Способ вольтамперометрического определения мышьяка (III) и ртути (II) в водах Советский патент 1992 года по МПК G01N27/48 

Ё

Изобретение относится к экологии и аналитической химии, а именно к аналитической химии определения токсичных элементов в водах различного состава. Целью изобретения является одновременное вольтамперо- метрическое определение мышьяка (111) и ртути (II) и повышение точности и экспресс- ности анализа. Цель достигается тем, что обработку пробы воды проводят в проточных камерах электролизера с наложением переменного синусоидального тока промышленной частоты полностью действующего значения 1 (1,0-1,2) хЮ3 А/м2 со скоростью протока 0,2-0,4 л/ч. Для одновременного воль- тамперометрического определения используют золото-графитовый электрод. 2 ил.. 2 табл.

Изобретение относится к экологии, а именно к аналитической химии определения токсичных элементов, и может быть использовано в вольтамперометрическом анализе природных и сточных вод.

Известен способ приготовления проб воды для вольтамперометрического анализа, заключающийся в том, что воду последовательно подвергают катодной и анодной обработке синусоидальным асимметричным током частотой 50± 0,5 Гц с соотношением амплитуд катодной и анодной составляющих тока 11:1, амплитудой катодной составляющей тока 200-400 мА при скорости протекания анализируемой воды через катодную и анодную камеры 0,2-0,4 л/ч.

Недостатками способа являются:

возможность потерь определяемых элементов во время прохождения анализируемого раствора в последовательных стадиях обработки и анализа вследствие адсорбции примесей осадком катодной камеры и стенками камер и шлангов, что приводит к увеличению погрешности и снижению точности в определении концентрации металлов;

сложность установления необходимого значения рН обработанной воды на выходе, поскольку рН зависит от параметров как катодной, так и анодной камер;

неприемлемость режима обработки вод при определении мышьяка (III) и ртути (II) из-за гидролиза в катодной камере, что приводит к появлению систематической погрешности в анализе.

Наиболее близким к изобретению является способ деструкции комплексов металлов с гумусовыми веществами для анализа природных вод, заключающийся в том, что

VI

hO 00 XI v|

4

воду перед анализом обрабатывают в анодной камере двухкамерного электролизера, на которую налагают однополупериод- ный синусоидальный ток плотностью 1 (1,2-1,4)-104 А/м2 в течение 5-10 мин с добавлением в анализируемую воду хлористого калия до концентрации (0,2-0,4) г/л. В качестве рабочего электрода для последующего вольтамперометрического определения примесей используют ртутный электрод.

Недостатками данного способа являются:

невозможность одновременного определения мышьяка (111) и ртути (II) в анализи- руемом растворе;

появление систематической погрешности из-за отсутствия эффекта выделения ионов указанных примесей из нелабильных комплексов с гумусовыми веществами;

усложнение устройства обработки для переведения переменного трка в синусоидальный однополупериодный.

Цель изобретения - обеспечение возможности одновременного определения мышьяка (III) и ртути (II) в водах.

Цель достигается тем, что проводится электрохимическая обработка воды током промышленной частоты в двухкамерном электролизере, причем в качестве электро- лита используют хлористый калий, а обработку пробы воды проводят в проточных параллельных камерах электролизера при плотности действующего значения переменного тока i(1,0-1,2) 103 А/м2 , Скорость протекания обрабатываемого раствора через камеры составляет 0,2-0,4 л/ч.

В качестве индикаторного электрода для одновременного вольтамперометрического определения As (III) и Hg (И)использу- ется золото-графитовый электрод.

На фиг.1 представлена схема установки, реализирующей способ; на фиг.2 - воль- тампёрограммы анодных пиков мышьяка и ртути на золото-графитовом электроде в не- обработанной воде (а), обработанной по известному способу (б) и обработанной по предложенному способу (в).

Установка, реализующая способ включает источник 1 переменного напряжения, ЛАТР 2 для регулировки напряжения, амперметр 3 для измерения тока, электролизер 4, индифферентные электроды 5, разделительную мембрану 6.

Способ осуществляют следующим об- разом.

Через камеры электролизера устанавливают расход воды, предназначенной для анализа, равный 0,2-0,4 л/ч, от источника 1 переменного напряжения на электроды 5

подается ток с плотностью действующего значения 1(1,0-1,2)-103 А/м , с помощью ЛАТРа 2 и показаний амперметра 3 устанавливают необходимое значение действующего значения тока. При установлении заданного режима из рабочей камеры отбирают необходимое количество обработанной анализируемой воды, помещают в электрохимическую ячейку для вольтамперометрического анализа и проводят анализ обработанной воды на содержание мышьяка и рту™, предварительно подкислив анализируемый раствор Хлористоводородной кислотой до . Для этого проводят электроконцентрирование определяемых элементов на поверхности золото-графитового электрода в течение времени электролиза, равного 3 мин, при потенциале электролиза -0,3 В и при перемешивании раствора потоком азота. После концентрирования отключают барботаж газа через раствор и проводят электрорастворение осадка определяемых элементов с поверхности элект рода в раствор при линейно меняющемся потенциале с регистрацией на вольтампе- рограмме аналитических сигналов - анодных пиков, концентрацию металлов определяют методом добавок стандартных растворов.

Пример 1. Через проточно-параллельные камеры электролизера устанавливают скорость протоки анализируемой воды, содержащей хлористый калий, 0,2 л/ч; На электрохимическую ячейку налагают переменный симметричный ток промышленной частоты плотностью действующего значения ,0-103 А/м2. Отбрасывают первые 10-15 мл обработанной воды и затем в чистый стаканчик отбирают 5-10 мл обработанной воды для вольтамперометрического анализа. Раствор подкисляют хлористоводородной кислотой до и переносят в электрохимическую ячейку с индикаторным электродом - золото-графитовым и электродом сравнения - насыщенным каломельным для вольтамперометрического анализа. С помощью полярографа в течение 3 мин проводят электронакопление примесей на поверхности золото-графитового электрода при потенциале электролиза -0,3 В и перемешивании анализируемого раствора инертным газом. Затем поток газа отключают и проводят электрорастворение осадка при линейно меняющемся потенциале с поверхности электрода и фиксируют аналитические сигналы - анодные пики элементов. Концентрацию определяют методом добавок стандартных растворов.

В табл.1 приведены условия подготовки проб природной воды для вольтамперометрического определения мышьяка (III)и ртути

(II).

Эффективность предварительной обработки природной води для одновременного вольтамперометрического определения мышьяка (III) и ртути (II) представлены в табл.2 (,95).

На фиг.2 -представлены вольтамперог- раммы анодных пиков мышьяка и ртути на золотографитовом электроде в необработан- ной воде (7), обработанной по способу-прототипу (8), обработанной по предлагаемому способу (9). При сравнении способов обработки воды с наложением однополупериод- ного и синусоидального симметричного токов оптимальной плотности видно, что лишь с применением предлагаемого способа обработки воды можно получить аналитические сигналы определяемых элементов, а следовательно, провести их количественное опреде- ление при совместном присутствии в растворе.

Правильность предлагаемого способа вольтамперометрического определения мышьяка (III) и ртути (II) проверено методом введено-найдено.

Сопоставление результатов проводили с контрольными опытами с озолением проб с HaSO. Поскольку Нд (I) и As (III) относятся к легколетучим элементам, использование химического озоления приводит к потерям определяемых примесей. Относительное стандартное отклонение, характеризующее точность анализа, в предлагаемом способе наименьшее. .

Таким образом, предложенный способ вольтамперометрического анализа природных вод на содержание микроколичеств ртути (II) и мышьяка (III) обладает значительными преимуществами по сравнению с известны- ми. По сравнению со способом-аналогом обработки воды предлагаемый способ обладает большой экспрессностью, так как электрохимическая обработка анализируемого раство- ра проводится в проточно-параллельных камерах электролизера, что сокращает время единичного определения в 2 раза. Кроме того, повышается точность определения за счет уменьшения потерь определяемых примесей. По сравнению со способом-про-

тотипом появляется возможность одновременного определения ртути (II) и мышьяка (III) на золото-графитовом электроде при их совместном присутствии в растворе и выделения указанных примесей из нелабильных комплексов с гумусовыми веществами простым и экспрессным способом с наименьшей потерей определяемых элементов. Способ может быть легко автоматизирован и использован для контроля вод различного состава.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет осуществить:

одновременное вольтамперометриче- ское определение микроколичеств мышьяка (III) и ртути (II) на уровне ПДК на золото-графитовом электроде;

повышение точности определения мышьяка и ртути за счет оптимизации параметров обработки проб воды по сравнению с аналогом;

повышение экспрессное™ анализа за счет обработки воды в проточных камерах электролизера, что сокращает время единичного определения в 2 раза;

автоматизацию контроля природных, сточных, деминерализованных вод на содержание ртути (II) и мышьяка (III).

Формула изоб.ретения Способ вольтамперометрического определения мышьяка (III) и ртути (II) в водах, заключающийся в обработке воды, содержащий хлорид калия, током промышленной частоты в двухкамерном электролизере при скорости протекания обрабатываемого раствора через камеры 0,2-0.4 л/ч, концентрировании элементов на поверхности твердого электрода на фоне обработанного раствора с добавлением кислоты до и последующем растворении полученного концентрата,отличающийся тем,что, с целью обеспечения возможности одновременного определения мышьяка (111) и ртути (II) в водах, обработку воды проводят в проточных камерах электролизера при плотности действующего значения переменного синусоидального тока (1,0-1.2)103 А/м2, причем в качестве индикаторного электрода использован золото-графитовый электрод.

V. /

Таблица 1

Таблица

0,6 о,ь аг

Фе/е.г

-0.2 Ј,В