Способ определения кобальта в воде Советский патент 1993 года по МПК G01N21/76 

Изобретение относится к аналитической лимии и касается определения кобальта при содержании его в растворе 0,01-10 мкг/л, что может быть использовано при анализе вод различных категорий: природной, питьевой и сточной.

Цель изобретения - повышение чувствительности определения Со.

Цель достигается тем, что в способе ХЛ определения С0 путем предварительного его концентрирования, отделения от мешающих ионов и последующей обработки щелочным раствором органического реагента сорбционное концентрирование осуществляют на силикагеле Л 40/100 в виде хелата с пиридилазонафтолом (ПАН) с последующей десорбцией и минерализацией, а в качестве органического реагента используют 4-диэтиламинофталгидразид (ДЭАФГ).

Использование предлагаемого способа определения кобальта в воде дает положительный эффект по сравнению с известным способом, выражающийся в повышении чувствительности определения С0 в 10 раз (предел обнаружения кобальта составляет 0,01 мкг/л вместо 0,1 мкг/л по прототипу).

Оптимальные условия определения кобальта:

Сорбент-силикагель Л 40/100 Chemapol для хроматографии

00

о о со го

00

СЛАН (1,5-4,0).

рН сорбции СДЭАФГ (1-Ю)

моль/л

моль/л

рН хемилюминесцентного измерения 12,2-ТОК растворяют в 5 мл бидистиллята, В пер12,4

Градуировочный график линеек в интервале концентраций Со 0,01-10 мкг/л. Чувствительность определения Со в воде 5 составляет 0,01 мкг/л.

Таким образом, отличительным признаком предлагаемого способа является то, что предварительное отделение и концентриро- вание Со осуществляется при рН 4-6 немо- 10 дифицированным силикагелем Л 40/100 в виде его хелата с ПАН с последующим под- кислением раствора НСд до 0,5 М ее концентрации и элюированием смесью 6 М HCI : ацетон 1:1, а ХЛ определение проводят 15 обработкой полученного раствора щелочным раствором ДЭАФГ,

Использование ДЭАФГ в сочетании с сорбционным концентрированием Со немодифицированным силикагелем Л 40/100 в 20 виде хелата с ПАН с последующей десорбцией и минерализацией для определения Со.

ХЛ определение проводят как правило с использованием двух кювет емкостью 20 25 мл, В первую из них вносят раствор 4-диэти- ламинофталгидразида, КОН и бидистиллят исходя из общего объема реакционной смеси 5 мл. Во вторую кювету вводят аликвоту анализируемого раствора и добавки стандартно- 30 го раствора Со. Содержимое второй кюветы вносят в первую, перемешивают и измеряют максимальную интенсивность свечения через 5 с помощью ФЭУ-19 А.

Предварительную сорбцию Со осущест- 35 вляют из объема 50-500 мл, навеска силика- геля 0,1 г, коэффициент распределения D п -105.

Для десорбции хелата кобальта с поверхности силикагеля используют элюирую- 40 щий раствор - смесь 6 М HCI: ацетон 1:1.

Изобретение иллюстрируется следую-. щими примерами.

П р и м е р 1. К пробе воды (50-500 мл), подкисленной соляной кислотой до рН 5 по 45 универсальной индикаторной бумаге, прибавляют 2 мл М этанольного раствора 1-(2-пиридилазо)-2-нафтала (ПАН), 0,1 г силикагеля Л 40/100 и перемешивают на магнитный мешалке в течение 30 мин. К 50 раствору прибавляют HCI ОСЧ. до общей концентрации ее 0,5 М и перемешивают еще 15 мин. Раствор фильтруют через бензольный фильтр, промывают сорбент на фильтре бидистиллятом и десорбируют Со 5 55 мл смеси 6 М HCI: ацетон 1:1. Полученный раствор выпаривают на электрической плитке до влажных солей, обрабатывают смесью 2 капель НМОз ОСЧ. и 1 капли Н202 30%-ной и снова выпаривают. Сухой оставую кювету для измерения хемилюминес- ценции помещают 0,1 мл М ДЭАФГ, бидистиллят исходя из общего объема реакционной смеси 5 мл, 0,1 мл 1 М КОН; во вторую кювету - 0,5 мл анализируемого раствора и 0,1 мл М стандартного раствора СО +. Содержимое второй кюветы вносят в первую и измеряют оптимальную интенсивность свечения через 5 с.

Содержание Со находят по градуировоч- ному графику, построенному в координатах - интенсивность свечения - концентрация кобальта. Линейность градуировочного графика соблюдается до концентрации Со 10 мкг/л. Чувствительность способа составляет 0,01 мкг/мл Со.

Примеры 2-5. Обоснование выбора сорбента.

К пробе воды (50-500 мл), подкисленной соляной кислотой до рН 5, прибавляют все растворы, как в примере 1, кроме силикагеля Л 40/100, вместо которого вносят 0,1 г силикагеля Л 5/40, Л 40/100 (Chemapol), ка- тиониты КУ 2, КУ 23, сорбенты АВ 17, полисорб 1 и тефлон соответственно и перемешивают на магнитной мешалке, как в примере 1. Далее проводят все операции, как в примере 1. Содержание Со находят по градуировочному графику. Результаты представлены в табл.1.

Из табл. 1 видно, что силикагель Л 5/40 и Л 100/400 обладают невысокой сорбцион- ной емкостью, это приводит к уменьшению линейной сорбции до 5 мкг Со. Сорбенты АВ-17, полисорб-1, тефлон не сорбируют хе- лат кобальта. Катиониты КУ-2, КУ-23 характеризуются неоднородностью сорбции и сложностью элюирования.

Примеры 6-19. Обоснование интервала рН сорбции хелата Со.

К 100 мл раствора, содержащего определенное количество Со2+ (табл.2), прибавляют HCI до рН 1; 2; 3; 4; 5 или NaOH до рН 6; 8 (контроль осуществляют рН-метром рН- 340), вводят 2 мл 10 М этанольного раствора ПАН, 0,2 г силикагеля Л 40/100 и перемешивают на магнитной мешалке в течение 30 мин, Раствор фильтруют через беззольный фильтр, промывают сорбент на фильтре бидистиллятом, высушивают и измеряют спектры диффузного отражения на спектрофотометре Specord M- 40, Я 620 нм и рассчитывают процент сорбции. Результаты представлены в табл.2.

Из табл.2 видно, что оптимальным для сорбции Со является интервал рН 4-6. При рН 7 уменьшается стабильность самого сорбента, что ограничивает надежность способа анализа.

вую кювету для измерения хемилюминес- ценции помещают 0,1 мл М ДЭАФГ, бидистиллят исходя из общего объема реакционной смеси 5 мл, 0,1 мл 1 М КОН; во вторую кювету - 0,5 мл анализируемого раствора и 0,1 мл М стандартного раствора СО +. Содержимое второй кюветы вносят в первую и измеряют оптимальную интенсивность свечения через 5 с.

Содержание Со находят по градуировоч- ному графику, построенному в координатах - интенсивность свечения - концентрация кобальта. Линейность градуировочного графика соблюдается до концентрации Со 10 мкг/л. Чувствительность способа составляет 0,01 мкг/мл Со.

Примеры 2-5. Обоснование выбора сорбента.

К пробе воды (50-500 мл), подкисленной соляной кислотой до рН 5, прибавляют все растворы, как в примере 1, кроме силикагеля Л 40/100, вместо которого вносят 0,1 г силикагеля Л 5/40, Л 40/100 (Chemapol), ка- тиониты КУ 2, КУ 23, сорбенты АВ 17, полисорб 1 и тефлон соответственно и перемешивают на магнитной мешалке, как в примере 1. Далее проводят все операции, как в примере 1. Содержание Со находят по градуировочному графику. Результаты представлены в табл.1.

Из табл. 1 видно, что силикагель Л 5/40 и Л 100/400 обладают невысокой сорбцион- ной емкостью, это приводит к уменьшению линейной сорбции до 5 мкг Со. Сорбенты АВ-17, полисорб-1, тефлон не сорбируют хе- лат кобальта. Катиониты КУ-2, КУ-23 характеризуются неоднородностью сорбции и сложностью элюирования.

Примеры 6-19. Обоснование интервала рН сорбции хелата Со.

К 100 мл раствора, содержащего определенное количество Со2+ (табл.2), прибавляют HCI до рН 1; 2; 3; 4; 5 или NaOH до рН 6; 8 (контроль осуществляют рН-метром рН- 340), вводят 2 мл 10 М этанольного раствора ПАН, 0,2 г силикагеля Л 40/100 и перемешивают на магнитной мешалке в течение 30 мин, Раствор фильтруют через беззольный фильтр, промывают сорбент на фильтре бидистиллятом, высушивают и измеряют спектры диффузного отражения на спектрофотометре Specord M- 40, Я 620 нм и рассчитывают процент сорбции. Результаты представлены в табл.2.

Из табл.2 видно, что оптимальным для сорбции Со является интервал рН 4-6. При рН 7 уменьшается стабильность самого сорбента, что ограничивает надежность способа анализа.

Примеры 20-23. Иллюстрируют возможность отделения Со от ионов железа (III), меди (II), никеля (II), цинка (II) при содержании их в растворе на уровне ПДК.

К 100 мл раствора, содержащего 50 мкг Fe3+, Cu2+, Ni2+, Zn2 и 3; 5; 10 мкг Со соответственно, подкисленного, как в примере 1, прибавляют 2 мл М этанольного раствора ПАН, 0,2 г силикагеля Л 40/100 и перемешивают на магнитной мешалке в течение 30 мин. К раствору прибавляют HCI ОСЧ. до общей концентрации ее в растворе 0,5 М и перемешивают еще 15 мин. Раствор фильтруют через беззольный фильтр, промывают сорбент на фильтре бидистиллятом, высушивают и измеряют спектры диффузного отражения на спектрофотометре Specord М-40, 1 620 нм,

Результаты представлены в табл.3.

Таким образом, из табл.3 видно, что используемый прием подкисления раствора HCI до 0,5 М концентрации позволяет избирательно сорбировать кобальт в присутст- вии Fe3+, сЛ N, Zn2+.

Примеры 23-29, Обоснование оптимальной концентрации ПАН.

К 100 мл 1,7 М раствора Со, подкисленного соляной кислотой до рН 5 по универсальной индикаторной бумаге, прибавляют М ПАН: 0,2; 0,5; 1,0; 2,0; 3,0; 4,0 мл соответственно. Вводят 0,2 г силикагеля и выполняют все операции, как в примерах 1-19, Результаты представлены в табл.4.

Из табл.4 видно, что оптимальным для определения Со являетсяСПАН 1,5 КУ М.

Примеры 30-36 (табл.5). Обоснование концентрационного интервала диэтилами- нофталгидразида (ДЭАФГ).

К пробе воды добавляют все компоненты, как .в примере 1, перемешивают, раствор фильтруют, промывают и десорбируют Со элюэнтом. Полученный раствор выпаривают на электроплитке, обрабатывают смесью Н МОз и Н202, как в примере 1. Сухой остаток, полученный после выпаривания, растворяют в 5 мл бидистиллята. В первую кювету помещают все реактивы, как в примере 1, кроме раствора ДЭАФГ, который вносят в количестве 10 6; 5 КГ6; КГ5; 3 5- 1 КГ4; 5 М. Во вторую кювету помещают все компоненты, как в примере 1. Содержимое второй кюветы вносят в первую и измеряют

максимальную интенсивность свечения. Содержание Со находят по градуировочному графику. Результаты представлены в табл.5. Из табл.5 видно, что оптимальным для

определения Со является интервал концентраций 4-диэтиламинофталгидразида (1-10) -10-5М.

В табл.6 представлена зависимость чувствительности определения Со от рН хемилюминисцирующего раствора.

Из табл.6 видно, что оптимальным для определения Со в воде является интервал рН 12,2-12,4.

В табл.7 представлены результаты обработки результатов определения Со в стандартных растворах.

Из табл.7 видно, что предлагаемый способ обладает достаточно высокими точностью и воспроизводимостью.

В табл.8 приведены результаты определения Со в питьевой воде.

Для проверки правильности полученных результатов применили метод внутреннего стандарта (введено-найдено), а также

спектрофотометрический метод с нитрозо- р-солью.

Из табл.8 видно, что результаты, полученные двумя независимыми способами, удовлетворительно совпадают.

Практическое использование предлагаемого способа позволяет существенно упростить анализ объектов, содержащих микроколичества кобальта, и повысить надежность получаемых результатов.

Формула изобретения Способ определения кобальта в воде с использованием концентрирования его из воды сорбентом десорбции с последующей обработкой щелочным раствором органического реагента и измерением хемилюминесценции, о т- личающийся тем, что, с целью повышения чувствительности определения, концентриро- вание осуществляют введением в анализируемую пробу при рН 4-6(1,5-4,0) М раствора 1-(2-пиридилазо) -2-нафтола, немодицифиро- ванного силикагеля Л 40/100 с последующим подкислением соляной кислоты до общей ее концентрации 0,5 М, фильтрованием, десорбцией кобальта, выпариванием, минерализацией десорбата и определением кобальта в сухом остатке обработкой (1-10) М раствором 4-диэтиламинофталгидразидом при рН 12,2-12,4.

Таблица 1

Использование: в области аналитической химии при анализе вод различных категорий. Сущность изобретения состоит во введении в пробу немодифицированного силикагеля Л 40/100 при рН 4-6(1,5-4,0) М раствора 1-(2-пиридилазо)-2-нафтола с последующим подкислением соляной кислотой до общей ее концентрации 0,5 М, десорбцией и минерализацией и определением кобальта в остатке обработкой 4-диэтиламинофталгидразидом в концентрации (1-10) -10 М и обработку ведут при рН 12,2-12,4 . 8 табл. ел С

Таблица 2

Результаты изучения зависимости сорбции кольбата в виде хелата с ПАН от рН раствора. СПАН 2 10 5M;Vnpo6bi 100 мл; msiO2 0,2 г ( ,95 )

3+

.2+

Результаты изучения сорбции Со в присутствии 50 мкг Fe , Си , Ni , Zn

„2

v5.

СПАН 2 -Юм; Упрбы 100мл; msiO2 0,2 г ( ,95)

Таблица 3

3+

.2+

, Си , Ni , Zn

„2+

Таблица 4

Результаты изучения зависимости сорбции хелата кобальта от концентрации ПАН. Ссо 1,7 Vnpo6bi 100 мл; ,2 г (, ,95 )

-5

Влияние рН раствора на чуствительности определения Со СДЭАФГ 2 10 м

Таблица 5

Таблица 6

-5

м

Таблица 7

Таблица 8