Способ определения меди(ii) и марганца(ii) индикаторной трубкой при их совместном присутствии в растворах для анализа природных вод


 


Владельцы патента RU 2613407:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ, НИ ТГУ) (RU)

Изобретение может быть использовано для полуколичественного определения марганца(II) и меди(II) в водных растворах, в частности в природных и сточных водах в полевых условиях. Способ включает наполнение стеклянной трубки с внутренним диаметром 0,5 см Na-формой макросетчатого карбоксильного катионита КБ-2Э-16 на основе полиметакрилата и дивинилового эфира диэтиленгликоля с последующим наполнением анализируемым раствором. При этом на первой стадии визуально определяют медь(II) по длине окрашенной зоны катионита при рН ~4,5 и ионной силе 0,1 (NaNO3) анализируемого раствора. На второй стадии после пропускания раствора определяют марганец(II) по длине окрашенной зоны катионита, которая появляется с добавлением к индикаторной трубке комплексообразующего реагента формальдоксима и NaOH для создания среды рН ~10. Способ обеспечивает снижение трудоемкости, сокращение количества используемых реагентов и времени проведения анализа при определении меди(II) и марганца(II) в водном растворе в полевых и лабораторных условиях. 2 ил., 1 пр.

 

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к разработке тест-систем, и может быть использовано для полуколичественного определения марганца(II) и меди(II) в водных растворах, в частности в природных и сточных водах в полевых условиях.

Способ тест-определения марганца(II) и меди(II) при их совместном присутствии в водном растворе включает в себя тест-индикаторную трубку на основе карбоксильного катионита КБ-2Э-16 в натриевой форме, в качестве веществ для создания среды - гидроксид натрия, а в качестве реагента формальдоксим. Технический результат изобретения позволяет определять медь(II) и марганец(II) в водном растворе в полевых и лабораторных условиях. Это позволяет упростить химический анализ и уменьшить время его проведения.

В аналитической практике для определения марганца(II) используются фотометрические методы, основанные либо на переведении марганца(II) в перманганат-ионы, либо на образовании окрашенных комплексных соединений марганца с органическими реагентами [Лаврухина А.К., Юкина Л.В. Аналитическая химия марганца. - М.: Наука, 1974, 218 с.]. Одним из наиболее доступных и дешевых органических реагентов является формальдоксим. Чувствительность методики определения марганца(II) составляет 0,07 мкг/мл. К недостаткам этих методов можно отнести трудоемкость и отсутствие возможности определения меди(II) и марганца(II) из смеси.

Авторами Жарковой В.В., Бобковой Л.А., Козиком В.В. [Выбор карбоксильного катионита для динамического концентрирования и определения ионов кобальта(II) и меди(II) в растворах // Материалы конференции с международным участием «Теоретические и практические аспекты сорбционных и мембранных процессов». Кемерово, 2014 г. - С. 143-145] описан способ визуального полуколичественного определения ионов меди(II) в водно-солевых растворах с использованием тест-индикаторной трубки на основе макросетчатого карбоксильного катионита КБ-2Э-16. Способ определения меди(II) и марганца(II) при совместном присутствии предлагаемым методом неизвестен.

Известен (Патент РФ 2253864, опубл. 10.06.2005, МПК G01N 31/22, G01N 21/78) индикаторный состав для совместного определения меди(II) и марганца(II) в водных растворах, содержащий сорбент, реагент, вещество для создания рН среды и воду. Новым является то, что состав используют для проведения анализа в 2 стадии, он содержит в качестве сорбента - анионит АН-31 в сульфатной форме, в качестве реагента - 4-(2-пиридилазо)-резорцин (ПАР). В качестве вещества для создания рН среды на первой стадии используют серную кислоту, а на второй стадии - серную кислоту с первой стадии, нейтрализованную избытком водного раствора аммиака до рН 9. Время сорбционно-спектроскопического определения ионов меди(II) и марганца(II) при совместном присутствии составляет 40 минут. Описанный способ выбран в качестве прототипа. Недостатками данного индикаторного состава являются:

1. использование большого числа реагентов и дорогостоящего реагента ПАР, что ведет к дополнительным расходам, усложнению эксперимента, увеличению времени проведения анализа;

2. отсутствие возможности его использования в полевых условиях, так как при определении концентрации катионов используется стационарное лабораторное оборудование;

3. проведение анализа занимает большое количество времени.

Задачей настоящего изобретения является способ определения меди(II) и марганца(II) для анализа природных вод в лабораторных и полевых условиях с целью снижения трудоемкости, уменьшения количества используемых реагентов и времени проведения анализа.

Поставленная задача решается тем, что способ определения меди(II) и марганца(II) при их совместном присутствии в водно-солевых растворах проводится в две стадии, включает наполнение стеклянной трубки с внутренним диаметром 0,5 см Na-формой катионита КБ-2Э-16 с последующим наполнением анализируемым раствором, отличается тем, что на первой стадии визуально определяется медь(II) по длине окрашенной зоны катионита при рН ~4,5 и ионной силе 0,1 (NaNO3) анализируемого раствора при следующем соотношении компонентов, масс. %:

катионит 0,95
нитрат натрия 0,85
вода остальное

На второй стадии после пропускания раствора определяется марганец(II) по длине окрашенной зоны катионита, которая появляется с добавлением к индикаторной трубке комплексообразующего реагента формальдоксима и NaOH для создания среды рН ~10 при следующем соотношении компонентов, масс. %:

формальдоксим 0,05
гидроксид натрия 4
вода остальное

Проблема качества воды хозяйственно-питьевого назначения связана с содержанием в ней ионов тяжелых металлов, таких как медь(II) и марганец(II). Питьевая вода с ионами металлов имеет малоприятный вкус и негативно влияет на здоровье человека. Предельно допустимая концентрация меди(II) в природных водах составляет 1 мг/л, а марганца(II) - 0,1 мг/л. Эффективным материалом для создания новых тест-средств определения ионов могут служить катиониты. Сорбенты должны обладать рядом свойств: высокой селективностью к определяемым ионам, хорошими кинетическими свойствами, механической и химической стабильностью, быть неокрашенными и иметь устойчивый во времени аналитический эффект. Макросетчатый карбоксильный катионит КБ-2Э-16, синтезированный Кемеровским ООО ПО «Токем» на основе полиметакрилата и дивинилового эфира диэтиленгликоля (ДВЭДЭГ), обладает такими свойствами. Это позволяет использовать сорбент в качестве активного наполнителя тест-индикаторных трубок для определения ионов меди(II) и марганца(II) в водно-солевых растворах.

Для определения меди(II) и марганца(II) пробу анализируемого раствора объемом 25 мл при рН ~4,5, ионной силе 0,1 (NaNO3 - 0,85 масс. %) пропускают со скоростью 2 мл/мин через стеклянную трубку с внутренним диаметром 0,5 см, заполненную Na-формой катионита КБ-2Э-16 на высоту 3,8 см (m=0,24 г). При пропускании раствора через слой светлых зерен ионита происходит окрашивание слоя сорбента в синий цвет, характерный для ионов меди(II). После сорбции измеряют длину окрашенного слоя катионита, которая зависит от концентрации аналита. Содержание ионов меди(II) в анализируемом растворе рассчитывают по графику градуировочных зависимостей для определения меди(II) и марганца(II) по длине окрашенной зоны (L, мм) (рис. 1). После определения меди(II) к сорбенту прибавляют 0,25 мл 0,04% формальдоксима (0,05 масс. %) и 0,5 мл 0,8% раствора NaOH (4 масс. %) и ждут 5 минут. В результате синяя окраска исчезает, а слой сорбента окрашивается в красно-коричневый цвет, характерный для комплексных ионов марганца(II) с формальдоксимом. Определение содержания ионов марганца(II) в анализируемом растворе проводится по градуировочному графику (рис. 1). Для построения градуировочных зависимостей берут аликвоты стандартного раствора меди(II) и марганца(II), пропускают через сорбент и измеряют сначала длину окрашенной зоны меди(II), а после добавления формальдоксима и NaOH - марганца(II).

Зависимость величины аналитических сигналов (длины окрашенной зоны) линейна в диапазоне концентраций для меди(II) - (0,095-3,18) мг/л, а для марганца(II) - (0,03-0,82) мг/л (рис. 1). Линейность подтверждается коэффициентами корреляции, близкими к единице. Предел обнаружения ионов меди(II) составляет 0,27 мг/л, а для марганца(II) - 0,07 мг/л. Время проведения анализа ~20 минут.

Не мешают определению меди(II) и марганца(II) 10-кратный избыток ионов натрия, магния(II), кальция(II), бария(II), стронция(II) и 2-кратный ионов никеля(II), кобальта(II) и алюминия(III). Ионы Fe2+ и Fe3+ при содержании более 0,05 мг/л маскируются 0,1 М NaF.

Пример определения меди(II) и марганца(II) в водно-солевых растворах

В пробе анализируемого раствора объемом 25 мл, содержащей смесь ионов меди(II) и марганца(II), доводят значение рН до 4,5 добавлением азотной кислоты или гидроксида натрия, ионную силу поддерживают постоянной 0,1 (NaNO3 - 0,85 масс. %). Полученный раствор пропускают со скоростью 2 мл/мин через стеклянную трубку с внутренним диаметром 0,5 см, заполненную Na-формой катионита КБ-2Э-16 на высоту 3,8 см (m=0,24 г). При пропускании раствора через слой светлых зерен ионита происходит окрашивание слоя сорбента в синий цвет характерный для ионов меди(II). Затем измеряют длину окрашенного слоя катионита. После определения меди(II) к сорбенту прибавляют 0,25 мл 0,04% формальдоксима (0,05 масс. %) и 0,5 мл 0,8% раствора NaOH (4 масс. %). В течение 5 минут синяя окраска слоя сорбента исчезает и появляется красно-коричневый цвет, характерный для комплексных ионов марганца(II) с формальдоксимом. Содержание ионов меди(II) и марганца(II) в анализируемом растворе рассчитывают по градуировочным уравнениям:

- для Cu2+: у=2,7605+0,7184 (R2=0,99),

- для Mn2+: у=16,954х+1,1283 (R2=0,99),

где у - это длина окрашенной зоны катионита в мм, х - концентрация ионов металла в анализируемом растворе в мг/л, R2 - коэффициент корреляции.

На рис. 2 показано формирование окрашенных зон ионов меди(II) и марганца(II) в тест-индикаторной трубке на основе катионита КБ-2Э-16 при раздельном (а, б) и совместном присутствии (в) в водно-солевых растворах, где а) верхняя часть - синего цвета, б) верхняя часть - коричневого цвета, в) верхняя часть - красно-коричневого цвета.

Преимущества изобретения заключаются в возможности определения меди(II) и марганца(II) при их совместном присутствии за 20 минут без использования дорогостоящих реагентов (рис. 2) в лабораторных и полевых условиях. Это позволяет удешевить химический анализ и уменьшить время его проведения.

Способ определения меди(II) и марганца(II) при их совместном присутствии в водных растворах индикаторным составом, осуществляемый в две стадии, отличающийся тем, что наполнение стеклянной тест-индикаторной трубки с внутренним диаметром 0,5 см проводят Na-формой макросетчатого карбоксильного катионита КБ-2Э-16 на основе полиметакрилата и дивинилового эфира диэтиленгликоля, причем на первой стадии визуально определяют медь(II) по длине окрашенной зоны катионита при рН ~4,5 и ионной силе 0,1 (NaNO3) анализируемого раствора, а на второй стадии после пропускания раствора определяют марганец(II) по длине окрашенной зоны сорбента, которая появляется с добавлением к индикаторной трубке раствора комплексообразующего реагента формальдоксима и NaOH для создания среды рН ~10, причем определение меди(II) на первой стадии проводят при соотношении компонентов, масс. %: катионит - 0,95, нитрат натрия - 0,85, вода - остальное, а определение марганца(II) на второй стадии проводят при соотношении компонентов реагента, масс. %: формальдоксим - 0,05, гидроксид натрия - 4, вода - остальное.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области испытания и проверки боеприпасов, а именно к способу качественного определения течи тротилового масла в снарядах и минах, снаряженных тротилом.

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано для определения минеральных масел в атмосферном воздухе и воздухе закрытых помещений. Отбирают пробы из атмосферного воздуха и воздуха закрытых помещений путем концентрации их на фильтр АФА-ВП-20 со скоростью 100 л/мин в течение 20 мин.

Изобретение относится к экспресс-средству индикации, предназначенному для визуального обнаружения утечек и проливов фтористого водорода и его водных растворов. Индикаторная краска состоит из (мас.
Изобретение относится к области аналитической химии элементов, а именно к методам определения концентрации палладия, и может быть использовано при его определении в технологических растворах и техногенных водах.

Группа изобретений относится к области оптических химических датчиков для определения органофосфатов. Способ изготовления оптического химического датчика для определения органофосфатов с мембраной, полученной по золь-гель технологии, включает следующие стадии: добавление тетраэтоксисилана (TEOS) и метилтриэтоксисилана (MTriEOS) к индикатору Кумарин 1, растворенному в 10-7 М этаноле; перемешивание в ультразвуковой бане в течение 10 мин с последующим добавлением раствора катализатора в виде 0.001 М HCl и перемешиванием в ультразвуковой бане в течение 20 мин; получение покрывающих слоев на стеклянных пластинках путем погружения стеклянных пластинок в полученный золь через 24 ч старения золя в закрытом сосуде при комнатной температуре, вытягивание из него пластинок с последующим удалением покрывающего слоя с одной стороны пластинки и сушкой в течение 24 ч при комнатной температуре с образованием мембраны.

Изобретение относится к области аналитической химии элементов, а именно к методам определения платины, и может быть использовано при ее определении в геологических и промышленных материалах, технологических и техногенных водах.
Изобретение относится к области аналитической химии элементов и может быть использовано для выделения и определения осмия в объектах различного вещественного состава.

Изобретение относится к фармацевтическому анализу. Способ осуществляют путем растворения анализируемой пробы, обработки раствора химическим реактивом с последующим фотоэлектроколориметрированием - измерением оптической плотности окрашенных растворов, причем растворение проводят в воде очищенной, выдерживают на нагретой водяной бане до полного растворения при перемешивании, охлаждают и в дальнейшем аликвотную часть приготовленного раствора объемом от 1,0 до 5,0 мл последовательно обрабатывают при перемешивании каплями 3,5 мл 0,1 Н спиртового раствора KОН, выдерживают и перемешивают 5 минут, далее обрабатывают каплями 2,5 мл 0,5% раствора вератрового альдегида в серной кислоте и 1,5 мл 0,1 Н раствора серной кислоты, выдерживают еще 3 минуты и после этого фотоэлектроколориметрируют окрашенные растворы.

Изобретение относится к фармацевтическому анализу. Способ характеризуется растворением анализируемой пробы, обработкой раствора химическим реактивом с последующим фотоэлектроколориметрированием окрашенных растворов, при этом растворение проводят в воде очищенной, выдерживают на нагретой водяной бане до полного растворения, охлаждают и разбавляют тем же растворителем до 100 мл; аликвотную часть приготовленного раствора объемом от 1,0 до 5 мл последовательно обрабатывают 2,0-2,3 мл щелочного 1% раствора нитропруссида натрия и 0,1 мл 3% раствора водорода перекиси, выдерживают в течение 1 мин, после чего прибавляют 0,1 М раствор калия гидроксида до рН 10 и фотоэлектроколориметрируют окрашенные растворы.
Группа изобретений относится к аналитической химии, а именно к области химических методов контроля стерилизации, и описывает способ изготовления химического индикатора контроля озоновой стерилизации, а также химический индикатор контроля озоновой стерилизации.

Изобретение относится к экспресс-определению наличия гидразинных и аминных горючих путем индикации на поверхностях, в частности к контролю целостности технических средств хранения и транспортирования компонентов ракетных топлив.

Изобретения относятся к области биохимии. Предложен способ обнаружения присутствия термостойких микроорганизмов в пищевом продукте, а также способ обнаружения присутствия в пищевом продукте термостойких микроорганизмов и общего количества микроорганизмов для их сравнения.

Изобретение относится к области аналитической химии, а именно к методам определения меди, и может быть использовано при ее определении в природных и питьевых водах, а также в технологических растворах.

Изобретение относится к фармацевтическому анализу. Способ осуществляют путем растворения анализируемой пробы, обработки раствора химическим реактивом с последующим фотоэлектроколориметрированием - измерением оптической плотности окрашенных растворов, причем растворение проводят в воде очищенной, выдерживают на нагретой водяной бане до полного растворения при перемешивании, охлаждают и в дальнейшем аликвотную часть приготовленного раствора объемом от 1,0 до 5,0 мл последовательно обрабатывают при перемешивании каплями 3,5 мл 0,1 Н спиртового раствора KОН, выдерживают и перемешивают 5 минут, далее обрабатывают каплями 2,5 мл 0,5% раствора вератрового альдегида в серной кислоте и 1,5 мл 0,1 Н раствора серной кислоты, выдерживают еще 3 минуты и после этого фотоэлектроколориметрируют окрашенные растворы.

Изобретение относится к фармацевтическому анализу. Способ характеризуется растворением анализируемой пробы, обработкой раствора химическим реактивом с последующим фотоэлектроколориметрированием окрашенных растворов, при этом растворение проводят в воде очищенной, выдерживают на нагретой водяной бане до полного растворения, охлаждают и разбавляют тем же растворителем до 100 мл; аликвотную часть приготовленного раствора объемом от 1,0 до 5 мл последовательно обрабатывают 2,0-2,3 мл щелочного 1% раствора нитропруссида натрия и 0,1 мл 3% раствора водорода перекиси, выдерживают в течение 1 мин, после чего прибавляют 0,1 М раствор калия гидроксида до рН 10 и фотоэлектроколориметрируют окрашенные растворы.
Изобретение относится к гомогенной композиции, изменяющей свой цвет при воздействии жидкости на водной основе. Композиция включает образующий матрицу компонент, лейкокраситель, кислоту Льюиса на основе соли металла, нейтральное поверхностно-активное вещество (ПАВ) и органический растворитель.

Изобретение относится к композиции детектирующих агентов для живых клеток, в частности для эпителиальных опухолевых клеток; композиция содержит 0-5% фолиевой кислоты, 0-10% комплекса фолиевой кислоты, 0,01-5% метиленового синего, 0,1-10% углеводного восстановителя, 2-6% уксусной кислоты и 3-95% воды.
Группа изобретений относится к аналитической химии, а именно к области химических методов контроля стерилизации, и описывает способ изготовления химического индикатора контроля озоновой стерилизации, а также химический индикатор контроля озоновой стерилизации.

Изобретение относится к средствам индикации высокотоксичного компонента ракетного топлива - несимметричного диметилгидразина (НДМГ). Предлагается индикаторная краска в качестве средства индикации, предназначенная после нанесения на поверхность технологического оборудования или тары в виде индикаторного покрытия для визуального обнаружения течей и проливов НДМГ.

Группа изобретений относится к фильтрующим средствам индивидуальной защиты органов дыхания. Фильтрующий картридж содержит датчик для обнаружения присутствия химического вещества, корпус, крышку и фильтрующую среду, расположенную внутри корпуса.

Изобретение относится к технологии получения высокопористых покрытий на основе систем двойных оксидов, применяемых в быстро развивающихся областях электронной техники и светотехнической промышленности, производстве материалов катализаторов, в качестве функционально-чувствительных, декоративных, фильтрующих и перераспределяющих излучение покрытий.
Наверх