Способ концентрирования и определения ионов хрома и марганца в биосубстратах

Изобретение относится к области аналитической химии и может быть использовано в экологии для тестирования и определения ионов Cr (III), Mn (II). Способ включает добавление пробы к силикагелю, предварительно обработанному хлоридом цетилпиридиния, а затем фенилфлуороном, растворенным в водно-этанольной среде, при этом обработку пробы ведут при рН 4-5 для определения хрома и при рН 7-8 для определения марганца. Для расчета содержания ионов измеряют величины диффузионного отражения на спектрофотометре при длине волны 530 и 590 нм соответственно для хрома и марганца. Способ позволяет достичь 25-кратного концентрирования ионов Cr (III) и Mn (II) и их раздельного количественного определения при совместном присутствии. 2 табл.

 

Изобретение относится к области аналитической химии и биомедицины, может быть использовано в экологии для тестирования и определения ионов Cr (III), Mn (II).

Известны способы определения некоторых металлов в крови и волосах человека [1-2].

Сущность метода в атомно-абсорбционном определении некоторых макро- и микроэлементов после предварительной пробоподготовки. При этом содержания элементарного состава зависят от климатических, геохимических и экономических условий места проживания.

Известен способ сорбционного концентрирования и атомно-абсорбционного определения кобальта, никеля и кадмия в биосубстратах на сорбенте полистирол-2окси-азо-2'окси-3'нитробензол-5'-сульфокислота. [3]

Известен также способ физической сорбции 4-(2-тиазолилазо)-резорцина, иммобилизованный на поверхности силохрома С-120 (СГ-ТАР), который используется для определения ионов тяжелых металлов в руде, катализаторе с сорбционным концентрированием и определением методом спектроскопии диффузионного отражения [4].

Все вышеуказанные способы не позволяют определять ионы Cr (III), Mn (II) из-за низкой чувствительности и малой избирательности, а также недостаточной изученности по отношению к указанным элементам. Задача предлагаемого изобретения - расширение ряда сорбентов путем модификации и использование новых фаз в анализе биообъектов.

Технический результат - в создании эффективных твердых фаз для концентрирования и количественного определения микроэлементного состава биосубстратов и гетерогенных катализаторов нового типа.

Указанный технический результат достигается тем, что получают модифицированный сорбент (МС) путем иммобилизации избирательного органического реагента - фенилфлуорона (ФФ) на Cr (III) и Mn (II) при разной кислотности на твердый носитель. При этом иммобилизованный реагент начинает работать как сорбент для концентрирования микроэлементов и реагент для их тестирования и количественного определения.

Сущность предлагаемого изобретения в том, что в качестве избирательного органического реагента используют фенилфлуорон (ФФ), растворенный в водно-этанольной среде в соотношении 1:1, иммобилизованный за счет физической сорбции на гидрофобный носитель - силикагель марки КСК №2, 5, предварительно очищенный и обработанный хлоридом цетилпиридиния (ЦП) и, используя различия в значениях рН 4-5 (Cr), 7-8 (Mn), измеряют величину диффузного отражения при длинах волн 530 и 590 нм соответственно для Cr (III) и Mn (II).

Конкретный пример выполнения

Навеску силикагеля (СГ) в конической колбе обрабатывают 1 М раствором Н₂SO₄ (1 г СГ 2 мл раствора H₂SO₄), затем промывают дистиллированной водой до слабокислой реакции. Навески по 0,5 г воздушно-сухого СГ в конических колбах смешивают с деципроцентным раствором ЦП, а затем после перемешивания в течение 30 мин вводят 0,03% водно-этанольного раствора ФФ и создают оптимальные условия кислотности (рН - 4,0-6,0).

Готовят стандартные растворы ионов Cr (III) и Mn (II) с концентрацией 0,1 мг/мл.

Для построения градуировочного графика аликвоты стандартных растворов элементов пропускали через весь ход анализа, включая сорбцию на СГ-ЦП-ФФ (силикагель-цитилпиридиния-фенилфлуорон).

В колбы с притертыми пробками вводят по 0,1 г МС, туда же вводят увеличивающиеся количества стандартных растворов хрома и марганца, создают оптимальную для сорбции кислотность (рН 4-5 для Cr (III) и рН 7-8 для Mn (II)) с помощью иономера ЭВ - 74 и встряхивают на механическом вибраторе в течение 60 мин. Затем сорбент отфильтровывают через фильтр "синяя лента" и доводят до воздушно-сухого состояния, затем измеряют величину диффузного отражения (R) на спектрофотометре "Спектротрон". Расчет содержания ионов Cr (III) и Mn (II) проводят по градуировочному графику, построенному заранее.

Методика определения ионов тяжелых металлов в а) волосах и б) крови методом спектроскопии диффузного отражения.

а) отбирают до 30 проб по 0,3-0,5 г неокрашенных человеческих волос с затылочной части головы, ближе к корням, промывают эфиром 4-5 часов, трижды меняя эфир, затем высушивают до постоянной массы при температуре 60-70°С и измельчают. Навески волос в высушенном состоянии объединяют в общую пробу и тщательно перемешивают. Из общей пробы навеску массой 500 мг помещают в фарфоровую чашку, куда вводят 5 мл HNO₃ (конц.) и оставляют на 10-12 часов. После этого смесь нагревают на песчаной бане (t=100°С) около трех часов до получения влажных солей. Затем в анализируемую пробу добавляют 2,5 мл 30% раствора Н₂O₂ 1 мл конц. раствора HClO₄ и разлагают 20 мин при t=150°С, затем упаривают практически досуха. Остаток растворяют в воде, доводя объем до 10 мл. Для маскирования избытка Al (III) добавляют 0,3 мл 0,1% раствора NaF. Общий объем раствора доводят до 25 мл.

б) 1 мл цельной крови переносят в центрифужную пробирку, замораживают при t=-20°С, затем проводят оттаивание при t=20°С. Операцию замораживание-оттаивание повторяют трижды. Образовавшийся гомогенат доводят до объема 10 мл и центрифугируют. Осадок отделяют от раствора декантацией. К осадку приливают 0,5 мл конц. HNO₃ и нагревают на водяной бане в течение 1 часа. Смесь охлаждают, добавляют 0,25 мл 0,2% раствора аскорбиновой кислоты и смешивают с первым раствором. В объединенный раствор добавляют 1 мл 1% раствора глицерина и 7 мл 1% раствора тиомочевины и доводят до объема 25 мл.

К анализируемым пробам а) и б) добавляют 0,3 г модифицированного сорбента СГ-ЦП-ФФ, устанавливают оптимальные для сорбции условия и перемешивают в течение 60 минут. Затем сорбент отфильтровывают на фильтре "синяя лента", промывают 2-3 раза дистиллятом, сушат до воздушно-сухого состояния и измеряют значения диффузного отражения (R) при λ - 530 нм для хрома (III) и λ - 590 нм для марганца (II) по предварительно построенному градуировочному графику.

Правильность полученных результатов проверена методом "введено-найдено".

Результаты представлены в таблицах 1, 2.

Таким образом, предлагаемый способ предлагает 25-кратное концентрирование ионов Cr (III) и Mn (II) и их раздельное количественное определение при совместном присутствии.

Литература

[1] Кист А.А. Феноменология биогеохимии и бионеогранической химии. Ташкент: Фан, 1987. 236 с.

[2] Авцын А.П., Хаворонкова А.А. и др. Микроэлементозы человека. М.: Медицина, 1991, 496 с.

[3] Басаргин Н.Н., Королева Е.А. и др. Использование сорбционного концентрирования в исследовании микроэлементного состава биосубстратов // Актуальные проблемы аналитической химии / тезисы докладов. Т.2. - Москва, 2002. - С.41-42.

[4] Иванов В.М., Кузнецова О.В. Журн. аналит. химии, 1995, Т.50, №5, с.498-504.

Способ концентрирования и определения ионов хрома и марганца в биообъектах, включающий добавление пробы к модифицированному сорбенту, установление оптимальной для сорбции кислотности, отделение модифицированного сорбента, измерение величины диффузионного отражения на спектрофотометре, расчет содержания ионов по градуировочному графику, отличающийся тем, что в качестве модифицированного сорбента используют силикагель, предварительно обработанный хлоридом цетилпиридиния, а затем фенилфлуороном, растворенным в водно-этанольной среде, при этом обработку пробы ведут при рН 4-5 для определения хрома и при рН 7-8 для определения марганца, а величины диффузионного отражения измеряют при λ = 530 и 590 нм соответственно для Cr (III) и Mn (II).