Способ определения железа (ii)


 


Владельцы патента RU 2555483:

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

Изобретение относится к области аналитической химии элементов, а именно к методу определения железа, и может быть использовано при его определении в технологических растворах, природных и техногенных водах. Способ определения железа (II) включает приготовление сорбента и раствора железа (III, II). Затем добавляют раствор гидроксиламина для восстановления железа (III) до железа (II) и извлекают железо (II) из раствора сорбентом. Далее переводят железо (II) в комплексное соединение на поверхности сорбента, отделяют сорбент от раствора, измеряют коэффициент диффузного отражения поверхностного комплекса железа (II) и определяют содержание железа по градуировочному графику. В качестве сорбента используют кремнезем, последовательно модифицированный полигексаметиленгуанидином и 3-(2-пиридил)-5,6-ди(2-фурил)-1,2,4-триазин-5′,5″-дисульфокислотой (Ferene S), а измерение коэффициента диффузного отражения осуществляют при 600 нм. Достигаемый при этом технический результат заключается в снижении предела обнаружения и расширении диапазона определяемых содержаний железа. 4 пр.

 

Изобретение относится к области аналитической химии элементов, а именно к методам определения железа, и может быть использовано при его определении в технологических растворах, природных и техногенных водах.

Для определения железа (II) в объектах различного вещественного состава широко используется сорбционно-фотометрический метод, основанный на сорбционном выделении железа (II) сорбентами, с функциональными группами которых железо (II) образует интенсивно окрашенные комплексы, и последующем его определении фотометрическим методом непосредственно в фазе сорбента. Сорбционно-фотометрический метод характеризуется более низкими пределами обнаружения элементов и более высокой селективностью по сравнению с фотометрическим определением железа (II) в растворах.

Для сорбционно-фотометрического определения железа (II) наиболее широко в качестве органических реагентов используются N-гетероциклические основания (1,10-фенантролин, 2,2′-дипиридил и их производные), закрепленные на поверхности твердых матриц различной природы. Данные реагенты образуют с железом (II) интенсивно окрашенные комплексные соединения, что позволяет достигать высокой чувствительности определения железа (II).

Известен способ определения железа в виде комплекса железа (II) с 1,10-фенантролином на катионообменниках КУ-2 и КБ-4, используемых в качестве сорбентов [Алюкаева А.Ф. Тестирование и цветометрическое определение железа (II, III) в форме сорбата фенантролината железа (II) / А.Ф. Алюкаева, В.М. Иванов, А.Г. Цыцарин / Журнал аналитической химии, 2002. - Т. 57, №11. С. 1197-1201].

Способ предусматривает выполнение следующих операций:

- к раствору железа (II, III) добавляют 10% раствор аскорбиновой кислоты для восстановления железа (III) до железа (II);

- вводят ацетатно-натриевый буферный раствор;

- добавляют 2 мл 4,26·10-3 М раствора 1,10-фенантролина;

- вводят 0,3 г сорбента катионообменника КУ-2 или КБ-4;

- интенсивно перемешивают;

- сорбат отфильтровывают на стеклянный фильтр;

- измеряют коэффициент диффузного отражения или цветометрические функции.

Содержание железа находят по градуировочному графику, построенному в аналогичных условиях. Предел обнаружения железа составляет 2,5 мкг/л при объеме раствора 20 мл и массе сорбента 0,3 г.

Недостатком способа являются мешающие влияния цветных металлов (Cu, Ni, Zn, Со) на взаимодействие железа (II) с 1,10-фенантролином.

Известен способ определения железа с использованием композиционных пленок на основе оксида кремния [Наджафова О.Ю. Оптимизация и применение композиционных покрытий на основе оксида кремния и поливинилсульфокислоты для сорбционно-спектрофотометрического определения фенантролинатов железа (II) и цинка (II) / О.Ю. Наджафова, М.В. Дроздова, Е.В. Небесная, В.Б. Ищенко // Журнал аналитической химии, 2007. - Т. 62, №12. С. 1259-1266], предусматривающий проведение следующих операций:

- получение композитного покрытия: раствор золя, синтез которого проводят с использованием кислотного гидролиза триэтоксисилана (ТЭОС) в присутствии неионогенного поверхностно-активного вещества Tween 20 при добавлении водного раствора поливинилсульфокислоты (ПВС) в объемном соотношении золь:ПВС=1:1, наносят на стекла, которые сушат на воздухе в течение суток, затем стекла с нанесенными пленками вымачивают в 10 мл смеси (7:3) этанол-вода;

- к раствору, содержащему железо, добавляют 0,01 М раствор 1,10-фенантролина, ацетатный буферный раствор с pH 5,0-5,5 и воду до общего объема 5 мл;

- в полученный раствор на 10 мин опускают стекло, покрытое пленкой;

- стекло извлекают, ополаскивают бидистиллированной водой;

измеряют оптическую плотность стекол при 490 нм.

Содержание железа находят по градуировочному графику, построенному в аналогичных условиях. Диапазон линейности градуировочного графика по железу (II) 0,2-5,6 мг/л из раствора 5 мл. Предел обнаружения при концентрировании железа из 5 мл раствора составляет 0,18 мг/л.

К недостаткам способа можно отнести высокий предел обнаружения, узкий диапазон определяемых содержаний, сложность и длительность приготовления модифицированных стекол, невозможность использования пленок в динамическом варианте сорбционного концентрирования.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемым результатам является способ определения железа (II) [RU №2374639, G01N 31/22, опубл. 27.11.09 г.], который предусматривает выполнение следующих операций:

- приготовление сорбента, основанное на последовательной обработке кремнезема водными растворами полигексаметиленгуанидина и 4,7-диметил-1,10-фенантролиндисульфокислотой;

- внесение в градуированную пробирку раствора железа (II), 0,01 М раствора гидроксиламина, добавление NaOH до pH 4-7 и воды до общего объема 10 мл;

- внесение 0,1 г сорбента и интенсивное перемешивание;

- отделение сорбента от раствора декантацией, высушивание на воздухе;

- измерение коэффициента диффузного отражения при 530 нм;

- определение содержания железа по градуировочному графику.

Техническим результатом является снижение предела обнаружения и расширение диапазона определяемых содержаний.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе определения железа (II), включающем приготовление сорбента, раствора железа (III, II), добавление раствора гидроксиламина для восстановления железа (III) до железа (II), извлечение железа (II) из раствора сорбентом, переведение железа (II) в комплексное соединение на поверхности сорбента, отделение сорбента от раствора, измерение коэффициента диффузного отражения поверхностного комплекса железа (II) и определение содержания железа по градуировочному графику, новым является то, что в качестве сорбента используют кремнезем, последовательно модифицированный полигексаметиленгуанидином и 3-(2-пиридил)-5,6-ди(2-фурил)-1,2,4-триазии-5′,5″-дисульфокислота (Ferene S), а измерение коэффициента диффузного отражения осуществляют при 600 нм.

Признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях при изучении данных и смежных областей техники и, следовательно, обеспечивают заявляемому решению соответствие критериям «новизна» и «изобретательский уровень».

Сущность способа заключается в том, что находящееся в растворе с pH 3-5 железо (II) количественно (степень извлечения составляет 99%) извлекают сорбентом, в качестве которого используют оксид алюминия, последовательно модифицированным полигексаметиленгуанидином и 3-(2-пиридил)-5,6-ди(2-фурил)-1,2,4-триазин-5′,5″-дисульфокислота (Ferene S).

Сорбция железа (II) в статическом режиме протекает быстро - время установления сорбционного равновесия не превышает 15 мин. В процессе сорбции на поверхности сорбента образуется окрашенный в сиреневый цвет комплекс железа (II) с Ferene S, имеющий максимум в спектре диффузного отражения, расположенный при 600 нм.

Способ осуществляется следующим образом.

Для синтеза сорбента к 10 г оксида алюминия добавляют 100 мл 2%-ного раствора полигексаметиленгуанидина и перемешивают в течение 5 мин. Оксид алюминия отделяют от раствора декантацией и промывают дистиллированной водой. Затем обработанный полигексаметиленгуанидином оксид алюминия обрабатывают 2-10"1 М раствором Ferene S и интенсивно перемешивают в течение 5 мин. Сорбент отделяют от раствора декантацией, промывают дистиллированной водой и сушат на воздухе.

В исследуемый раствор с pH 3-5, содержащий железо (III, II), добавляют 1 мл 0,1 М раствора гидроксиламина для восстановления железа (III) до железа (II), вносят 0,1 г сорбента - кремнезема, последовательно модифицированного полигексаметиленгуанидином и Ferene S, перемешивают в течение 15 мин.

Сорбент отделяют от раствора декантацией, помещают во фторопластовую кювету и измеряют коэффициент диффузного отражения при 600 нм.

Содержание железа находят по градуировочному графику, построенному в аналогичных условиях. Предел обнаружения равен 0,003 мкг железа на 0,1 г сорбента, что в практически в 10 раз меньше предела обнаружения достигаемого по известному способу (прототипу).

Данное количество железа является той минимальной концентрацией, которую возможно зарегистрировать на данной навеске сорбента на существующих приборах относительно сигнала фона, независимо от способа концентрирования железа (статический или динамический режим). Применение динамического режима сорбции позволяет сконцентрировать железо (II) на используемой массе сорбента из больших объемов растворов. Так, при сорбции железа из 10 мл раствора, относительный предел обнаружения железа составляет 3·10-4 мкг/мл, а при сорбции из 100 мл раствора - 3·10-5 мкг/мл (3·10-5 мг/л). Таким образом, содержание железа, определяемого по заявляемому способу, в произвольном объеме раствора должно быть не менее 0,003 мкг. Линейность градуировочного графика сохраняется до 10 мкг железа на 0,1 г сорбента.

Пример 1 (прототип)

В раствор, содержащий 1,0 мкг железа (II), приливают 1 мл 0,1 М солянокислого гидроксиламина, NaOH до pH 4-7, вносят 0,1 г кремнезема, последовательно модифицированного полигексаметиленгуанидином и 4,7-диметил-1,10-фенантролиндисульфокислотой, интенсивно перемешивают в течение 5 мин, сорбент отделяют от раствора декантацией, помещают во фторопластовую кювету и измеряют коэффициент диффузного отражения при 530 нм.

Содержание железа находят по градуировочному графику, построенному в аналогичных условиях. Найдено 0,97±0,05 мкг.

Пример 2 (предлагаемый способ)

К 10 мл раствора с pH 3-5, содержащего 0,2 мкг железа, вводят 1 мл 0,1 М солянокислого гидроксиламина, вносят сорбент - кремнезем, последовательно модифицированный полигексаметиленгуанидином и Ferene S, интенсивно перемешивают в течение 15 мин, сорбент отделяют от раствора декантацией, помещают во фторопластовую кювету и измеряют коэффициент диффузного отражения при 600 им.

Количество железа находят по градуировочному графику, построенному в аналогичных условиях. Найдено 0,21±0,02 мкг.

Пример 3 (предлагаемый способ)

К 10 мл раствора с pH=3-5, содержащего 5 мкг железа, вводят 1 мл 0,1 М солянокислого гидроксиламина, вносят сорбент - кремнезем, последовательно модифицированный полигексаметиленгуанидином и Ferene S, интенсивно перемешивают в течение 10 мин, сорбент отделяют от раствора декантацией, помещают во фторопластовую кювету и измеряют коэффициент диффузного отражения при 600 нм.

Количество железа находят по градуировочному графику, построенному в аналогичных условиях. Найдено 4,9±0,02 мкг.

Пример 4 (предлагаемый способ)

К 500 мл водного раствора с pH 3-5, содержащего 0,1 мкг железа, вводят 1 мл 0,1 М солянокислого гидроксиламина и пропускают данный раствор через хроматографическую колонку, содержащую 0,1 г сорбента, со скоростью 5 мл/мин. Сорбент вынимают, помещают во фторопластовую кювету и измеряют коэффициент диффузного отражения при 600 нм.

Количество железа находят по градуировочному графику, построенному в аналогичных условиях. Найдено 0,09±0,02 мкг.

Способ характеризуется высокой чувствительностью и простотой выполнения. Использование кремнезема, модифицированного полигексаметиленгуанидином и Ferene S, позволяет снизить относительный предел обнаружения железа (II) практически в 10 раз, расширить диапазон его определяемых концентраций по сравнению с прототипом.

Увеличение интенсивности окраски сорбента при увеличении концентрации железа на его поверхности позволяет использовать данный сорбент как тест-средство для экспрессного определения железа.

Способ определения железа (II), включающий приготовление сорбента, раствора железа (III, II), добавление раствора гидроксиламина для восстановления железа (III) до железа (II), извлечение железа (II) из раствора сорбентом, переведение железа (II) в комплексное соединение на поверхности сорбента, отделение сорбента от раствора, измерение коэффициента диффузного отражения поверхностного комплекса железа (II) и определение содержания железа по градуировочному графику, отличающийся тем, что в качестве сорбента используют кремнезем, последовательно модифицированный полигексаметиленгуанидином и 3-(2-пиридил)-5,6-ди(2-фурил)-1,2,4-триазин-5′,5″-дисульфокислотой (Ferene S), а измерение коэффициента диффузного отражения осуществляют при 600 нм.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к аналитической химии кремния и его кислородных соединений и может быть использовано в медицине, промышленно-санитарной химии и охране окружающей среды.

Изобретение относится к аналитической химии, конкретно к устройствам и средствам для химического анализа жидких сред с помощью иммобилизованных химических индикаторов на твердофазных носителях, и может быть использовано в лабораторной практике и полевых условиях.

Изобретение может быть использовано в аналитической химии. Для выделения железа (III) из водных растворов используют в качестве первого органического реагента дифенилгуанидин (ДФГ).
Изобретение относится к области аналитической химии, а именно к экспресс-обнаружению взрывчатых веществ (ВВ) на основе органических пероксидов. Способ основан на фиксации индикаторным методом пероксида водорода, выделившегося при разложении взрывчатых веществ.

Изобретение относится к области дезинфекции и описывает индикаторный состав для обнаружения дезинфектантов с действующим веществом на основе четвертичных аммониевых соединений на поверхностях объектов и выявления полноты дезинфекции путем аэрозольного распыления, содержит 0,5-1,5% раствор тринитротолуола в одноатомном спирте, а в качестве одноатомного спирта используется пропиловый спирт.
Группа изобретений относится к контролю параметров качества углеводородных топлив. Индикаторное тестовое средство для определения содержания N-метиланилина в углеводородных топливах представляет собой нейтральный оксид алюминия с иммобилизованным на его поверхности гексацианоферратом (III) калия, сформированный в виде таблеток.

Изобретение относится к неразрушающей дефектоскопии, к исследованию свойств металлов и предназначено для подтверждения исчерпания защитных свойств жаростойких диффузионных покрытий на деталях, изготовленных из углеродсодержащих жаропрочных сплавов.
Изобретение относится к медицине и описывает применение резоруфина и/или толуидинового синего, используемых в качестве органического окислительно-восстановительного красящего вещества, одного или нескольких полиолов, в частности глицерина, и воды, введенных в используемые в качестве вспомогательных веществ желатин и/или гидроксиэтилкрахмал, и/или метилцеллюлозу, в качестве индикатора кислорода.

Изобретение относится к области экологии, в частности к санитарно-химическому контролю состояния окружающей среды, и может быть использовано для решения задач обнаружения и измерения концентраций вредных веществ в воздухе.

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к фотометрическому определению малых концентраций железа (III) в растворах чистых солей. Способ включает переведение железа (III) в комплексное соединение с органическим реагентом и поверхностно-активным веществом в слабокислой среде нагреванием на водяной бане и последующим фотометрированием полученного раствора, при этом к раствору железа (III) с pH 3,9-5,2 добавляют 50-кратное количество органического реагента, в качестве которого используют ксиленоловый оранжевый, 1,8-2,2 мл раствора поверхностно-активного вещества в виде 2%-ного раствора ETHAL LA-7, и воды до 10 мл объема с последующим нагреванием на водяной бане при температуре 60-80°C в течение 15 мин и добавлением в полученный раствор 1 мл ацетона.

Изобретение относится к методам индикаторного выявления следовых количеств взрывчатых веществ и компонентов взрывчатых составов на основе трех групп классов соединений: нитроароматических соединений; нитраминов и нитроэфиров; ионных нитратов. Способ экспресс-обнаружения взрывчатых веществ на основе комплекта химических индикаторов для трех групп классов азотсодержащих соединений включает применение реактивного индикаторного материала с реагентами, предварительно нанесенными в дозированном количестве на носитель, причем в качестве реактивного индикаторного материала используют носитель с иммобилизованным азокомпонентом реактива Грисса, находящимся в твердой химически модифицированной защищенной форме с ковалентно связанной аминогруппой. Достигается повышение чувствительности и надежности, а также - ускорение обнаружения. 3 з.п. ф-лы, 4 прим., 1 табл.

Изобретение относится к области аналитической химии, а именно к разработке экспресс-тестов, и может быть использовано для полуколичественного определения концентрации кобальта(II) и меди(II) в природных, сточных водах и различных жидкостях в полевых условиях. Способ включает наполнение стеклянной трубки с внутренним диаметром 0,5 см Na-формой катионита КБ-2Э-10 массой - 0,2 г, с последующим наполнением анализируемым раствором, содержащим добавленные в него нитрат натрия концентрацией 1 моль/л и нитрат кальция для создания среды, и оценку концентрации кобальта и меди по длине окрашенной зоны катионита при следующем содержании компонентов после наполнения трубки, мас.%: Катионит КБ-2Э-10 - 0,8 Нитрат натрия - 8,5 Нитрат кальция - 0,25 Вода - остальное. Достигается повышение точности и надежности, а также ускорение и упрощение анализа. 1 пр., 2 ил.
Изобретение относится к области аналитической химии элементов и может быть использовано при его определении в технологических растворах, природных и техногенных водах. Способ включает приготовление сорбента, раствора железа (III, II), добавление раствора гидроксиламина для восстановления железа (III) до железа (II), извлечение железа (II) из раствора сорбентом, переведение железа (II) в комплексное соединение на поверхности сорбента, отделение сорбента от раствора, измерение коэффициента диффузного отражения поверхностного комплекса железа (II) и определение содержания железа по градуировочному графику, причем в качестве сорбента используют оксид алюминия, последовательно модифицированный полигексаметиленгуанидином и 3-(2-пиридил)-5,6-дифенил-1.2,4-триазин-4′,4′′-дисульфокислотой (феррозин), а измерение коэффициента диффузного отражения осуществляют при 560 нм. Достигается повышение чувствительности и информативности анализа. 4 пр.

Изобретение относится к химической промышленности и представляет собой полифункциональный индикаторный состав для экспресс-обнаружения следов взрывчатых веществ на основе динитротолуола после террористических актов, содержащий цетилпиридиния хлорид, алкилдиметиламин, алкилбензолсульфонат, глутаровый альдегид, изопропиловый спирт, неионогенное поверхностно-активное вещество ОП-7, щавелевую кислоту, гексаметафосфат натрия, дитизон и воду, причем компоненты в составе находятся в определенном соотношении в мас.%. Изобретение обеспечивает расширение эксплуатационных возможностей за счет одновременного проведения дезинфекции, дезактивации поверхностей объектов и экспресс-обнаружения на поверхностях следов взрывчатых веществ на основе динитротолуола. 1 табл.
Изобретение относится к дезинфекции поверхностей. Предложен комбинированный состав для комплексного проведения дезактивации, дезинфекции и экспресс-обнаружения следов взрывчатых веществ на основе тетранитротолуола после совершения террористических актов. Состав представляет собой водно-спиртовой раствор алкилбензолсульфоната, включающий неионогенное поверхностно-активное вещество, органическую кислоту, антикоррозионное вещество и комплексообразователь. Используют следующие компоненты при их количественном соотношении, мас.%: алкилдиметилбензиламмония хлорид - 25,0-35,0; алкилдиметиламин - 1,0-1,3; алкилбензолсульфонат - 5,5-8,0; формальдегид - 1,0-1,5; этиловый спирт - 2,0-5,0; неионогенное поверхностно-активное вещество (ОП-7) - 1,0-2,0; щавелевая кислота - 1,0-2,0; ортофосфорная кислота - 0,5-1,0; дитизон - 0,05-0,1; вода - до 100. Изобретение обеспечивает одновременное проведение дезинфекции, дезактивации поверхностей объектов и экспресс-обнаружения на поверхностях следов взрывчатых веществ на основе тетранитротолуола. 1 табл.

Изобретение относится к области исследования или анализа веществ на основе четвертичных аммониевых соединений химическими способами, конкретно с помощью химических индикаторов, и предназначено для экспресс-обнаружения действующего вещества дезинфектантов на поверхностях объектов. Экспресс-обнаружение осуществляют путем распыления на обследуемую поверхность индикаторного состава, представляющего собой 0,5-1,5 масс.% спиртовой раствор тринитротолуола в этиловом спирте, с помощью аэрозольного устройства. Выявление полноты дезинфекции проводят спустя не менее получаса и не позднее 2-х часов после проведения обработки по появлению характерного индикационного эффекта - коричневого окрашивания поверхности объекта. Изобретение позволяет повысить эксплуатационные возможности при экспресс-обнаружении веществ за счет увеличения срока хранения и диапазона использовании индикаторной рецептуры, а также обеспечивает удобство и безопасность работ, охрану окружающей среды и возможность проведения экспресс-обнаружения на вертикальных, наклонных и горизонтальных поверхностях. 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к химической промышленности и представляет собой комбинированный индикаторный состав для комплексной обработки объектов, содержащий бензалкония хлорид, алкилдиметиламин, алкилбензолсульфонат, формальдегид, этиловый спирт, неионогенное поверхностно-активное вещество ОП-7, лимонную кислоту, ортофосфорную кислоту, дитизон и воду, причем компоненты в составе находятся в определенном соотношении в масс. %. Изобретение обеспечивает расширение эксплуатационных возможностей за счет одновременного проведения дезинфекции, дезактивации поверхностей объектов и экспресс-обнаружения на поверхностях следов взрывчатых веществ на основе тринитротолуола. 1 табл.

Изобретение относится к химической промышленности и представляет собой индикаторный состав для обнаружения следов взрывчатых веществ после совершения террористических актов, содержащий диоктилдиметиламмоний хлорид, алкилдиметиламин, алкилбензолсульфонат, глутаровый альдегид, пропиловый спирт, неионогенное поверхностно-активное вещество ОП-7, щавелевую кислоту, гексаметафосфат натрия, дитизон и воду, причем компоненты в составе находятся в определенном соотношении, в мас.%. Изобретение обеспечивает расширение эксплуатационных возможностей за счет одновременного проведения дезинфекции, дезактивации поверхностей объектов и экспресс-обнаружения на поверхностях следов взрывчатых веществ на основе тетранитротолуола. 1 табл.

Изобретение относится к области дезинфекции и предназначено для обнаружения действующего вещества дезинфектантов на поверхностях объектов. Индикаторный состав для обнаружения дезинфектантов с действующим веществом на основе четвертичных аммониевых соединений на поверхностях объектов и выявления полноты дезинфекции путем аэрозольного распыления содержит 0,5-1,5 масс. % раствор тринитротолуола в двухатомном спирте. В качестве двухатомного спирта используется этиленгликоль. Использование изобретения обеспечивает удобство и безопасность использования, увеличение длительности срока работоспособности и интервала температур применения, обеспечивает защиту окружающей среды, возможность применения при работе на вертикальных, наклонных и горизонтальных поверхностях. 1 табл.

Изобретение относится к области дезинфекции и предназначено для обнаружения действующего вещества дезинфектантов на поверхностях объектов. Индикаторный состав для обнаружения дезинфектантов с действующим веществом на основе четвертичных аммониевых соединений на поверхностях объектов и выявления полноты дезинфекции путем аэрозольного распыления содержит 0,5-1,5 мас.% раствор тринитротолуола в двухатомном спирте. В качестве двухатомного спирта используется пропиленгликоль. Использование изобретения обеспечивает удобство и безопасность использования, увеличение длительности срока работоспособности и интервала температур применения, обеспечивает защиту окружающей среды, возможность применения при работе на вертикальных, наклонных и горизонтальных поверхностях. 1 табл.
Наверх