Способ экстракционно-фотометрического определения железа Советский патент 1981 года по МПК C01G49/00 G01N21/27 B01D11/04 

Изобретение относится к аналитической химии, в частности к способам определения железа в водных растворах, и может быть применено для анализа природных и промышленных вод разной степени минерализации - атмо.сферных осадков, речных, морских вод п ромыише н ных ст о ков. Известен способ экстракционно-фотометрического определения железа в медных сплавах, включающий введение в пробу маскирующего агента-этилендиаминтетрацетата (ЭДГА), гидрокс ил амина ,(У1я восстановления Fe (Ml) в Fe{ll), аммиака для регулирования рН раствора, экстракцию железа раствором капроновой кислоты и oL,ct дипири дила в хлороформе в виде тройного комплекса железо (и) - дипиридилкапроната к последующее фотометричес кое определение железа 11. Недостатком данного способа является его относителько невысокая чувствительность (25-50 мкг/л). Кроме того необходимость введения маскирую щего агента - ЭДТА снижает полноту образования окрашенного комплекса, что в сочетании с использованием раз бавленного раствора капроновой кисло ты приводит к уменьшению коэффициента распределения и необходимости поддерживать высокие значения рН ( б), при КОТОРЫХ возможно протекание гнцролиза и соэкстракция других ионов, что приводит к ошибкам анализа. Использование значительных объемов разбавителя - хлороформа связано с возможным загрязнением анализируемых проб следами железа, содержащимися в хлороформе. Относительно невысокая константа экстракции тройного железодипиридил-капронатного комплекса приводит к необходимости работы с большим избытком дипиридила, что удорожает ангьлиз . Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является экстракционнофотометрический способ определения железа, включающий переведение в тройное комплексное соединение: железоо-фенантролин-бромфеноловый синий 2 . Однако подчинение наблюдается в интервале концентраций 0,6 6,0 мкг/10 мл или 60 - 600 мкг/л. Целью изобретения является увеличение чувствительности (снижение пределов обнаружения) и упрощение анализа на определение микросодержаний железа в водных растворах.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу экстракционно-фотометрического определения железа, включающему образование тройного окрашенного комплексного соедиfieHHH железо-о-фенантролин - органический реагент, в качестве органического реагента используют неразбавленную пеларгоновую кислоту, которая (Одновременно служит и реагентом и экстрагентом.

В предлагаемом способе использована высокомолекулярная пеларгоновая кислота. Использование неразбавленной кислоты позволяет исключить из схемы анализа лишний компонент - хлороформ и резко увеличить эффективность экстракции. Пеларгоновая кислота входит в структуру тройного комплекса

Ре(РНеп)э ( СОО); 6(СаН 7СООН и сочетает в .себе функции реагента и экстрагента одновременно.

Пеларгоновая кислота обеспечивает полное извлечение и определение железа при соотношении объемов органической и водной фаз - 20 мл к 500 мл, что приводит к 25-кратному обогащению исходных проб на стадии экстракции и конечного фотометрического определения железа и соответственно увеличивает чувствительность (снижает предел обнаружения) анализа.

Количество о-фенантролина, необходимое для образования окрашенного экстракционного комплекса, крайне незначительно (2-3 мг на единичный анализ, что в сочетании с низкой стоимостью пеларгоновой кислоты делает определение железа этим методом экономически эффективным .

Пример 1. К 500 мл бидистилированной воды, содержащей 3 мкг железа, добавляют 10 мл НСЕ марки О.С.4 и упаривают в термостойком стакане (для перевода всех форм железа в минерализованную форму) до объема в 400-450 мл. К охлажденной пробе добавляют 1 мл о-фенантролина (0,25%) и 3 мл 10%-го водного раствора солянокислого гидроксиламина и устанавливают значение оН разбавленным амМиаком на уровне около 6, что обеспечивает равновесное значени рН при экстракции около 4,3. Переносят пробу в делительную воронку на 1 л и экстрагируют 5 мин при энергичном встряхивании 20 мл пеларгоновой кислоты. После расслоения органическую фазу отделяют и центрифугируют для устранения мути. Измеряют на фотоколориметре оптическую плотность экстракта против экстракта холостой пробы (бидистилиоованная вода), прошедшей все этапы анализа, в кювете с толщиной поглощенного слоя 5 см с зеленым светофильтром. Результат, найденный по калибровочному графику, составляет 3,15 мкг. Средний из пяти

параллельных анализов результат составляет 3,08±0,18 мкг/0,5 л (результат дан с разбросом, равным среднеквадратичному отклонению единичного анализа).

Пример 2. К 500 мл морской воды (Бискайский залив) добавляют 10 мл НС1 марки О.С.4 и далее проводят анализ в соответствии с примером 1. Средний результат, полученный из 5 параллельных анализов, составляет (4,2 ± 0,24) мкг/л.

Пример 3. К 500 мл воды, вытопленной в кварцевой чашке из снега (пригород Ленинграда, март 1979 г добавляют 10 мл НС 1 марки О.С.4 и далее ведут анализ в соответствии с примером 1. Средний результат из пят параллельных анализов (6,3 ± 0,20) мкг/л.

Предлагаегьщй способ определения железа отличается высокой чувствительностью. Концентрационный предел обнаружения предлагаемого способа составляет величину 0,6 мкг/л, что позволяет применять способ для определения в крайне разбавленных растворах железа - вплоть до разбавлений 1 : 10 - 1 ч. железа на миллиард частей основы, а подчинение закону Бугера - Ламберта-Бера наблюдается в интервале 0,5-25 мкг/л.

Точность (воспроизводимость) способа характеризуют коэффициенты вариации единичного определения, которые не превышают 5% для содержаний железа на уровне 10-50 мкг/л и величину 10% при содержаниях железа на уровне 3-5 мкг/литр. Кажущийся молярный коэффициент погашения равен - 2,.5 - 10.

Таким образом, предлагаемый способ экстракционно-фотометрического определения железа обладает высокой чувствительностью, отличается хорошей воспроизводимостью и правильностью и может быть рекомендован в качестве простого и быстрого метода определения микросодержаний железа в природных и промышленных водах. Способ отличается высокой селективностью. Образованию окрашенного комплекса ферроин-иона с пеларгоновой кислотой мешает 100-кратный избыток меди, никеля или кобальта. В природных и сточных водах такого соотношения элементо-в практически не наблюдается, следовательно, метод можно считать полностью селлективным по отношению к анализу данных объектов .

Формула изобретения

Способ экстракционно-фотометрического определения железа, включающий его переведение в тройное комп5 8809896

лексное соединение: железо - о-фенан-Источники информации,

тролпн - органический реагент, о т -принятые во внимание ПРИ экспертизе

личающийся тем, что, с1. Пятницкий М.В., Сухан В.В.,

целью снижения предела обнаруженияГриценко Е.Н.Журнал аналитической

и упрощения анализа, в качестве ор-химии, 25, 1970,с.1949,

ганического реагента использу - , 2. Тананайко М.М., Горенштейн неразбавленную пеларгоновую кисло- Украинский химический журнал,

ту.т. 43, вып. 12, 1977, с. 1319.