Способ определения меди в воде Советский патент 1991 года по МПК G01N31/22 C01G3/00 

Изобретение относится к способам определения меди, основанным на сорбцион- ном концентрировании, образовании окрашенного соединения с органическим реагентом, и может быть использовано для определения меди в питьевых и поверхностных водах, а также в депонированной воде

Целью изобретения является повышение чувствительности анализа

На чертеже приведены графики, поясняющие предлагаемый способ.

Для достижения поставленной цели предложен способ определения меди в водах, состоящий в концентрировании ионов меди на кремнеземе, содержащем на поверхности привитые иминодиуксусные группы в количестве 0.29-0,525 групп/нм2, обработке сорбента с медью раствором тиокетона Михлера в присутствии 0,015-0,15 М доде- цилсульфата натрия (ДДС) при рН 5-7 с последующей регистрацией оптической плотности окрашенного раствора.

Образование окрашенного соединения меди с тиокетоном происходит в присутствии аскорбиновой кислоты, которая необходима для восстановления меди (II) до меди (I). Медь (II) не образует окрашенного соединения с реагентом. В этих условиях определению меди с тиокетоном Михлера мешает только платина (IV).

Высокая чувствительность и избирательность используемого в качестве элюен- та тиокетона Михлера реализуются при образовании окрашенного комплекса меди с реагентом в среде додецилсульфата натрия. Введение анионного ПАВ в систему приводит к повышению предела обнаружения фотометрической реакции. Кроме того, введение ПАВ в систему способствует повышению прочности комплекса и мешающее влияние многих комплексообразователей

( 00 ГО 00

о о

(оксикислоты, в гом числе гуминовые кислоты, галогенид - ионы, тиомочевина) проявляется при концентрациях значительно больших, чем в среде органических растворителей. Так, например, оксалат-ион оказывает заметное влияние {погрешность определения 10%) на определение меди с тиокетоном Михлера в водно-диметилформамидной среде при концентрации 5 мг/л, а в среде ДДС только при концентрации 1 г/л.

Эффективное действие ДДС проявляется только при использовании в качестве элюента тиокетона Михлера (табл.1).

Предлагаемые параметры определения меди (количество иминодиуксусных групп на поверхности кремнезема, концентрация додецилсульфата натрия, рН среды) выбраны из условий, обеспечивающих высокую чувствительность при высокой точности (табл.2, примеры 1-11), Как видно из табл.2 (примеры 1-3), оптимальное количество иминодиуксусных групп на поверхности кремнезема составляет 0,29-0,52 групп/нм , Закрепление большего числа комплексообразующих групп на поверхности представляет трудновыполнимую задачу, а наличие меньшего числа этих групп приводит к понижению точности определения и к повышению предела обнаружения (табл.2, примеры 12 и 13). Оптимальная концентрация додецилсульфата нэф 1 i в растворе элюата составляет 0,015-0,15 М (тобл.2, примеры 4-8), При кон центрэцми ДДС ниже 0.015 М не достигается нррбходимый предел обнаружения, ПрО (тэбп., примеры 14, 15), а концентрацию ДДС в растгоре более 0,15 М создать не представляется возможным, так как уже т,а- раствор является практически насы- щенныы при комнатной температуре, Оптимальная кислотность раствора элюата составляет 5-7 (табл.2, примеры 4-7). При кислотности раствора выше и ниже этих значений не достигается необходимый ПрО (табл 2, примеры 16-19) и понижается точность определения

Образование комплекса меди с тиоке- тоьом Микпера происходит в присутствии аскорбиновой кислоты, которая необходима для восстановления меди (II) до меди (I). В таких условиях проведения реакции все ионы металлов, имеющие общие интервалы рН определения с ТКМ (палладий (М), платина (II), золото (IH), ртуть (1,И), серебро (I), восстанавливаются до элементного состояния и не взаимодействуют с реагентом. Платина (IV) в присутствии аскорбиновой кислоты восстанавливается до платины (II), которая образует с ТКМ окрашенный комплекс. Однако равновесие в такой системе устанавливается только через 2 ч. Зависимость чувствительности и точности определения меди от присутствия в воде посторонних ионов металлов представлена в табл.3. Как видно из представленных данных, опре

деление меди в присутствии цинка, кадмия, алюминия, кобальта, железа, свинца и серебра можно проводить с достаточно высо кой точностью предлагаемым способом, несмотря на то, что все указанные элементы

сорбируются на поверхности сорбента, но не десорбируются предлагаемым элюен- том.

Проведенные исследования показали, что химико-аналитические свойства ТКМ

можно значительно улучшить, если проводить реакции комплексообразования в среде ПАВ. Наибольший эффект достигается при введении в систему ДДС.

Если в среде водно-органических растворителей медь (I) взаимодействует в широкой области рН (в водно-диметилформамидной среде оптимальное рН 3-10, табл.1), то в среде ДДС интервал рН значительно уже. оптимальный интервал рН 5-7. Стабильность во времени растворов комплекса меди (I) с ТКМ в среде ДДС значительно выше, чем а водно-органических растворителях. Если в первом случае оптическая плотность окрашенных растворов не изменяется в течение 1 ч, то во втором - в течение только 10-15 мин.

В мицеллярных растворах ПАВ медь (I) и тиокетон Михлера реагируют в мольном отношении 1:4. В таком же соотношении

взаимодействует медь (l)c ТКМ при экстракции высшими спиртами и смешанным растворителем хлороформ-бутанол (табл.1), в отличие от водно-органических сред, где соотношение медь (I): ТКМ равно 1:2. Таким

образом, в мииеллярных растворах ДДС ре- агируется максимально возможно для меди (I) координационное число, равное 4, что связано с влиянием мицелл ПАВ на состояние иона металла в растворе, который в мицел-1ярных растворах ДДС достаточно изолирован от окружающей среды, что исключена возможность координации им молекул воды или растворителя.

Увеличение числа координированных

молекул реагента в составе комплекса меди (I) с ТКМ в мицеллярных растворах ДЦС приводит к повышению молярного коэффициента поглощения комплекса, а следовательно, и к повышению чувствительности фотометрической реакции. Введение ДДС в систему приводит и к повышению контрастности реакции. Если в водно-диметилформамидной среде ЛЯ равно 35 нм, то в присутствии ДДС 90 нм ( ДД - разность между макс имумом поглощения комплекса и реагента). Большая величина ЛЯ ( 60 нм) является очень ценным свойством фотомйтри рског. реагента. Высокая контрастность увели и- еает точность инструментальных измере-

НИИ.

Кроме того, введение ДДС в систему медь (I) - ТКМ способствует повышению прочности комплекса и мешающее влияние многих комплексообразователей (оксикис- лоты, в том числе гуминовые кислоты, гало- генид-ионы, тиомочевина) проявляется при концентрациях значительно больших, чем в среде органических растворителей. Так, ок- салат-ион оказывает заметное влияние на определение меди с ТКМ в водно-димети/i формамидной среде при концентрации 5 мг/л, а в среде ДДС только при концентрации 1 г/л.

Проведенные исследования показали, что введение катионных ПАВ (цетилпириди- ний хлорида, Я- децилпиридиний хлорида и др.) в систему медь (I)- ТКМ не оказывает влияния на оптическую плотность растворов. Незначительное влияние оказывает введение неионогенных ПАВ (ОП-7, ДС-10 и др.), а более сильное влияние оказывает введение анионных ПАВ (волгонат). Наибольший эффект достигается при введении додецилсульфата натрия (см. чертеж).

П р и м е р 1. 200 мл бидистиллирован- ной воды с различным содержанием меди (введенным) пропускают со скоростью 0.02 мл/с через хроматографическую колонку, заполненную сорбентом. Затем через слой сорбента с медью пропускают раствор реагента со скоростью 0,02 мл/с. Элюат перемешивают и измеряют оптическую плотность раствора на спектрофотометре SpecoMO при Я 540 нм в кюветах с 1 5см (см. табл.4).

П р и м е р 2. 100 мл речной воды пропускают со скоростью 0,06 мл/с через хроматографическую колонку, заполненную сорбентом. Через слой сорбента с медью пропускают раствор реагента со скоростью 0,02 мл/с. Элюат перемешивают и измеряют оптическую плотность раствора на спектрофотометре Specol-10 при Я - 540 нм в кюветах с см (см. табл.5).

Пример 3. 50 мл водопроводной воды пропускаю, со гк(;.остью 0,1 мл/с через хромато: рафичес1 копонку заполненную сорбентом Мере ; той сорбента с медью пропускают растя . реагента со скоростью 0,02 мл/с. Элюат перемешивают и измеряют оптическую плопость раствора на спектрофотометре Spf.ccМО при Я 540 нм в кюветах с. см (см. г .б).

Данные табл. 5 и 6 подтверждают преимущества предложена;- о способа определения меди в водах по ср- лнению с прототипом. Использование предложенного способа позволяет повысить чувствительность определения меди в воде, что характеризуется снижением предела обнаружения в 500 раз с 50 до 0,1 мкг/л. Кроме того, высокая чувствительность определения меди предложенным методом сочетается с высокой селективностью (табл.3).

Предлагаемый способ позволяет повысить чувствительность определения меди в 20 раз с 2 до 0,1 мкг/л.

Высокая чувствительность и избирательность определения меди предпожен- ным способом позволит Широко и эффективно использовать его для контроля содержания меди в водах различного типа.

Формула изобретения

1.Способ определения меди в воде, включающий концентрирование на сорбенте, содержащем иминодиацетатные группы, элюирование раствором органического реагента и количественную регистрацию фото- метрированием полученного раствора, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности анализа, в качестве сорбента используют кремнезем с привитыми иминодиацетатными группами в количестве 0,29-0,52 групп/мм , а элюента - раствор тиокетона Михлера в присутствии 0,015- 0,15 М раствора додецилсульфата натрия.

2.Способ по п.1, отличающийся тем, что в элюат добавляют аскорбиновую кислоту до рН среды 5-7.

Т а б л и ц а 1

Таблица2

Изобретение относится к способам определения меди в водах сорбционным концентрированием, элюированием раствором органического реагента и последующим фотометрированием, Цель - повышение чувствительности анализа. Предложенный способ определения меди состоит в сорбции ионов меди (II) на кремнеземе, содержащем на поверхности привитые иминодиуксусные группы в количестве 0.29-0,525 групп/нм2. и последующем элюировании меди раствором тиокетона Михлера в присутствии 0,015-0,15 М додецилсульфата натрия. Наличие хелатообразующих иминодиуксусных групп на поверхности кремнезема позволяет проводить количественную сорбцию ионов меди при достаточно низком ее содержании в растворах. Предложенный способ позволяет повысить чувствительность в 20 раз до 0,1 мкг/л, а также избирательность анализа. Мешает практически только платина. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.,6 табл. Ј

- При исследовании влияния различных элементов (кроме серебра) на сорбиионно-фотометрическое определение меди используют стандартный оВраэец вод СОВ-3, содержащий медь, цинк, кадмий, алюминий, кобальт, ннкелц релезо и свинец, вводя различное его количество в Видистиллированиую воду.

Таблица 3

Предлагаемым способом

4,5 5,1 3,5

Таблица4

Таблицаб

Найдено меди, мкг/л

/1томно-абсорбционным методом с предва- рительным концентрированием

4,9 5,0 3,7

л-яда ц АС;