

50

рН 1 3«-5

0,06«-0,6 мкг/мл

Таблица 2

Содержание п-фенолаЭо« «-З -аминорО - данина, М/г-Ю 5

0,021 0,037 0,043 0,052 0,040

0,038 0,064 0,069 0,061 0,041

0,037 0,063 0,069 0,060 0,052

0,031 0,060

Примечание.

Продолжение

При увеличении содержания сульфированного сополимера в исходной основе 55% ухуд«- шается механическая ность материала„

Т а б лица 4