Способ определения меди в воде

 

Изобретение относится к способам определения меди в водах сорбционным концентрированием , элюированием раствором органического реагента и последующим фотометрированием , Цель - повышение чувствительности анализа. Предложенный способ определения меди состоит в сорбции ионов меди (II) на кремнеземе, содержащем на поверхности привитые иминодиуксусные группы в количестве 0.29-0,525 групп/нм2. и последующем элюировании меди раствором тиокетона Михлера в присутствии 0,015-0,15 М додецилсульфата натрия. Наличие хелатообразующих иминодиуксусных групп на поверхности кремнезема позволяет проводить количественную сорбцию ионов меди при достаточно низком ее содержании в растворах. Предложенный способ позволяет повысить чувствительность в 20 раз до 0,1 мкг/л, а также избирательность анализа. Мешает практически только платина . 1 з.п.ф-лы, 1 ил.,6 табл. Ј

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G О! N 1/23, .:. /22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ только платина (IV) (21) 4702479/26 (22) 24.04.89 (46) 07.10,91.Бюл.¹ 37 (71) Институт коллоидной химии и химии воды им.А.В,Думанского (72) А,Т.Пилипенко, Г.С.Мацибура, В.О.Рябушко, В.А.Тертых, С.С,Котляр и В.В,Янишпольский (53) 543,062(088.8) (56) Патент ГДР

М 241961, кл. G 01 N 31/22, 1987, (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕДИ В BOА (57) Изобретение относится к способам опре- . деления меди в водах сорбционным концентрированием, элюированием раствором органического реагента и последующим фаИзобретение относится к способам определения меди, основанным на сорбционном концентрировании, образовании окрашенного соединения с органическим реагентом, и может быть использовано для определения меди в питьевых и поверхностных водах, а также в деионированной воде.

Целью изобретения является повышение чувствительности анализа.

На чертеже приведены графики, поясняющие предлагаемый способ.

Для достижения поставленной цели предложен способ определения меди в водах, состоящий в концентрировании ионов меди на кремнеземе, содержащем на поверхности привитые иминодиуксусные группы в количестве 0,29-0,525 групп/нм, обработ2 ке сорбента с медью раствором тиокетона

Михлера в присутствии 0,015-0,15 M додецилсульфата натрия (ДДС) при рН 5-7 с по. Ж, 1682866 А1 тометрированием, Цель — повышение чувствительности анализа. Предложенный способ определения меди состоит в сорбции ионов меди О I) на кремнеземе, содержащем на поверхности привитые иминодиуксусные группы в количестве 0,29-0,525 групп/нм2, и последующем элюировании меди раствором тиокетона Михлера в присутствии

0,015-0,15 М додецилсульфата натрия. Наличие хелатообразующих иминодиуксусных групп на поверхности кремнезема позволя ет проводить количественную сорбцию ионов меди при достаточно низком ее содержании в растворах, Предложенный способ позволяет повысить чувствительность в

20 раз до 0,1 мкг/л, а также избирательность анализа. Мешает практически только платина. 1 з,п,ф-лы, 1 ил., 6 табл. следующей регистрацией оптической плотности окрашенного раствора.

Образование окрашенного соединения меди с тиокетоном происходит в присутствии аскорбиновой кислоты, которая необходима для восстановления меди (И} до меди (I). Медь (II) не образует окрашенного соединения с реагентом. В этих условиях определению меди с тиокетоном Михлера мешает

Высокая чувствительность и избирательность используемого в качестве элюента тиокетона Михлера реализуются при образовании окрашенного комплекса меди с реагентом в среде додецилсульфата натрия. Введение анионного ПАВ в систему приводит к повышению предела обнаружения фотометрической реакции. Кроме того, введение ПАВ в систему способствует повышению прочности комплекса и мешающее влияние многих комплексообразователей

1682866

10 том

30 .. Ь, .ь

Г,,Г

Аь (оксикислоты, B том числе гуминовые кислоты, галогенид — ионы, тиомочевина) проявляется при концентрациях значительно больших, чем в среде органических растворителей. Так, например, GK(:BëBT-ион оказывает заметное влияние (по.ревность определения

>10;4) на определение меди с тиокетоном

Михлера В ВОднО-диметилформамидной среде при концентрации 5 мг/л, а В среде

ДДС только при концентрации 1 r/ë.

Эффективное действие ДДС проявляется только при использовании в качестве элюента тиокетона Михлера (табл,1), Предлагаемые параметры определения меди (количество иминодиуксусных групп на поверхности кремнезема, концентрация додецилсульфата натрия, рН среды, . Выбраны из условий, обеспечивающих высокую чувствительность г ри Высокой точности (табл,2, nr-имеры 1-11), Как Видно из табл,2 (примеры 1-3), оптимально ) количество иминодиуксусных групп на поверхности кремнезема составляет 0,29-0,52 груг.п/нм . Закреплен .пе большего числа комглексообразук)щих рупп HB поверхности представляеттрудно

Выполнимую зада-vj, а наличие меньшего числа BTN),". групп п1:иводит к понижению точности определения и н повышени с предела обнаружения (табл,2, примеры 2 и 13).

Оптимальная концентрация додецилсул ьфЭТа натрия в рВС гв : ре -l(lloBTB CGCTBI3Bß8T

0,015-0,15 M (табл.2, примеры 4-8). При концентоации ДДС них(е 0,015 Ч не достигается необходимый предел обна1)ужения, Про (табл,2, примеры 14 15), а концентрацию

ДДС В pacieop8 5oriее 0,15 M создать не представляется возможным, так как уже та1(ОЙ 1эаствор являет )я г)эактически HBcLI ьценным при камне(ной температур(., Оптимальная кисл()тность раствора элк)ата ссставляет 5-7 (табл,2, примеры 4-7). "ipN кислотности раствора Выше и ниже этих

3i-1а 49HN!3 Н8 Достига(гся необхоьЦ)}мыЙ ПрД (табл.2, примеры 16 191 и понижаетсЯ roll ность определения, Об1зазование ксмпле(..са меди с тиокетоном $4N (леоа прои хоци l. в присутствии аскорбиновой кислоты, которая необходима ДЛЯ BoccTBHGÂËBHNB меди (j 1) До меди (О, д TBi(N)(условиях проведения реакции Все исны металлов, име,о(цие общие интервалы рН определения с ТКЫ (палладий (11), платина (j 1)., золото (И 1), ()3 у-,ь (1, I i), cepeopo (1), ВОССТВНВВЛИВВЮ (; A ДО ЭЛ8М8НТН ОГ(Ь СОСТОЯ" ноя и Н8 ВзаимоДействуют с р8аг8HTGM. Платина (iY) в присугствии аскорбиновой кислоты В(ьсстанавп .Вается до плаil4Hb, (j i! которая об!)азует с ТЕМ окрашенный комп"

Л8КС. )ь:НЭКО раВНОВ 3СИ8 В ТОКОЙ СИСТЕМ! устанавливается только ч81)ез 2 ч. Завис .ь" мость чувствительности и точности определения меди от присутствия в воде посторонних ионов металлов представлена в табл.3.

Как видно из представленных данных, определение меди в присутствии цинка, кадмия, алюминия, кобальта, железа, свинца и серебра можно проводить с достаточно Высокой точностью предлагаемым способом, несмотря на то, что все указанные элементы сорбируются на поверхности сорбента, но не десорбируются предлагаемым элюенПроведенные исследования показали, что химико-аналитические свойства ТКМ можно значительно улучшить, если проводить реакции комплексообразования в среде ПАВ. Наибольший эффект достигается при введении в систему ДДС.

Если в среде водно-органических растворителей медь (1) взаимодействует в широкой области рН (в водно-диметилформамидной среде оптимальное рН 3-1О, табл,1), то в среде ДДС интервал рН значительно уже, оптимальный интервал рН 5-7, Стабильность во времени растворов комплекса меди (1) с TKM В среде ДДС значительно выше, чем в водно-органических растворителях.

Если в первом случае ОПтическая плотность окрашенных растворов не изменяется в течение 1 ч, то во ьтором — в течение только

10-15 мин.

В мицеллярных растВОрах ПАВ медь (i) и тиокетон Михлер" реагируют в мольном отношении 1:4. В таком же соотношении взаимодействует медь (i) ñ TKM при экстракции высшими спиртами и смешанным растворителем хлороформ-бутанол (табл.1), в отличие от водно-органических сред, где соотношение медь (1): TKM равно 1:2, Таким образом, в мицеллярных растворах ДДС реагируется максимально возможно для меди (i) координационное число, равное 4, что связано с влиянием мицелл ПАВ на состояние иона металла в растворе, который в мицеллярных pBcTBGpBx ДДС pocTBTG HG изолирован от окружающей среды, что исключена возможность координации им молекул воды или растВорителя.

Увеличение числа координированных молекул реагента в составе комплекса меди (i) с TKM в мицеллярных растворах ДДС приводит к повышению малярного коэффициента поглощения комплекса, а следовательно, и к повышени)о чувствительности фотометрической реакции. Введение ДДС в систему приводит и к повышению контрастности реакции. Если в водно-диметилформамидной среде Ь). равно 35 нм, то в присутствии

ДДС 90 нм . ЛЯ. — разность между максиму1682866

Табл ица1 мом поглощения комплекса и реагента).

Большая величина М (> 60 нм) является очень ценным свойством фотометрического реагента. Высокая контрастность увеличивает точность инструментальных измере- 5 ний.

Кроме того, введение ДДС в систему медь (I) — ТКМ способствует повышению прочности комплекса и мешающее влияние многих комплексообразователей (оксикис- 10 лоты, в том числе гуминовые кислоты, галогенид-ионы, тиомочевина) проявляется при концентрациях значительно больших, чем в среде органических растворителей. Так, оксалат-ион оказывает заметное влияние на 15 определение меди с ТКМ в водно-диметилформамидной среде при концентрации 5 мг/л, а в среде ДДС только при концентрации 1 r/ë.

Проведенные исследования показали, 20 что введение катионных ПАВ (цетилпиридиний хлорида, iL- децилпиридиний хлорида и др.) в систему медь (!) — TKM не оказывает влияния на оптическую плотность растворов, Незначительное влияние оказывает 25 введение неионогенных ПАВ (ОП-7, ДС-10 и др.), а более сильное влияние оказывает введение анионных ПАВ (волгонат). Наибольший эффект достигается при введении додецилсульфата натрия (см. чертеж). 30

Пример 1. 200 мл бидистиллированной воды с различным содержанием меди (введенным) пропускают со скоростью 0,02 мл/с через хроматографическую колонку, заполненную сорбентом, Затем через слой 35 сорбента с медью пропускают раствор реагента со скоростью 0,02 мл/с, Элюат перемешивают и измеряют оптическую плотность раствора на спектрофотометре "Specol-10" при 3 =540 íì в кюветах с 1=5см(см, табл.4). 40

Пример 2, 100 мл речной воды пропускают со скоростью 0,06 мл/с через хроматографическую колонку, заполненную сорбентом. Через слой сорбента с медью пропускают раствор реагента со скоростью 45

0,02 мл/с, Элюат перемешивают и измеря-. ют оптическую плотность раствора на спек-. трофотометре Ыресо!-10" при A =- 540 нм в кюветах с l=5 см (см, табл.5).

П р и м e p 3. 50 мл водопроводной воды пропускаю-. са скоостью 0,1 мл/с через хроматографическ ..: колонку. -аполненную сорбентом. Через -.. àé сорбента с медью пропускают раствор реагента со скоростью

0,02 мл/с. Элюат перемешивают и измеряют оптическую плотность раствора на спектрофотометре "Яресо -lÎ" при il = 540 нм в кюветах с l=5 см (см, гэбл.б), Дан н ые табл. 5 и 6 подтверждают п реимущества предложенно. о способа определения меди в водах по ср ..:.;нению с прототипом.

Использование преяоженного способа позволяет повысить чувствительность определения меди в воде, что характеризуется снижением предела обнаружения в 500 раз с 50 до 0,1 мкг/л. Кроме того, высокая чувствительность определения меди предложенным методом сочетается с высокой селективностью (табл.3).

Предлагаемый способ позволяет повысить чувствительность определения меди в

20 раз с 2 до 0,1 мкг/л, Высокая чувствительность и избирательность определения меди предложенным способом позволит Широко и эффективно использовать его для контроля содержания меди в водах различного типа.

Формула изобретения

1. Способ определения меди в воде, включающий концентрирование на "îðáåíòå, содержащем иминодиацетатные группы, элюирование раствором органического реагента и количественную регистрацию фотометрированием полученного раствора, о т л ич а r шийся тем, что, с целью повышения чувствительности анализа, в качестве сорбента используют кремнезем с привитыми иминодиацетатными группами в количестве

0,29-0,52 групп/мм, а элюента - раствор г тиокетона Михлера в присутствии 0,0150,15 М раствора додецилсульфата натрия, 2. Способ по п,1, от л и ч а ю шийся тем, что в элюат добавляют аскорбиновую кислоту до рН среды 5-7.

3682866

Табли4а2

Н4Е я ДД

0,0

0,0

0,0

О,О

О,О

0,0

0,0

0,1

О,(О,(ОА

0,О

0,О

О,О

О,(О,(О,(0,(О,О

Таблица 3

Опыт, Содерхание разпичнык элементов в пробе> мкг/л (с. ) z I cd ) ьь ) ь. ) >, ) ь.

Относительная погревность> I

Найдено

j меди, Ag мк г/л

>ь

I О > 5 0,5

? 1,0 1,0

3» 5 0 5>0

0,47

1,О

2,0

О 5

0,5 0,5 0,5

1,О 1,О 1,О

5,0 5,0 5,0

0>95

4,0

2,0

1,0

5,20 4

20,0

10> 0

5,0

4 5,0

5 0,5

10,0 4,80

О, 54 8

50 0

> Лри исследовании влиянии различнын элементов (кроме серебра) на сорбционно-фотометрическое определение меди используют стандартный образец вод СОВ-3, содерхащий медь, цинк> кадмий> алюминий, кобальт, никел>ь хелеэо и свинец, вводя различное.его количество в бидистиллированную воду.

1682866

Таблица4

Таблица5

01

Ос

Составитель Г. Цой

Техред М.Моргентал

Корректор B. Гирняк

Редактор A. Мотыль

Заказ 3406 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35,.Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101