Способ определения редкоземельных элементов Советский патент 1992 года по МПК G01N31/22 B01D11/04 

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способу фотометрического определения редкоземельных элементов (РЗЭ) после их экстракционного концентрирования, и может быть использовано в химических лабораториях при анализе природных и сточных вод, а также горных пород.

Известен способ фотометрического определения РЗЭ, в котором РЗЭ осаждают с помощью щавелевой кислоты из слабокислой среды. После растворения оксалатов определяют РЗЭ фотометрическим методом. Однако эти методики недостаточно селективны и чувствительны, а также слишком длительны и трудоемки.

Наиболее близким к предлагаемому является экстракционный метод выделения

редкоземельных элементов для их последующего определения,основанный на экстра- кционном выделении РЗЭ раствором масляной кислоты в хлороформе с последующим гравиометрическим, фотометрическим и спектральным определением. Предел обнаружения РЗЭ составляет п..

Известный способ имеет ряд существенных недостатков: низкая чувствительность и избирательность определения РЗЭ в горных породах и природных водах.

Целью изобретения является повыше ние чувствительности и избирательности анализа.

Поставленная цель достигается тем, что экстракционное концентрирование РЗЭ проводят с карбоновыми кислотами (фракция С - Сэ) и уайт-спиритом в виде жидкой

00

о

(Л

о

мембраны при соотношении объемов водной к органической фазе (50-100): 1 при рН 4,1 -5,6.

П р и м е р 1. Пробу анализируемой сточной воды 10 л, содержащую РЗЭ 0,1 - 20 мг/л, помещают в экстрактор Пертрак- тор, устанавливают с помощью 0,1 М раствора гидроксида натрия и соляной кислоты рН 4 - 5,6, добавляют 50 мл ацетатного буфера, 150 мл раствора смеси (1:3) карбо- новых кислот, техническая фракция Сэ и уайт-спирит. Производят процесс экстра- гированил РЗЭ в течение 30 мин с помощью мембранной экстракции. Полученный концентрат переносят в стакан и выпаривают до влажных солей, Остаток растворяют в 10 мл дистиллированной воды с помощью 5%- ного раствора гидроксида аммония, устанавливают рН 6. Затем добавляют 1 мл 1 %-ного раствора аскорбиновой кислоты, 1 мл 5%-ного раствора сульфосалициловой кислоты, 3 мл 0,05%-ного раств ора арсена- зо 1 и А мл 20%-мого раствора уротропина. Раствор переносят в мерную колбу емкостью 25 мл, доводят до метки водой и измеряют оптическую плотность при Я - 570 нм относительно раствора сравнения, содержащего все реагенты. Предел обнаружения РЗЭ 0,05 мкг/л. Избирательность характеризуется тем, Что определению не мешают 104 - 105-кратные избытки калия, натрия, кальция, магния, алюминия, железа.

Правильность методики проверяли введением s пробу воды добавки с известным содержанием РЗЭ. Воспроизводимость оп- ределений РЗЭ характеризуется относительным стандартным отклонением $г 0,05 - 0,09 для содержаний, приведенных этабл.1.

Из представленных в табл.2 экспери- ментальных результатов следует, что практически полное извлечение РЗЭ (98 - 99%) с помощью органической мембраны карбо- ноше кислоты - уайт-спирит наблюдается при соотношении компонентов 3:1.

В табл.3 представлены экспериментальные результаты степени извлечения РЗЭ от соотношения фаз; объема пробы воды к объему жидкой органической мембраны.

Как следует из представленных в табл.3 результатов, оптимальные условия концентрирования РЗЭ достигаются при соотношении объемов водной и органической фаз, равном 50 - 100:1, что обеспечивает 50 - 100-кратное концентрирование, а следовательно снижение предела обнаружения.

В табл.4 приведены экспериментальные результаты, свидетельствующие о достижении цели изобретения - зг висимости

степени извлечения РЗЭ от рН раствора, из которого ведется концентрирование при соотношении объемов водной и органической фаз, равном 100:1. Как следует из представленных в табл.4 результатов, наибольшая степень извлечения РЗЭ достигается из раствора с рН, равным 4,1- 5,6.

В табл.5 приведено сопоставление параметров прототипа и предлагаемого способа.

Для определения влияния сопутствующих элементов(кальция, магния, калия, натрия, меди и железа) на селективность определения РЗЭ были приведены опыты, сущность которых заключалась в том, что в каждую пробу воды, содержащую 0,50 мкг/л РЗЭ, вносилось определенное количество различных металлов. Из табл.6 следует, что кальций, магний, натрий, калий, медь не мешают определению РЗЭ до 200000 избытка, а медь и железо - до 100000-кратного избытка.

В табл.7 представлены результаты определения РЗЭ в пробах сточной и подземной воды. Химический состав сточной воды следующий ( мг/л) : Са 68; Мд 11; К 11; Fe 0,10; Си 0,020; Zn 0,014. Подземные воды натрий-кальциевого гидрокарбонатного типа (мг/л): Na 340; К 16; Са 190; Мд 40; Fe 2; Си 0,001;Zn 0,006.

Правильность методики проверяли введением в пробы воды добавки с известным содержанием РЗЭ. Содержание РЗЭ в пробах воды определяли предлагаемым способом и известным (прототипом).

Таким образом, предлагаемый способ определения РЗЭ по сравнению с прототипом имеет следующие преимущества: повышение чувствительности определения; повышение селективности определения (применение экстракционной системы: кар- боновые кислоты фракции С - Сэ - уайт- спирит) в присутствии натрия, калия, кальция, магния, стронция; снижение погрешностей и увеличение воспроизводимости определения. Предлагаемый способ позволяет получить аналитические концентраты в полевых условиях при использовании широко доступных реагентов для приготовления жидких экстракционных мембран.

Формула изобретения Способ определения редкоземельных элементов, включающий их концентрирование из водных растворов экстракцией кар- боновыми кислотами фракции С - Сэ и последующее фотометрическое определение с применением эрсеназо III, отличающийся тем, что, с целью повышения

чувствительности и избирательности анализа, экстракцию осуществляют карбоновыми кислотами в присутствии уайт-спирита в виде жидкой мембраны при поддержании объемного соотношения карбоновых кислот и уайт-спирита 3:1, соотношения объемов водной и органической фаз (50- 100):1 и рН 4,1-5,6.

Использование: аналитическая химия, при анализе резкоземельных элементов 2 (РЗЭ) фотометрическим методом с предварительным концентрированием. Сущность изобретения: в пробу анализируемой сточной воды, содержащую 0,1 - 20 мг/л РЗЭ, вводят 0,1 М раствор гидроксида натрия и соляной кислоты до рН 5,2, добавляют 5,0 мл ацетатного буфера. Проводят мембранную экстракцию с помощью жидкой мембраны - карбоновые кислоты фракции С Сд и уайт-спирит при их объемном соотношений 3.1 и соотношении водной и органической фаз 100:1 в течение 30 мин. В качестве принимающего раствора используют азотную кислоту с концентрацией 4 М. Получен- ный концентрат переносят в стакан, выпаривают до влажных солей. Остаток растворяют в 10 мл дистиллированной воды и проводят фотометрическое определение РЗЭ с арсеназо III, 7 табл. СО с

Sr - относительное стандартное отклонение; п 10 (количество определений); Р 0,95 (статистическая достоверность).

Таблица 1

Таблица 2

Таблица 3

Таблица 4

Воспроизводимость определений РЗЭ характеризуется относительным стандартным отклонением Sr 0,06 - 0,09 ( п 10 - количество определений; Р 0,95- статистическая достоверность);

-чувствительность прототипа не позволяет определить РЗЭ в отмеченных пробах.

Таблица 5

Таблица 6

Таблица 7