Способ фотометрического определения нитритов в жидкой среде
Владельцы патента RU 2265828:
Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова Российской академии наук (RU)
Изобретение относится к аналитической химии. Способ включает взаимодействие нитритов с композицией хромогенных аналитических реагентов и последующую оценку концентрации нитритов по градуировочному графику зависимости оптической плотности раствора от концентрации. В качестве хромогенных аналитических реагентов используют 3-гидрокси-7,8-бензо-1,2,3,4-тетрагидрохинолин в сочетании с 2-аминобензойной, либо с 4-аминобензойной, либо с сульфаниловой кислотой, либо с сульфаниламидом. Реагенты закрепляют на бумажном носителе, который помещают в фотометрируемый раствор поперек светового потока. Технический результат - сокращение времени анализа, упрощение и улучшение условий испытаний. 4 ил., 2 табл.
Изобретение относится к аналитической химии, в частности к способам определения концентрации нитритов с помощью фотоколориметра, и может быть использовано для количественного определения нитритов в водных средах, а также в сточных водах, образующихся при нейтрализации ракетных окислителей на основе азотной кислоты.
Способы фотометрического определения нитритов в растворах основаны на образовании азосоединений (И.М.Коренман. Фотометрический анализ. Методы определения органических соединений. М.: Химия, 1975, с.58). К недостаткам этих способов относятся необходимость приготовления растворов аналитических реагентов и громоздкость применяемых фотометров.
Наиболее близким аналогом способа фотометрического определения нитрита по технической сущности является фотометрический метод, основанный на восстановлении нитрита сульфаниловой кислотой, 1-нафтиламином или НЭД, и последующее фотоколориметрическое определение образующегося в растворе окрашенного продукта на фотометре (прототип). Общее время проведения анализа составляет 40 минут. (Унифицированные методы исследования качества вод. Часть 1. Методы химического анализа вод. // Совещание руководителей водохозяйственных органов. М.: Изд. Совет экономической взаимопомощи, 1987, с.672-677).
Основными недостатками известного фотоколориметрического метода является большая продолжительность проведения анализов, обусловленная необходимостью приготовления стандартных растворов аналитических реагентов перед анализом, использование токсичных реагентов, таких как канцерогенный 1-нафтиламин и дерматозные алкилпроизводные 1-нафтиламина.
Целью изобретения является сокращение времени на анализ, упрощение и улучшение условий испытаний, а также возможность работы во внелабораторных, в частности, полевых условиях с применением готовых портативных средств фотометрического анализа: фотометров и аналитических реагентов, закрепленных на твердофазных постелях, которые можно хранить длительное время; расширение интервалов определяемых содержаний при сохранении чувствительности определения.
Указанная цель достигается тем, что предлагается способ фотометрического определения нитритов в жидкой среде, включающий их взаимодействие с композицией хромогенных аналитических реагентов и последующую оценку концентрации нитритов по градуировочному графику зависимости оптической плотности раствора от концентрации, согласно изобретению в качестве хромогенных аналитических реагентов используют 3-гидрокси-7,8-бензо-1,2,3,4-тетрагидрохинолин в сочетании с 2-аминобензойной, либо с 4-аминобензойной, либо с сульфаниловой кислотой, либо с сульфаниламидом, закрепленных на бумажном носителе, который помещают в фотометрируемый раствор поперек светового потока.
Широкий диапазон определяемых концентраций при достаточно высокой чувствительности продемонстрирован на Фиг.1-4.
На Фиг.1 представлены зависимости оптической плотности (А) от длины волны (λ, нм) для реагентной индикаторной бумаги (РИБ), включающей 3-гидрокси-7,8-бензо-1,2,3,4-тетрагидрохинолин (ГБТХ) в сочетании с 4-аминобензойной кислотой (ПАБК) (РИБ I), 2-аминобензойной (антраниловой) кислотой (АК) (РИБ II), сульфаниловой кислотой (СК) (РИБ III), или сульфаниламидом (РИБ IV) при концентрации нитритов 10 мг/л. Фотоколориметр КФК-2МП, толщина кюветы 0,1 см.
Как видно из Фиг.1, РИБ пригодны для работы на фотометре с зеленым источником излучения.
На Фиг.2 показан градуировочный график фотометрического определения нитритов в пределах концентраций от 0,5 мг/л до 20 мг/л с помощью РИБ на основе ГБТХ в сочетании с АК. Время определения 10 мин. Длина волны светофильтра 490 нм. Толщина кюветы 0,1 см.
На Фиг.3 показан градуировочный график фотометрического определения нитритов в пределах концентраций от 0,125 мг/л до 1 мг/л с помощью РИБ на основе ГБТХ в сочетании с АК. Время определения 10 мин. Длина волны светофильтра 490 нм. Толщина кюветы 0,5 см.
Фиг.2 и 3 подтверждают широкий диапазон определяемых содержаний нитрита от 0,1 до 20 мг.
На Фиг.4 представлен рентгено-структурный анализ выделенного продукта реакции нитрита с реагентами на РИБ; его коэффициент молярного поглощения продукта равен 31000, что подтверждает высокую чувствительность РИБ.
Ниже приведен пример реализации заявленного способа.
Стадия 1. Получение индикаторного элемента - реагентной индикаторной бумаги (РИБ).
Для создания индикаторного элемента - твердофазного носителя реагентов используют реагенты:
3-гидрокси-7,8-бензо-1,2,3,4-тетрагидрохинолин (ГБТХ), т. пл. 156°С;
2-аминобензойная кислота (АК), ч, по ГОСТ 11121-65;
4-аминобензойная кислота (ПАБК), ч, по МРТУ 6-09-6315-69;
сульфаниламид, белый стрептоцид (БС), ч, по ГОСТ 8894-74.
В качестве твердофазного носителя используют бумагу-основу для экспресс-тестов марки I с удельной поверхностью 80 г/м2.
Для обоснования существенности отличительных признаков были подготовлены образцы РИБ II с разным содержанием реагентов, которые использовались для определения концентрации нитритов в растворах (табл.1).
РИБ II изготовляют нанесением на бумагу-основу для экспресс-тестов реагентов: ГБТХ, АК, лимонной кислоты, винной кислоты, щавелевой кислоты (табл.1). РИБ разрезают на полосы и упаковывают в герметичные пеналы или полиэтиленовые пакеты. Для РИБ I, III, IV применяют такие же количества соответственно ПАБК, СК или БС вместо АК.
| Таблица 1. Содержание веществ-реагентов на твердофазном носителе | ||||
| Компоненты, % масс | Образцы РИБ II | |||
| №1 | №2 | №3 | №4 | |
| ГБТХ | 0,22 | 0,3 | 0,44 | 0,5 |
| АК | 0,7 | 1,0 | 1,4 | 1,5 |
| лимонная кислота | 0,9 | 1,3 | 1,8 | 2,0 |
| винная кислота | 0,85 | 1,25 | 1,7 | 2,0 |
| щавелевая кислота | 0,4 | 0,6 | 0,8 | 1,0 |
Стадия 2. Построение градуировочных графиков по определению нитритов.
Измерения оптической плотности (А) индикаторного элемента проводят на колориметре фотоэлектрическом КФК-2МП в кюветах толщиной 0,1 см и 0,5 см. Испытания проводят на разведенных стандартных растворах нитрита натрия по ГОСТ 4212-62 (1,5 г на 1000 мл воды), заданных концентраций нитрит-ионов (0,125; 0,5; 0,8; 1; 2; 4; 5; 10; 20 мг/л). Контакт индикаторного элемента с пробой осуществляют непосредственно в кювете толщиной 0,1 см и 0,5 см, для чего с помощью пипеток вместимостью 1-2 мл по ГОСТ 20292-74 одинаковое количество раствора вносят в кювету, а затем в кювету помещают индикаторный элемент поперек светового потока и измеряют оптическую плотность.
Измерения оптической плотности (А) растворов с продуктом реакции нитрита с РИБ (Фиг.4) проводят при различных длинах волн светофильтров (400 нм, 440 нм, 490 нм, 540 нм, 590 нм, 670 им) с целью определения оптимальной длины волны максимума поглощения. Оптимальная длина волны светофильтра 490 нм, при которой спектры поглощения имеют максимумы (фиг.1, РИБ I, II, III, IV).
На стандартных растворах нитрита натрия строют градуировочные графики фотометрического определения нитритов с помощью РИБ, при длине волны светофильтра 490 нм в пределах концентраций от 0,5 мг/л до 20 мг/л при толщине кюветы 0,1 см (Фиг.2); в пределах концентраций от 0,125 мг/л до 1 мг/л при толщине кюветы 0,5 см (Фиг.3).
Полученные градуировочные графики являются составной частью способа и хранятся вместе с индикаторными элементами.
Стадия 3. Определение нитритов в техническом растворе.
Перед фотометрическим измерением проводят простое тестирование анализируемого раствора погружением в него на 1 с бесцветного индикаторного элемента. Появление окраски указывает на присутствие не менее 0,5 мг/л нитритов.
После этого анализируемый раствор (пробу) с помощью пипетки вместимостью 1-2 мл по ГОСТ 20292-74 вносят в кювету, затем в кювету опускают индикаторный элемент, полученный в примере №1, по образцу 2 табл.1., выдерживают 10 мин и измеряют оптическую плотность индикаторного элемента на фотометре. Контрольный раствор - дистиллированная вода с таким же индикаторным элементом. Снимают показания оптической плотности (А), по градуировочному графику определяют концентрацию нитрита.
Вариант 2 стадии 3. Определение нитритов в природных и сточных водах.
Отбирают 0,6 мл (для кюветы толщиной 0,1 см), 2,5 мл (для кюветы толщиной 0,5 см) анализируемого раствора и помещают его с помощью пипетки в кювету. Затем в кювету помещают полосу РИБ, после окрашивания полосы РИБ определяют показания фотометра КФК-2МП: оптическую плотность при 490 нм и по градуировочному графику находят концентрацию нитритов.
Таким же образом проводят определение нитритов с использованием фотоколориметра-люминометра "УНИФОТ-ЛЮМ 8С-120". В этом случае в кювету вносят 1 мл пробы, а показания прибора измеряют при светодиоде с длиной волны 505 нм.
Результаты определения нитритов представлены в табл.2.
Для пар реагентов: ГБТХ с ПАБК, СК и БС стандартные отклонения увеличиваются в порядке упоминания на 3-10%.
Таким образом, применение изобретения позволят сократить время проведения анализа в 3-5 раз, улучшить условия испытаний, а также определять концентрацию нитритов в полевых условиях с применением портативных средств и приборов в широком диапазоне концентраций 0,1 мг/л -20 мг/л при достижении чувствительности на уровне предельно-допустимых концентраций для питьевой воды (0,1 мг/л), водоемов (1 мг/л), рыбохозяйственных бассейнов (0,2 мг/л).
Способ фотометрического определения нитритов в жидкой среде, включающий их взаимодействие с композицией хромогенных аналитических реагентов и последующую оценку концентрации нитритов по градуировочному графику зависимости оптической плотности раствора от концентрации, отличающийся тем, что в качестве хромогенных аналитических реагентов используют 3-гидрокси-7,8-бензо-1,2,3,4-тетрагидрохинолин в сочетании с 2-аминобензойной, либо с 4-аминобензойной, либо с сульфаниловой кислотой, либо с сульфаниламидом, закрепленные на бумажном носителе, который помещают в фотометрируемый раствор поперек светового потока.
