Способ определения таллия в воде Советский патент 1992 года по МПК G01N31/00 C01G15/00 

Изобретение относится к аналитической химии, в частности к методам определения таллия, и может быть использовано заводскими и научно-исследовательскими лабораториями для контроля содержания таллия в технологических процессах и в объектах окружающей среды.

Широкое применение таллия в самых разнообразных областях народного хозяйства и науки, высокая токсичность его соединений требуют высокочувствительных и надежных методов определения таллия в объектах сложного соетава.

При низких содержаниях таллия в анапизируемь1х пробах известные методе.1 используют его предварительное : концентрирование путем соосаждения с малорастворимыми соединениями других металлов.

Наиболее простым из них является метод определения таллия, основанный на осатедении его гидроксида с гидроксидом марганца MnO(OH)g. Этот способ реализуется следующим образом. К 1 л раствора, содержащего небольшие количества трехвалентного таллия, добавляют сульфат марганца, затем 10 капель 30%-ной перекиси водорода и по каплям при перемешивании 2М раствор гдцроксида натрия до щелочной реакции. Раствор нагревают до . Через час отделяют осадок от раствора, растворяют в кислоте и определяют содержание таллия. При концентрации 340 - 3400 мг/л (0,34 - 3,40 мгУмл) таллия (III) осаждается 99,5 - 100% таллия с гидроксидом марганца.

К недостаткам способа определения таллия следует отнести: низкую чувствительность определения таллия, что. . вызвано высокой растворимостью его падроксида, ннзкую избирательность способа, так 1сак с гидроксидом марганца осаждаются гидроксиды тяжелых металлов. Наиболее близким к изобретению яв ляется способ определения таллия, основанный иа осаждении его сульфида с .сульфидами ртути (II), меди (II), висмута (lil)j сурьмы (III). Способ реализуется следуюащм образом, В 25 кп 0,3м раствора соляной кнслоты, содержащего соли соответствующего тяжелого металла и 2,96 мкг (118,4 мкг/л) таллия, пропускают в течение 5 мин сероводород (50 60 пузьфьков в 1 мин). Отделяют осА).ок и определяют в нам методом меченых атомов с применением изотопа количество соосажденного таллия. С сульфидом ртути (11)ч выделяет ся 94,8%, с сульфидом висмута (III) 91,0%,с сульфидом сурьмы (III) 90,5% таллия, К недостаткам известного способа относят: недостаточно низкая чувстви тельность определения, так как .метод .эффек1ивен при ocaждeни i:. таллия из растворов с довольно высокой его кон центрацией (120 мкг/л)J низкая точность определения, обусловленная неполным оса)яр,е1шем таллия в виде суль фида, низкая экологичность способа вследствие применения высокотоксично го реагента сероводорода. Цель изобретения - повышение чувств15тельности и точности анализа. Для достижения поставленной цели предложен способ определения таллия в водных растворах, состоящий в пред варительной обработке анализируемого раствора солянокислым гидрозссиламииом (ГЛ) при молярном соотношении таллшг.ГА, равном 1; (50-150), осажде -нии таллия путем последовательного введения фосфорно-вольфрамовой кисло ты (ФВК) и тетраэт1шаммония бромисто го (ТЭАБ) при молярном соотношении таллий:ФВК:ТЭАБ, равном 1: (200-900) : :(3000-8000) и рН среды 0,5 - 2,5, растворении осадка в щелочном растворе с последующим фотометрированием noJ,ученного раствора. Отличительными признаками предло способа являются: использова ние в качестве реагента фосфорновольфрамовой кислоты и тетр аэтиламмоиия бромистого и предварительная обработка анализируемого раствора солянокислым гидроксиламином. В основу способа положен эффект количественного осаждения следовых количеств таллия при последовательном вве- дениив раствор ФВК и ТЭАБ. Использование других гетерополикислот,например фосфорно-молибденовой,кремне-молибденовой,с близкими.свойствами (способность к образованиюмалораствоимых соеJП;инeний с таллием (I), условия сущест.8ования в растворах и т.д.) даже в присутствии ТЭАБ не позволяет количественно осадить таллий из разбавленных растворов 1 мг/л). Не осаждается талли11 из разбавленных растворов ФВК и в отсутствие ТЭАБ. При этом только в случае сочетания ФЕК с ТЭАБ достигается высокая чувствительность определения. Замена ТЭАБ солями других четвертичных алкиламмоШ1йных оснований, например бромистьй тетрабутиламмоню,,. приводит к значительной потере таллия за счет плохой растворимости образующихся осадков в щелочных растворах, что делает невозможном само определение Высокая .чувствительность определения таллия достигается только при последовггтельном введении ФВК и ТЭАБ. При другом -порядке введения реагентов таллий количественно не осаждается КЗ растворов. Установлено, что только в случае предварительной обработки анализируемых растворов солянокислым гидроксиламином реализуется (имеет место) высокая чувствительность и надежность определения таллия. Использование других восстановителей, таких как сульфит натрия, аскорбиновая кислота, соли железа (II) и олова (II), осложняется процесс осаждения таллия побочными реакциями, такими как восстановление ФВК, образование более растворимых соединений таллия и т.д., что приводит к неполному осаждению таллия из раствора. Заявляемые параметры способа: молярное соотношение таллий:ГА, равное 1:(50-150), молярное соотношение таллий:ФВК:ТЭАБ, равное 1:(200-900): : (3000-9000) и рН среды 0,3 - 2,5 выбраны из условий, обеспечиванлцих количественное осазвдение следо- пых количеств таллия из водных растворов, что позволяет достигнуть чувствитель ности и точности определения (табл.1 примеры 1 - 18). Запредельное снижение концентрации солянокислого гидроксиламина при водит к неполного осаждению таллия вследствие неколичественного его вос становления. Так, при снижении соотношения таллий;ГА до 1:30 относитель ная ошибка определения таллия увеличивается до 21% (табл.1, пример 23), что делает способ не работоспособным Увеличение соотношений таллий:ГА вьш заявляемого также приводит к резкому увеличению относительной ошибки опре деления таллия за счет неполного его осуждения вследствие протекания конкурируюЕщх процессов разрушения реагентов-осадителей. Увелнче«1яе этого соотношения до 1:180 сопровождается возрастанием ошибки определения таллия дс 9% (табл.1, пример 24), На работоспособность способа олре делякядеа влияние оказывает молярное соотноше ние таллий:ФВК:ТЭАБ. При з апредельном понижении содержания ФВК и сохранении других параметров в заявляемом интервапе не достигается ко личественное осаждение таллия, что приводит к увеличению ошибки определения. Например, при соотношении тал лий: ФВК, равном 1:170, его относительная ошибка определения увеличива ется до 11% (табл.1, пример 19). При запредельном повышении содержания ФВК образуются осадки коллоидной структуры, которые невозможно количественно отделить от раствора, что привод ит к высокой ошибке определения таллия - до 10% (табл. 1.,,пример 20). Запредельное понижение соотношения таллий:ТЭАБ при Сохранении всех Азотная кислота Со(пянокисльй гидроксиламин . Гидроокись натрия . Бромистый тетраэтиламмонийФосфорно-вольфрамовая кислота Пример. К 250 мл анализ.ируемого раствора содержащего 100 мкг/л таллия, вводят азотную кислоту до рН равного 2,0, 0,13 мл О,1М раствора солянокислого гидроксиламина (молярное соотношение таллий:ГА 1:100) и при перемешивании прибавляют 2,5 мл 2,5«10 М раствора фосфорно-вольфраостальных параметров способа в заявляемых интервалах сопровождается не- полным осаждением таллия и, следова-j тельно, высокими ошибками определения. Так, при соотношении таллий:..j гТЭАБ, равном 1:1500, относительная ошибка определения таллия составляет 12% (табл.1, пример 21). При соотношении таллий :ТЭАБ вьппе 1:8000 также не достигается количественное осэ.ясдение таллия вследствие заметного конкурирующего действия ТЭАБ по отношению к таллию . Это приводит к возрастанию относительной ошиеЗки определения таллия до 1 f% при увеличении этого соотношения до 1: :10000 (табл.1, пример 22). Проведение определения при рН 0,5 повьгиает ошибку определеннЯч таллия, так как -вследствие частичного разложепня ФВК не достигается количественное осаждение таллия (табл. 1, примеры 25, 26). При запредельном увеличеНИИ рН раствора имеет место гидролиз таллия, что препятствует количественнo r/ переведению таллия в осадок с реагентаьш и относительная ошибка определения таллия повышается до 36 г46% при рН, равном 2,8 - 3,2 соответственно (табл. 1, примеры 27, 28), На эффективность способа существенное влияние оказывает порядок введения реагентов. При изменении порядка введения ФВК и ТЭАБ с сохранением всех параметров в заявляемых интервалах вследствие образования осадка ФВК с ТЭАБ, что препятствует количественному осаждению таллия,, ошибка его определения увеличивается до 39% (табл.1, пример 29). Характеристика реагентов, используемых в предлагаемом способе г . ГОСТ 4461-67 .а. ГОСТ 5456-65 . ГОСТ 4328-66 МРТУ 6-09-2961-66 . МРТУ 6-09-1481-64 овой кислоты и 0,13 г бромистого г етразтиламмонйя (молярное соотношеие таллий:ФВКгТЭАБ 1:500:5000). ерез 10 мин образовавшийся осадок тделяют от раствора фильтрованием, ромывают .водой на фильтре и раствояют в 25 мл 0,2м раствора гидроксида атрия. В полученном растворе таллий определяют атомно-эмиссионным методом в воздушно ацетиленовом пламени.по резонансной линии 377,57 им. Концентрация таллия в анализируемом растворе составила 101 мкг/л. Относительная ошибка опрелеления таллия равна 1% (табл. 1, пример 3), Дреим лцества пре.длагаемого способа определения таллия по сравнению с прототипом отражены в табл. 2, где представлены результаты оп }еделения тагшия при числе параллельных опытов равном 5, и доверительной вероятности 0,95. Определения таллия проводили по методикеS описанной в примере конкретного определения. Как ввдно из данных табл. 2, предлагаемый способ позволяет надежно определять таллий при его содержании в растворах др 1 мкг/л, так как относительная ошибка определения составляет 957%. Нижняя граница определяемых концентраций тллл11Я (0,1 мкг/л) ограничена ошибкой определе1ШЯ9 которая резко возрастает при дальнейшем поз ижении концентрации таллия в растворах. При содержании таллия 0;100 относительная О1ш-гб:-а его определения составляет 32%, что допускается при определении MtiKpoKOJiH4ecTB таллия .на уровне ПДК (0,1 шсг/л) (табл. 2, пример t). Верхняя г-раница определяемых концентрацшЧ таллия ограничена объемом образуадегося осадка. При содержании таллия выше 1000014КГ/Л образуются большие объег-ibl осадка, что затрудняет его отделение и растворение для дальнейшаге опраде.пения таллия. Кроме того, при высоких концентрациях таллия нет необходимости его предварительно концентрировать. По сравнению с прототипом предлагаемьй способ позволяет повысить чув-- ствите ьнос-кь определения таллия с 120 до 0,1 мкг/л, т.е. в 120 раз при одинаковой точности определения. В силу вьюокой чувствительности и простоты вьтолнения предлагаемьй способ может быть использован для контроля его сйдержания в промьшшенных материалах (рудах, технологических растворах, концентратах) и. объектах окружающей средь (воды, почвы и т.д.) заводскими и научно-исследовательскими лабораториями.., Кроме того, в CJUiy высокой чувствительности предлагаемьй способ позволяет определять таллий в растворах на уровне ПДК с допустимой точностью. Формулаизобретения Способ определения таллия в воде,, включающий его осаждение реагентом и последуюЕШо количественную регистрацию в осадке, отличающийс я тем, что, с целью по1вышения чувствительности и точности анализа, в пробу предварительно вводят солянокисльй гидроксиламин при .молярном аоотношении его и таллия 50т150;1, в качестве реагента используют фосфорно-вольфрймовую кислоту и бромистый тетраэтиламмоний, которые вводят последовательно при молярном соотношении с таллием 200-900:3000-8000:1 и рН среды 0,5-2,5, полученный осадок растворяют- в щелочном растворе и фотометрируют. Т а б л и ц а 1

Изобретение относится к методам• определения микроколичеств таллия и может быть использовано для контроля его содержания в различных объектах; с целью повышения чувствительности и точности анализа. Сущность изобретения заключается в осаждении таллия введением в пробу солянокислого гид- роксиламина, затем фосфорно-вольфра- мовой кислоты и бромистого тетраэтил- аммония при молярном соотношении с таллием 50-150:200-900:3000-8000:1 соответственно и рН среды 0,5-2,5, полученный осадок растворяют в щелочном растворе и фотометрируют. Чувствительность анализа 0,1 мкг/л. 2 табл.:i

1:100

1:200:5000

1:100 1:300:5000 1:100 1:500:5000 1:100 1:700:5000 1;100 1:900:5000 1:100 1:500:3000 1 :100 1:500:4000 1:100 1:500:7000

3,0 0,0, 1,0 3,0 1,0 UO 3,0

Продолжение табл.1

11 , 1709196

Примечание. Молярное соотношение таллий:ГА Т:100

молярное соотношение таллий:ФВК; :ТЭАБ 1:500:5000; рН 2,0.

Продолжение табл. 2