Способ определения цинка (ii)



Способ определения цинка (ii)
Способ определения цинка (ii)

 


Владельцы патента RU 2518967:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" (RU)

Изобретение относится к области аналитической химии и может быть использовано для концентрирования и определения микроколичеств металлов в питьевой воде с использованием твердых сорбентов, содержащих органический материал. Техническим результатом изобретения является снижение предела обнаружения, расширение диапазона определяемых содержаний, повышение чувствительности способа, создание нового избирательного сорбента, пригодного к многократному использованию. Для определения цинка(II) варьируют рН среды для его избирательного извлечения на сорбенте, модифицированном 8-гидрокси-7-йод-5-сульфохинолином, иммобилизованным за счет нековалентного закрепления на поверхности силикагеля, предварительно обработанного полигексаметиленгуанидином. Детектируют интенсивность люминесценции поверхностных комплексов цинка(II) при длине волны 500 нм. Определяют содержание цинка(II) по градуировочному графику. Использованный сорбент подвергают регенерации, после которой он не теряет своей сорбционной емкости. 2 табл., 2 ил.

 

Изобретение относится к области аналитической химии и может быть использовано для концентрирования и определения микроколичеств металлов в питьевой воде с использованием твердых сорбентов, содержащих органический материал.

Одним из широко используемых приемов для снижения пределов обнаружения молекулярно-спектроскопических методов является сочетание предварительного сорбционного выделения элементов сорбентами различной природы и их последующее определение непосредственно в фазе сорбента.

Известен способ сорбционно-флуориметрического определения цинка [Иванов В.М., Антонова Е.В. Вестник Московского ун-та. - Сер. 2: Химия. - 2010. - Т. 51. -№4. - С.307-314], сорбированного силохромом С-60 с иммобилизованными группами 8-оксихинолином (рН 7,1, время контакта 30 мин, масса сорбента 0,1 г, емкость сорбента по модификатору 60*10-6 моль/г, длина волны 505 нм, диапазон определяемых концентраций 5-120*10-6 г металла).

Недостатками вышеуказанного способа являются длительность процесса, относительно большой расход реагента, непригодность метода для определения малых количеств металла (менее 5*10-6 г).

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ сорбционно-люминесцентного определения металлов [Метелица С.И. Сорбционно-люминесцентное определение благородных и цветных металлов с использованием реагентов, ковалентно и нековалентно закрепленных на поверхности силикагеля / автореф. дисс.канд. хим. наук: 02.00.02. - Томск, 2009]. В данном способе металл определяют с использованием кремнезема (силохром С-80), модифицированного полигексаметиленгуанидином и 8-оксихинолин-5-сульфоновой кислотой. В раствор, содержащий металл, с рН 5 вносят 0,1 г сорбента. Время контакта - 10 мин. Интенсивность люминесценции поверхностных комплексов металла измеряют при 480 нм. Относительный предел обнаружения на 0,01 л раствора составляет 0,017*10-3 г/л, диапазон определяемых содержаний 0,5-5*10-6 г/0,1 г, коэффициент чувствительности Sr=0,07.

К недостаткам данного способа следует отнести относительно высокий предел обнаружения, узкий диапазон определяемых содержаний, достаточно низкую чувствительность определения.

Техническим результатом изобретения является снижение предела обнаружения, расширение диапазона определяемых содержаний, повышение чувствительности способа, создание нового избирательного сорбента, пригодного к многократному использованию.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе определения цинка(II), включающем приготовление сорбента на основе силикагеля, контактирование раствора металла с сорбентом, измерение интенсивности люминесценции поверхностного комплекса цинка(II) и последующее определение содержания цинка по градуировочному графику, новым является то, что в качестве твердой фазы используют силикагель, нековалентно модифицированный полигексаметиленгуанидином и 8-гидрокси-7-йод-5-сульфохинолином, пригодный к многократному использованию, которым извлекают цинк(II) из раствора при рН 8-9, а интенсивность люминесценции измеряют при длине волны 500 нм.

Сущность предлагаемого изобретения в том, что для определения цинка(II) варьируют рН среды для его избирательного извлечения на сорбенте, модифицированном 8-гидрокси-7-йод-5-сульфохинолином, иммобилизованным за счет нековалентного закрепления на поверхности силикагеля, предварительно обработанного полигексаметиленгуанидином. Иммобилизованный реагент на поверхности силикагеля прочно связывает ионы металла из раствора и способствует его выделению и количественному определению люминесцентным методом анализа. Использованный сорбент подвергают регенерации, после которой он не теряет своей сорбционной емкости и пригоден к многократному использованию.

Эти отличия позволяют сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «новизна». Признаки, отличающие заявляемый способ от прототипа, не выявлены в других технических решениях при изучении данной и смежных областей химии и, следовательно, обеспечивают заявляемому решению соответствие критерию «изобретательный уровень».

На фиг.1 представлены спектры возбуждения (1) и испускания (2) люминесценции поверхностных комплексов цинка(II) на сорбенте СГ-ПГМГ-JOxin. На фиг.2 представлена градуировочная зависимость содержания цинка(II) от интенсивности люминесценции поверхностных комплексов на сорбенте СГ-ПГМГ-JOxin.

Заявляемый способ осуществляется следующим образом.

Приготовление растворов

Исходный раствор цинка(II) концентрацией 0,1 г/л готовят растворением металлического цинка (99,98%) в концентрированной НС1 и последующим доведением до нужной концентрации деионизированной водой.

Раствор 8-гидрокси-7-йодо-5-хинолинсульфокислоты концентрацией 0,2% готовят растворением 0,2 г коммерческого препарата фирмы Sigma-Aldrich (США) в 0,1 л деионизированной воды, а раствор полигексаметиленгуанидина необходимой концентрации - растворением 1 г коммерческого препарата «БИОПАГ-Д» (производство Института эколого-технологических проблем, г. Москва) в 0,05 л деионизованной воды. Индикатор бромфеноловый синий квалификации «х.ч.» готовят растворением 0,1 г вещества в 0,1 л 70%-ного этилового спирта.

Методика синтеза сорбента

В качестве сорбентов используют силикагели марки Davisil (Sigma-Aldrich, США) с большой удельной поверхностью (от 550 м2/г), последовательно модифицированные полигексаметиленгуанидином (ПГМГ) и 8-гидрокси-7-йодо-5-хинолинсульфокислотой (JOxin).

Для закрепления сульфопроизводных органических реагентов на поверхности силикагеля создают промежуточный слой полимерных полиаминов. Предварительно силикагель (СГ) отмывают в 1 М НС1 в течение 24 ч, затем промывают водой до нейтральной реакции. Далее к силикагелю по каплям со скоростью 0,002 л/мин добавляют раствор ПГМГ в следующем соотношении - СГ:ПГМГ - 5:1 при интенсивном перемешивании. Активируют силикагель в течение 30 мин при комнатной температуре. Затем отмывают силикагель от остатков ПГМГ водой до отрицательной реакции по индикатору бромфеноловому синему. Декантируют излишки воды, и сушат силикагель с привитым слоем ПГМГ при температуре 70-80°С.

Закрепление органического реагента осуществляется за счет электростатического взаимодействия сульфогруппы реагента с протонированными аминогруппами ПГМГ, не участвующими в образовании водородных связей с поверхностными гидроксильными группами силикагеля.

Возможны 2 варианта модифицирования:

1. К 3 г сухого силикагеля, предварительно обработанного ПГМГ, приливают 0,05 л 1,5*10-3 М раствора JOxin. Суспензию перемешивают в течение 7-12 мин до появления характерной желтой окраски силикагеля. После раствор отделяют декантацией, а сорбент промывают деионизированной водой 3-5 раз. Затем силикагель сушат при температуре 70-80°С. Полученный воздушно-сухой модифицированный силикагель используют для дальнейшего анализа.

2. Непосредственно перед использованием к 0,1 г силикагеля, предварительно обработанного ПГМГ, приливают 0,01 л 0,2*10-3 М раствора JOxin. Перемешивают в течение 7-10 минут. После раствор отделяют декантацией, а силикагель промывают деионизированной водой 3-5 раз. После этого полученный влажный сорбент используют для дальнейшего анализа.

Массу силикагеля, необходимого для модифицирования, варьируют в соответствии с его сорбционной емкостью по реагенту JOxin: СЕ=27*10-6 моль/г.

В результате модифицирования на поверхности СГ-ПТМГ образуется нековалентно удерживаемый слой органического реагента, способный к комплексообразованию с ионами металлов, а конкретно с ионами цинка(II).

Методика определения цинка(II).

К 0,1 г модифицированного сорбента приливают 0,01 л раствора ионов цинка (концентрации растворов порядка n*10-4 г/л), прибавляют растворы КОН или НС1 для создания различных значений рН и доводят деионизированной водой до 10 мл. Сорбционное равновесие при извлечении металлов устанавливается в течение 10 мин при комнатной температуре и не зависит от природы сорбируемого элемента. По истечении времени раствор удаляют декантацией и измеряют интенсивность люминесценции поверхностных комплексов металлов на сорбенте.

При облучении ультрафиолетовым светом влажных сорбентов СГ-ПГМГ-JOxin, содержащих поверхностные комплексы цинка(II), при комнатной температуре возникает интенсивная люминесценция зеленого цвета. Спектры люминесценции представляют собой широкие бесструктурные полосы с максимумом при 500 нм.

Сорбент СГ-ПГМГ-JOxin количественно (степень извлечения >99%) извлекает цинк(II) из водных растворов в диапазоне рН 8-9. Контроль распределения металлов осуществляют по анализу водной фазы с помощью атомно-эмиссионной спектроскопии с индуктивно связанной плазмой.

Метрологические характеристики способа приведены в таблице 1.

Таблица 1
Метрологические характеристики способа определения цинка(II) (объем пробы 0,01 л, mc=0,1 г, n-5)
Металл Диапазон определяемых содержаний, *10-3 г/л Предел обнаружения, *10-3 г/л Sr
Zn (II) 0,10-10,00 0,009 0,012

Способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Определение ионов цинка (II) в модельном растворе

К 0,01 л анализируемой пробы прибавляют КОН и НС1 для создания рН 8-9 и вносят 0,1 г сорбента СГ-ПГМГ-JOxin, модифицированного по варианту 2, встряхивают в течение 10 мин. Далее раствор декантируют, а сорбент переносят в кювету и помещают во флуориметр, фиксируют интенсивность аналитического сигнала для цинка (II) при длине волны λ=500 нм. По интенсивности люминесценции с помощью градуировочного графика определяют количественное содержание цинка(II) в твердой фазе сорбента. Градуировочный график линеен для цинка(II) до 1*10-7 М.

Пример 2. Определение ионов цинка(II) в питьевой и минеральной воде

Из исследуемого образца воды отбирают пробу объемом 0,1 л, прибавляют HNO3 до рН 1, кипятят 25-30 мин для разрушения органических соединений и охлаждают. Далее определяют содержание ионов цинка(II), как в примере 1.

Определению ионов цинка не мешают кратные количества Cu(II), Са (II), Mg(II), Ni(II), Cd(II), Al(III).

Правильность предложенного способа проверяют методом «введено - найдено». Контроль распределения металлов осуществляют по анализу водной фазы с помощью атомно-эмиссионной спектроскопии с индуктивно связанной плазмой.

Данные представлены в таблице 2.

Таблица 2
Результаты определения содержания цинка(II) в пробах (объем пробы 0,01 л, mc=0,1 г, n=5, Р=0,95)
Металл Введено, *10-3 г Найдено, *10-3 г/л
Водопроводная вода Минеральная негазированная вода «Лель»
Zn(II) 0,1 0,123±0,003 0,148±0,003

Пример 3. Регенерация сорбента

Использованный сорбент подвергают регенерации, для этого к нему приливают 0,01 л 3 М НС1, перемешивают в течение 7-10 мин до обесцвечивания сорбента. Затем промывают деионизированной водой до нейтральной реакции.

Таким образом, учитывая все вышеизложенное, можно сделать следующие выводы:

- разработан чувствительный способ определения цинка(II) в растворе;

получен новый избирательный сорбент СГ-ПГМГ-JOxin за счет иммобилизации полигексаметиленгуанидина и 8-гидрокси-7-йод-5-сульфохинолина на поверхности силикагеля;

- установлена сорбционная емкость сорбента по реагенту, которая составляет 27*10-6 моль/г, что обеспечивает экономичный расход реагента;

- при использовании силикагелей с большей удельной поверхностью (от 550 м2/г) обеспечивается наиболее высокая чувствительность;

- сорбент легко регенерируется и не теряет своей сорбционной емкости, что дает возможность его многократного использования;

- найдены оптимальные условия сорбции цинка(II) на поверхности твердой фазы СГ-ПГМГ-JOxin, со степенью извлечения более 99%;

- расширен диапазон определяемых содержаний цинка(II) от 0,1 до 10*10-3 г/л;

- снижен предел обнаружения цинка(II) до 0,009*10-3 г/л;

- способ характеризуется отсутствием применения агрессивных сред, относительной дешевизной и простотой исполнения.

Способ определения цинка(II), включающий приготовление сорбента на основе силикагеля, контактирование раствора металла с сорбентом, измерение интенсивности люминесценции поверхностного комплекса цинка(II) и последующее определение содержания цинка по градуировочному графику, отличающийся тем, что в качестве твердой фазы используют силикагель, нековалентно модифицированный полигексаметиленгуанидином и 8-гидрокси-7-йод-5-сульфохинолином, пригодный к многократному использованию, которым извлекают цинк(II) из раствора при рН 8-9, а интенсивность люминесценции измеряют при длине волны 500 нм.



 

Похожие патенты:

Настоящее изобретение относится к области биофизики. Предложены способы определения пространственно-временного распределения активности протеолитического фермента в гетерогенной системе, в соответствии с которыми обеспечивают систему in vitro, которая содержит образец плазмы крови, цельной крови, воды, лимфы, коллоидного раствора, кристаллоидного раствора или геля, и протеолитический фермент или его предшественник, добавляют флуорогенный, хромогенный или люминесцентный субстрат для упомянутого фермента, регистрируют в заданные моменты времени пространственное распределение сигнала высвобождающейся метки субстрата и получают пространственно-временное распределение активности протеолитического фермента путем решения обратной задачи типа «реакция - диффузия - конвекция» с учетом связывания метки с компонентами среды.
Изобретение относится к аналитической химии элементов и описывает способ определения алюминия(III), включающий приготовление сорбента, раствора алюминия(III), извлечение алюминия(III) из раствора сорбентом и переведение его в комплексное соединение на поверхности сорбента, отделение сорбента от раствора, измерение интенсивности люминесценции поверхностного комплекса алюминия(III) и определение содержания алюминия по градуировочному графику, причем в качестве сорбента используют силикагель, последовательно модифицированный полигексаметиленгуанидином и 7-йод-8-гидроксихинолин-5-сульфокислотой, а интенсивность люминесценции регистрируют при 495 нм.
Изобретение относится к области медицины и предназначено для лечения острого пиелонефрита у детей. Способ включает комбинированную терапию антибактериальным и антиоксидантным препаратами.

Изобретение относится к области агропромышленного комплекса, характеризующейся высокой бактериальной обсемененностью воздуха рабочей зоны, рабочих поверхностей и перерабатываемых материалов, в частности к устройствам для определения микробной обсемененности спецодежды.

Изобретение относится к способам и средствам контроля концентрации оксида азота (NO) в газовых средах, а также в воздушной атмосфере. Предложено концентрацию оксида азота в анализируемой газовой среде определять по уменьшению концентрации активной формы кислорода, например озона (O3), взятого в избытке к концентрации оксида азота, содержащегося в анализируемой газовой среде, введенной в реакционную камеру, в которую, одновременно с потоком анализируемой газовой среды подают газовую смесь, содержащую известное количество озона, при этом химическую реакцию взаимодействия оксида азота с озоном доводят до полного перехода оксида азота в диоксид азота и по убыли концентрации озона в полученной газовой смеси, определенной гетерогенным хемилюминесцентным способом путем обдува указанной газовой смесью твердотельного хемилюминесцентного датчика (O3), расположенного в активной зоне фотоэлектронного умножителя, определяют концентрацию оксида азота в анализируемой газовой среде.
Изобретение относится к аналитической химии, в частности к люминесцентному анализу содержания грибкового заражения в смывах дистиллированной водой. .

Изобретение относится к способу хемилюминесцентного определения фенола в водных средах, который может быть использованы для контроля содержания фенола как в технологических процессах, так и в природоохранной деятельности.
Изобретение относится к способу определения золота. .
Изобретение относится к аналитической химии элементов, в частности к методам определения кадмия (II), и может быть использовано при его определении в природных и техногенных водах.

Группа изобретений относится к адсорбентам для удаления серы из крекинг-бензина или дизельного топлива. Адсорбент содержит от 10 до примерно 25 мас.% оксида алюминия, от 10 до 20 мас.% диоксида кремния, от 35 до 65 мас.% оксида металла, выбранного из групп IIB и VB, от 8 до 20 мас.% металлического катализатора, выбранного из группы VIIB и VIII, от 1 до 5 мас.% оксида металла, выбранного из группы IA.
Группа изобретений относится к области биохимии, экологии, охране окружающей среды. Предложен препарат для очистки воды и почвы от нефтяных загрязнений, содержащий микроорганизмы - деструкторы нефти, сорбент, криопротектор - глицерин, микроудобрения - азотнокислый натрий 0,5% и фосфорнокислый калий 0,5%.
Изобретение относится к области очистки воды. В качестве средства для очистки воды используют объемный материал из стеклянных волокон диаметром от 100 до 400 нм с объемной плотностью 12-26 кг/м3.

Изобретение относится к способу удаления загрязняющих веществ из газовых потоков путем контакта с регенерируемым сорбентом. Способ включает а) контактирование потока газа, включающего H2S, с хлорсодержащим соединением для образования смешанного газового потока; b) контактирование смешанного газового потока с сорбентом в зоне сорбции для получения первого продуктового газового потока и насыщенного серой сорбента, где сорбент включает цинк, диоксид кремния и металл-промотор; c) сушку насыщенного серой сорбента, чтобы посредством этого получить высушенный насыщенный серой сорбент; d) контактирование высушенного насыщенного серой сорбента с регенерационным газовым потоком в зоне регенерации для получения регенерированного сорбента, включающего цинксодержащее соединение, силикат и металл-промотор, и отходящего газового потока; е) возврат регенерированного сорбента в зону сорбции для получения обновленного сорбента, включающего цинк, диоксид кремния и металл-промотор; и f) контактирование обновленного сорбента с указанным смешанным газовым потоком в зоне сорбции для образования второго продуктового газового потока и насыщенного серой сорбента.

Изобретение относится к области сероочистки. Адсорбент для удаления серы из крекинг-бензина или дизельного топлива содержит носитель, состоящий из источника кремнезема, связующее вещество на основе неорганического оксида, оксид металла, выбранный из группы IIB, и металл-катализатор, который пригоден для восстановления серы, находящейся в окисленном состоянии, до сероводорода.
Изобретение относится к сорбирующим материалам на основе диоксида кремния и может быть использовано для очистки поверхности воды от углеводородной пленки. К суспензии диоксида кремния марки Аэросил-380 добавляют в качестве гидрофобизатора катионный ПАВ-гексиламин при одновременном встряхивании или взбивании суспензии и последующем осушении образовавшейся объемной пены.
Изобретение относится к процессам горения, созданию способов, уменьшающих содержание ртути или серы в дымовых газах, выбрасываемых в атмосферу. Способ сжигания ртутьсодержащего топлива в печи топливосжигающей установки с пониженным количеством выброса ртути из указанной установки в окружающую среду, характеризуется добавлением композиции основного сорбента, содержащей бром или йод, к топливу перед вводом в печь, введением в указанную печь топлива с добавленной в него композицией основного сорбента, добавлением компонентов дополнительного сорбента, содержащих кальций, кремнезем и оксид алюминия в указанную печь при температуре, превышающей 1093°C, и сжиганием указанного топлива в печи с образованием газообразных продуктов сгорания, золы и тепловой энергии.

Изобретение относится к способам получения сорбционно-активных материалов. .

Изобретение относится к области ядерной энергетики. .

Изобретение относится к магнитным сорбентам для очистки различных сред от нефти, масел и других углеводородов. .

Изобретение относится к способам получения сорбционных материалов на основе силикагеля, пригодных для извлечения металлов в аналитических целях. Предложен способ получения силикагеля с иммобилизованной формазановой функциональной группой из 3-аминопропилсиликагеля, включающий ацилирование хлорангидридом нитробензойной кислоты в среде хлороформа в присутствии триэтиламина при температуре не более 50°C в течение 24 часов, далее восстановление дитионитом натрия в среде вода-этилцеллозольв при кипении в течение не менее 3 часов, затем диазотирование и введение во взаимодействие с соединением с гидразонной функциональной группой при температуре не более -5°C. Технический результат - предложенный способ позволяет получать силикагели с иммобилизованной формазановой группой, в которых формазановая группа связана с матрицей ковалентно, что существенно расширяет область их применения. 5 з.п. ф-лы, 2 табл.
Наверх