Способ определения микроэлементов Советский патент 1992 года по МПК G01N31/12 

Изобретение относится к области аналитической химии, а именно к способам ко- личественногоопределения

микроэлементов в природных, технических материалах и пищевых продуктах, например воде и молоке.

Известен способ количественного определения микроэлементов, включающий экс- тракционноеконцентрирование

метилизобутилкетоном с последующим вводом экстракта в пламя атомно-аб.сорбцион- ного спектрофотометра.

Недостатком способа является малая чувствительность за счет малого коэффициента концентрирования при экстракции, равного 10.

Наиболее близким к описываемому по технической сущности и достигаемым результатам является способ количественного определения микроэлементов, включающий экстракционное концентрирование четыреххлористым углеродом или хлороформом, реэкстракцию соляной кислотой с последующим введением реэкстрак- та в пламя атомно-абсорбционного спектрофотометра.

Недостатком способа является малая чувствительность из-за введения водного, а не органического раствора и малая точность из-за неполной реэкстракции микроэлементов в водную фазу.

Целью изобретения является повышение чувствительности и точности способа.

Поставленная цель достигается описываемым способом количественного определения микроэлементов путем обработки

VI

4 00 О 00 СЛ

анализируемой пробы аммиачным буферным раствором с рН 9 и диэтилдитиокзрба- минатом натрия, двойной экстракции четыреххлористым углеродом или хлороформом, введения в объединенный экстракт смеси бутилового эфира уксусной кислоты и ацетона в объемном соотношении 1:(0,2 - 0,5) при объемном соотношении экстракт: смесь, оавном 1:(0.7-1.0У воздействия на общую смесь ультразвуком частотой 34- 45 кГц интенсивностью 1,4-2,0 Вт/см2 в течение 1-3 мин с последующим вводом ее в пламя атомно-абсорбционного спектрофотометра.

Отличительными признаками способа являются введение в объединенный экстракт смеси бутилового эфира уксусной кислоты и ацетона в объемном соотношении 1:(0,2-0,5) при объемном соотношении экс- тракт:смесь, равном 1:(0.7-1,0), воздействии на общую смесь ультразвуком частотой 34-45 кГц интенсивностью 1,4-2,0 Вт/см2 в течение 1-3 мин.

Пример 1. В делительные воронки на 1500 сма вносят по 1000 см3 анализируемых растворов, приливают по 20 мл аммиачного буферного раствора с рН 9; 10 мл четырех- хлористого углерода (или хлороформа), 3 мл 3% раствора диэтилдитиокарбамината натрия; встряхивают полученную смесь в тече- ние 10 мин. После разделения слоев сливают органический слой в стаканчик вместимостью 25 см , а водный слой промывают 2 см3 четыреххлористого углерода (или хлороформа) и объединяют органический слой с экстрактом. К объединенному экстракту приливают 8,4-12,0 см смеси бутилового эфира уксусной кислоты и ацетона, взятых в соотношении 1:(0,2-0,5) и обрабатывают ультразвуком частотой 34-45 кГц, интенсивностью 1,4-2,0 Вт/см в течение 1-3 мин.

Экстракты обрабатывают ультразвуком на отечественном ультразвуковом диспер- гаторе УЗДН-1 с набором магнитострикци- онных излучателей, позволяющих изменять частоты ультразвука от 14 до 47 кГц, Возможно использование любого ультразвукового генератора с излучателями, обеспечивающими требуемые параметры ультразвука.

Обработанный концентрат распыляют в пламя горелки атомно-абсорбционного спектрометра.

Далее к тем же пробам приливают по 8 мКг/л свинца, меди и кадмия и анализируют их так же, как описано выше.

Параллельно те же пробы подвергают анализу на содержание свинца, меди и кадмия по известному способу.

Результаты опытов приведены в табл. 1-2.

Как следует из данных, приведенных в табл. 1-2, описываемый способ определе- ния микроэлементов обеспечивает более высокую точность и чувствительность, чем способ по прототипу, и в то же время не уступает ему по экспрессности.

Пример 2. Анализу подвергают пробы также, как в примере 1, но в экстракт вводят смесь бутилового эфира уксусной кислоты и ацетона в соотношении 1:(0,1-0,7).

Как следует из результатов, приведенных в табл. 3, полной однородности смеси достичь не удается, что выражается в значительном снижении величины аналитического сигнала.

Пример 3. Анализу подвергают пробы таг: же, как в примере 1, но экстракт и смесь бутилового эфира уксусной кислоты с ацетоном берут в соотношении 1:(0,5-1,2).

Как следует из табл. 4 при соотношении экстракт смесь бутилового эфира уксусной кислоты с ацетоном 1:0,6 полной однород- ности смеси не достигается и это выражается в сильном снижении аналитического сигнала, а при соотношении 1:1,1 аналитический сигнал также уменьшается, что объясняется увеличением объема концентрата, а сладовательно, и уменьшением степени концентрирования.

Пример 4. Анализу подвергают пробы так же, как в примере 1, а перемешивание экстракта со смесью бутилового эфира ук- сусной кислоты и ацетона проводят воздействием ультразвуковых колебаний частотой менее 34 и более 45 кГц.

Как следует из результатов опытов, приведенных в табл. 5 максимальный аналити- ческий сигнал наблюдается при обработке экстракта со смесью бутилового эфира уксусной кислоты и ацетона ультразвуком частотой 34-45 кГц.

Пример 5. Анализу подвергают пробы так же, как в примере 1, а перемешивание экстракта со смесью бутилового эфира уксусной кислоты и ацетона проводят под воздействием ультразвуковых колебаний интенсивностью менее 1,4 и более 2,0 Вт/см2.

Как следует из табл. 6 максимальный аналитический сигнал наблюдается при обработке экстракта со смесью бутилового эфира и ацетона ультразвуком интенсивно- стью 1.4-2,0 Вт/см2.

Пример б. Анализу подвергают пробы так же, как в примере 1, а перемешивание экстракта со смесью бутилового эфира уксусной кислоты и ацетона проводят под воздействием ультразвуковых колебаний в течение 0,,0 мин.

Как следует из результатов опытоо, приведенных в табл. 7, максимальный аналитический сигнал наблюдается при обработке экстракта со смесью бутилового эфира уксусной кислоты и ацетона в течение 1-3 мин.

П р и м е р 7. Анализу подвергают пробы так же, как в примере 1, а перемешивание экстракта со смесью бутилового эфира уксусной кислоты и ацетона проводят с использованиеммеханическоговстряхивания.

В табл. 8 представлены результаты опытов, показывающие зависимость аналитического сигнала от времени встряхивания.

Как следует из табл. 8, наибольшая величина аналитического сигнала (для механического встряхивания) наблюдается при встряхивании в течение 4 ч, в то же время аналитический сигнал при использовании механического встряхивания ниже, чем при использовании ультразвука при оптимальных параметрах.

В табл. 9 представлено сравнение метрологических характеристик результатов анализа с использованием механического и ультразвукового перемешивания экстракта со смесью бутилацетата с ацетоном.

Как следует из результатов опытов, приведенных в табл. 9, при перемешивании воздействием ультразвука обеспечивается более высокая точность анализа. Следовательно, только проведение перемешивания воздействием ул ьтразвука обеспечивает достижение поставленной цели.

В табл. 10 приведены результаты опытов по изучению влияния разлииных органических растворителей, применяемых для разбавления экстракта, на величину аналитического сигнала.

Как следует из табл. 10, максимальный аналитический сигнал свинца, меди и клд- мия достигается при разбавлении экстракта смесью бутилацетата с ацетоном в соотно- шении 1:(0,2-0,5), а замена четыреххлори- стого углерода хлороформом практически не оказывает воздействия на величину сигнала.

Таким образом, осуществление предла- гаемого способа позволяет повысить точностьичувствительностьатомно-абсорбционного определения микроэлементов.

Например, относительное стандартное отклонение при определении свинца в водах и растворах по известному способу не превышаетО.083. а по описываемому способу - 0.060.

Чувствительность определения свинца в водах и растворах по известному способу составляет 4,0 мкг/л, а по описываемому способу-2,3 мкг/л.

Формула изобретения

Способ определения микроэлементов путем обработки анализируемой пробы аммиачным буферным раствором с рН 9 и ди- этилдитиокарбаминатомнатрия,

экстракции четыреххлористым углеродом

или хлороформом последующим введением в пламя атомно-абсорбционного спектрофотометра, отличающийся тем, что в экстракт дополнительно вводят смесь бутилового эфира уксусной кислоты и ацетона

в объемном соотношении 1:(0,2-0,5) при объемном соотношении экстракт:смесь равном 1:(0,7-1,0) и перед введением в пламя атомно-абсорбционного спектрофотометра воздействуют на общую смесь ультразвуком

частотой 34-45 кГц интенсивностью 1,4-2,0 Вт/см2 в течение 1-3 мин.

Сравнительная характеристика атоыно-абссрбционного определения микроэлементов по описываемому и известному способам

Таблица I

Использование: в аналитической химии для определения микроэлементов в природных, технических материалах и пищевых продуктах. Сущность изобретения: анализируемую пробу обрабатывают аммиачным буферным раствором с рН 9 и диэтилдитио- карбаминатом натрия и экстрагируют дво- екратно четыреххлористым углеродом или хлороформом, в объединенный экстракт вводят смесь бутилового эфира уксусной кислоты и ацетона в объемном соотношении 1:(0,2-0.5) при объемном соотношении экс- трактхмесь, равном 1:(0,7-1,0), воздействуют на общую смесь ультразвуком частотой 34-45 кГц интенсивностью 1,4-2,0 Вт/см2 в течение 1-3 мин с последующим вводом ее в пламя атомно-абсорбционного спектрофотометра. Относительное стандартное отклонение составляет 0.060, чувствительность определения 2,3 мкг/л свинца. 10 табл.

Примечание :В таблице представлены усредненные результаты шести опытов ().оеооо од ктп ал

Анализ сливок производили с использованием сухого озоления согласно ГОС1 26927-86, Zfcv3U-oo. Органические соединения свинца, меди, капмия илзаствор соли разрушали согласно известному способу.

ЗЬлуполученнуи после сухого озоления сливок растворяют в 100 мл соляной кислоты (1:37 и далее анализирудгпо известному способу. Соотношение экстракт-вводимая смесь органических растворителей 1:0,8. Соотношение бутиловый эфир уксусной кислоты - ацетон 1:0,3.

Перемешивание экстракта со смесыз оутилацетата с ацетоном проводят под воздействием ультразвука частотой 40 кГц, интенсивностью 1,8 Вх/см2 в течение 2 -мин.

Чувствительность определения мик- роэлементов в

а)водах и растворах, мкг/л

б)поваренной соли, мкг/л

в)молокопродуктах, мг/кг сливки, сыр, творог

Относительное стандартное отклонение, не более

а)при анализе вод и растворов

б)при анализе поваренной соли

в)при анализе молокопродуктов (сливок, творога, сыра)

Время анализа 1 пробы вод, молокопродуктов

Сравнительная характеристика атомно-абсорбционного определения микроэлементов по известному и описываемому способам

0,108 .0,160

0,142

0,088 0,Й1

около - 30 мин 16 3

около - 30 мин 16 ч

Влияние соотношения бутиловый эфир уксусной кислоты - ацетон на величину

аналитического сигнала

Примечание: В таблице представлены усредненные результаты 6 опытов. Анализу подвергают воду, содержащую по 8 мкг/л свинца, меди и кадмия.

Соотношение экстракт-смесь бутилацетата с ацетоном 1:0.8. Перемешивание экстракта со смесью бутилацетата с ацетоном проводят воздействием ультразвука частотой 40 кГц, интенсивностью 1,8 Вт/см2 в течение 2 мин. .

Таблица 4

Влияние соотношения экстракт-смесь бутилацетата с ацетоном на величину аналитического сигнала

Примечание: В таблице представлены усредненные результаты 6 опытов. Анализу подвергают воду, содержащую по 8.0 мкг/л свинца, меди и кадмия.

Соотношение бутиловый эфир уксусной кислоты - ацетон 1:0,3. Перемешивание экстракта со смесью бутилацетата с ацетоном проводят воздействием ультразвука частотой 40 кГц, интенсивностью 1.8 Вт/см2 в течение 2 мин.

Таблица 3

Таблица 5

Влияние частоты УЗ при перемешивании экстракта со смесью бутилацетата с ацетоном на величину аналитического сигнала

Примечание: В таблице представлены результаты шести опытов

(п 6) сотношение экстракт - гомогенизирующая смесь 1 : 0,8 Соотношение бутиловый эфир уксусной кислоты - ацетон 1:0.3. Перемешивание экстракта со смесью бутилацетата с ацетоном

проводят воздействием ультразвука интенсивностью интенсивностью 1,8 Вт/см2 в течение 2 мин.

Анализу подвергают воду, содержащую по 8 мкг/л свинца,

меди и кадмия. .

Таблица В

Влияние интенсивности УЗ при перемешивании экстракта со смесью бутилацетата с ацетоном на величину аналитического сигнала

Примечание: В таблице представлены усредненные результаты шести опытов (п 6)

Соотношение экстракт- гомогенизирующая смесь 1:0,8 Соотношение бутиловый эфир уксусной кислоты - ацетон 1:0,3.

Перемешивание проводят воздействием ультразвука частотой

40,0 кГц в течение 2х мин

интенсивностью 1,8 Вт/см2 в течение 2 мин.

Анализу подвергают воду, содержащую по 8,0 мкг/л свинца,

меди и кадмия.

Таблица 7

Влияние времени воздействия УЗ при перемешивании экстракта со смесью бутилаце- татэ с ацетоном на величину аналитического сигнала

Примечание: В таблице представлены усредненные результаты шести опытов (п 6) сотношение экстракт - смесьбутилацетата с ацетоном 1 : 0,8 Соотношение бутиловый эфир уксусной кислоты - ацетон 1:0,3. Перемешивание экстракта со смесью бутилацетата с ацетоном проводят воздействием ультразвука частотой 40 кГц, интенсивностью 1,8 Вт/см2 .

Анализу подвергают воду, содержащую по 8 мкг/л свинца, меди и кадмия..

Таблица 8

Влияние времени встряхивания со смесью бутилацетата

литического сигнала

Примечание: В таблице представлены усредненные результаты шести опытов. Анализу подвергают воду, содержащую по 8 мкг/л свинца, меди и кадмия.

Перемешивание проводят воздействием механического встряхивания с частотой 100 встряхиваний в минуту.

с ацетоном на величину анаСравнение метрологических характеристик результатов анализа полученных с использованием ультразвука и механического встряхивания для гомогенизации

экстракта со смесьп бутилацетата и ацетона

Примечание: В таблице представлены усредненные результаты шести опытов ()

Анализ сливок проводят с использованием сухого озоления согласно ГОСТ 26927-26930-86 органические соединения свинца, меди и кадмия в водах и растворе .соли разрушает согалсно известного спэсоы. Золу полученную после сухого озоления сливок 20& растворяют в 100 ил соляной кислоты.

Частота-УЗ-.---40 Кщ- - Время встряхивания 4 часа

Интенсивность - 1,8 frr/cvr Время воздействия 73 .

Таблица 9

Влияние состава фазы, распыляемой в пламя горелки спзктрометра, на величину аналитического сигнала

хлороформа

Бутилацетат-ацетон экстракт четыреххлористого углерода

1:32) 1:0.5) 1:0,6) Вутилацетэт-ацетон 1:0,7 - Бутилацетат-ацетон 1:0,2) - экстр хлороформа

I.-0.5) 1:0,7) - римечание. В таблице представлены усредненные результаты шести опытов.

Анализу подвергают воду, содержащую по 8,0 мкг/л свинца, меди

и кадмия.

Соотношение экстракт-органический растворитель - 1:1

При введении органического растворителя в экстракт на систему

воздействуют ультразвуком частотой kQ кГц интенсивностью

1,8 Вт/см2 в течении 2 мин

Таблица 10

не видны

0,215 0,228 0,236

Система однородна, шарики экстракта под микроскопом не видны

0,283 0,306 0,309 0,287 0,305 0,312 0,26 0,277 0,286