Способ определения рутения

 

Использование: извлечение рутения из природных и сточных вод аффинажного производства. Сущность изобретения: способ определения рутения основан на сорбции его соединений в степенях окисления +3, +4, +6, +8 из растворов с концентрацией HCl 1 - 2 моль/л в динамическом режиме силикагелем, модифицированным бензоилтиомочевиной. Количество рутения определяют путем измерения диффузного отражения образцов сорбента с образовавшимися на его поверхности координационными соединениями. 1 табл.

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано в практике анализа природных и сточных вод, технологических и других рутенийсодержащих растворов.

Известен способ фотометрического определения рутения при помощи тиомочевины [1] Способ включает следующие стадии: переведение рутения в хлориды обработкой пробы концентрированной НС1; введение этанола и 10%-ного водного раствора тиомочевины; нагревание раствора на водяной бане при 85^oC в течение 15 мин; охлаждение; фотометрирование раствора при 620 нм.

К недостаткам способа можно отнести невысокую чувствительность определения, малый диапазон определяемых содержаний 2 15 мкг/мл.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ определения рутения с 1,10-фенантролином [2] Способ предусматривает последовательные стадии: введение в солянокислый раствор реагента; приливание раствора гидроксиламина и NaCl; доведение pH раствора до 5,8-8,0 при помощи NaOH и объема до 20 мл; добавление сульфокатионообменника на основе кремнезема;
сорбцию;
отделение, промывку и высушивание сорбента;
измерение люминесценции;
определение содержания рутения по градуировочному графику.

К недостаткам способа можно отнести малый диапазон определяемых содержаний, многостадийность, возможность анализа лишь солянокислых растворов.

Данный способ выбран в качестве прототипа.

Цель изобретения расширение диапазона определяемых содержаний, упрощение и унификация определения.

Поставленная цель достигается тем, что исследуемый раствор, содержащий рутений в степенях окисления III, IV, VI, VIII в среде HCl, H₂SO₄ или водном растворе подкисляют раствором HCl до 1 2 моль/л и пропускают через колонку, заполненную сорбентом кремнеземом, химически модифицированным производными тиомочевины, например бензоилтиомочевиной (БТМ) со скоростью 0,2 1,0 мл/мин. Колонку промывают дистиллированной водой, сорбент высушивают и измеряют диффузное отражение образца при 580 гм. Содержание рутения рассчитывают по градуировочному графику.

Сущность способа заключается в том, что силикагель, модифицированный бензоилтиомочевиной, количественно сорбирует рутений из водных растворов с образованием на поверхности сорбента окрашенного в коричневый цвет координационного соединения Ru-БТМ. Сорбция протекает быстро и количественно, что позволяет вести процесс в динамическом режиме. Стадии комплексообразования предшествует восстановление рутения до степени окисления +3, поэтому исходная степень окисления рутения не имеет значения. Процесс сорбции модифицированными кремнеземами эффективен и при очень малых содержаниях определяемого элемента в растворе. Предел обнаружения рутения 2 мкг на 0,1 г сорбента. Диапазон определяемых содержаний 4 3000 мкг / 0,1 г сорбента. Интенсивность окрашивания сорбента после сорбции служит аналитическим сигналом для определения содержания рутения в пробе. Для этого снимаются спектры диффузного отражения образцов сорбента с нанесенным рутением и определение завершается измерением максимального отражения, в данном случае при 580 нм. Скорость пропускания исследуемого раствора через колонку с сорбентом подобрана экспериментально с учетом полноты сорбции. Увеличение скорости потока жидкости приводит к снижению извлечения рутения, снижение скорости ниже 0,2 мл/мин влечет за собой лишь необоснованное увеличение времени анализа. Кислотность раствора, из которого проводят сорбцию, также выбрана экспериментально на основании зависимости эффективности сорбции от pH раствора. Как снижение, так и увеличение кислотности раствора приводит к снижению процента извлечения металла.

Пример 1 (прототип). К 1 мл раствора, содержащего 2 мкг рутения, приливали 2 мл 2 · 10^-8 М раствора 1,10-фенантролина в HCl, 2 мл 1 М раствора гидроксиламина в HCl, 2 мл 1,2 М раствора NaCl и доводили pH до 6,0 раствором NaOH. Доливали воду до общего объема 20 мл и добавляли 100 мл сульфокатионообменника на основе кремнезема. Сосуд встряхивали при 98±1^oC 3 мин, раствор сливали, промывали и высушивали сорбент. Содержание рутения определяли, измеряя интенсивность люминесценции на поверхности сорбента. Найдено 2,0±0,1 мкг рутения (n 5, P 0,95).

Пример 2 (предлагаемый способ). Раствор объемом 100 мл, содержащий 0,2 мкг/мл рутения, подкисляли раствором HCl до ее концентрации 1 2 моль/л и пропускали через колонку, заполненную силикагелем, химически модифицированным бензоилтиомочевиной, со скоростью 0,5 мл/мин. По завершению процесса сорбции сорбент промывали водой и высушивали на воздухе. На приборе Спектротрон измеряли величину диффузного отражения образца сорбента с рутением при 580 нм. По градуировочному графику находили содержание рутения в образце, составившее 18,5±1,7 мкг (n 5, P 0.95).

Данные о результатах определения рутения при других значениях скорости пропускания раствора и кислотности среды приведены в таблице.

Пример 3 (предлагаемый способ). Раствор объемом 100 мл, содержащий 2500 мкг рутения, подкисляли раствором HCl и проводили сорбцию, как описано в примере 2. После фотометрирования при 580 нм найдено на сорбенте 2580±120 мкг (n 5, P 0,95).

Таким образом, по сравнению с прототипом предлагаемый способ позволяет расширить диапазон определяемых содержаний: в растворе доля сорбции может быть от 4 до 3000 мкг рутения на 0,1 г сорбента. Химическая формула существования рутения в растворах не имеет значения, т.е. способ универсален. По сравнению с прототипом способ позволяет упростить определение, исключив ряд последовательных стадий введения реактивов, корректировки pH, кипячения. Кроме того, для образования на поверхности сорбента окрашенного соединения не требуется дополнительного введения комплексообразователя.

Формула изобретения

Способ определения рутения, включающий добавление к анализируемому раствору хлорсодержащего реагента, приведение раствора в контакт с сорбентом на основе кремнезема, регистрацию аналитического сигнала на поверхности сорбента, отличающийся тем, что в качестве хлорсодержащего реагента используют раствор HCl, добавление HCl осуществляют до концентрации 1 2 моль/л, приведение в контакт с сорбентом осуществляют путем пропускания через него раствора со скоростью 0,2 1,0 мл/мин, в качестве сорбента используют силикагель, модифицированный бензоилтиомочевиной, регистрацию аналитического сигнала осуществляют фотометрированием.

РИСУНКИ

Рисунок 1