Способ экстракционно-фотометрического определения кадмия

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ц664924

Союз Советских

Социалистических

Реслублик (61) Дополнительное к авт, свид-ву— (22) Заявлено 26.02.76 (21) 2328663/23-26 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.05.79. Бюллетень № 20 (45) Дата опубликования описания 30.05.79. (51) M. Кл.

С 01G 11/00

G 01N 21/24

В 01D 11/04

Государственный комитет

СССР ло делам изобретений и открытий (53) УДК 546.48: 543. .432 (088.8) (72) Авторы изобретения

П. П. Киш, И. С. Балог и П. Г. Мизун

Ужгородский государственный университет (71) Заявитель (54) СПОСОБ ЭКСТРАКЦИОННО-ФОТОМЕТРИЧЕСКОГО

ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАДМИЯ

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано для определения кадмия экстракционно-фотометрическим методом.

Для экстракционно-фотометрического оп- 5 ределения кад|мия применяются два типа соединений: внутрикомплексные соединения, образованные при взаимодействии кадмия с кислотными красителями, и ионные ассоциаты, образованные при взаимо- 10 действии кадмия с галогенид-ионами и основными красителями (основаниями).

Эистракционно-фотометрические методы определения кадмия при использовании ионных ассоциатов имеют более высокую 15 чувствительность, чем методы,с использованием кислотных красителей, но они имеют м алую из бир ательн ость.

Известен экстракционно-фотометрический метод определения кадмия с хромпиразолоном 11, основанный на образовании ионного ассоциата кадмия с иодид-ионами и катионом хромпиразолона 11. В основу метода положено различное отношение к органическим ра створителям тетраиодокадмиата и иодида реактива. Простая иодидная соль реактива хорошо растворяется и эистрагируется бензолом, ионный ассоциат кадмия в нем практически не растворяется.

Для определения, кадмия к 0,5-1 н. сернокислотному раствору кадмия прибавляют

KJ до его концентрациями 0,5%, добавляют несколько кристалликов аскорбиновой кислоты и добавляют при перемешивании

4 мл 0,02%-ного раствора хромпиразолона

11 в 2 н. HzSO4.

Через 3 — 4 мин вводят 25 мл бензола, взбалтывают смесь 7 — 10 мин на механической мешалке, дают отстояться и измеряют оптическую плотность бензольного экстракта. Определение кадмия проводят по калибровочному графику. Этим методом возможно определить ка дмий в присутствии алюминия, кобальта, никеля, марганца, хрома, бериллия и магния. Мешают определению кадмия элементы, которые образуют прочные иодидные комплексы: сурьмы, олова, свинца, ртути, висмута, индия, таллия, серебра, селена (IV) и теллура (IV), а также значительные количества цинка.

Известен также экстракционно-фотометрический способ определения кадмия с метиловым фиолетовым, заключающийся в следующем. К 5 мл .исследуемого водного раствора, содержащего 1 — 5 мкг кадмия, добавляют 1 мл 1 н. H2SO4, 1 мл 1 М KJ u

1 мл 0,04%-ного раствора метилового фиолетового. Объем доводят водой до 10 мл, добавляют 2 мл диизопропилового эфира и

664924

3 взбалтывают 5 мин. Осадок продукта реакции флотируется в органический слой, Водную фазу отбрасывают, а к органической добавляют 4 мл ацетона и измеряют оптическую плотность на ФЭК-M с зеленым светофильтром в кюветах 0,5 см. 3акон Ламберта-Бера соблюдается до содержания кадмия 5 мкг/мл в водном растворе.

Описанным способом можно определить кадмий в присутствии циника (1: 1000), мышьяка (1: 20000), железа (1: 30) и меди (1: 3). Мешают определению кадмия ртуть, висмут, свинец, индий, олово, серебро, таллий, селен (IV) и теллур (IV). Метод применяют для определения кадмия в металлическом мышьяке. Мешающие элементы предварительно отделяют экстракцией дитизоном.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является экстракционно-фотометрический метод определения кадмия с кристаллическим фиолетовым, основанный на образовании ионного ассоциата кадмия с иодид-ионами и катионом красителя. В кислой среде образующийся ионный ассоциат при экстракции органическим растворителем (изопропиловым эфиром) флотируется на поверхности раздела фаз, который затем растворяют в ацетоне, и определяют оптическую плотность раствора.

Для определения кадмия к испытуемому нейтральному раствору добавляют 1 мл

1 н. раствора соляной кислоты, 1 мл 0,1 М раствора иодистого калия и 1 мл 10 — М раствора кристаллического фиолетового и доводят объем дистиллированной водой до

10 мл. После перемешивания добавляют

10 мл изопропилового эфира и экстрагируют 5 мин. После расслоения фаз водную отбрасывают, а к органической фазе добавляют 10 мл ацетона и измеряют оптическую плотность при 580 нм в 1 см кюветах. Количество кадмия находят по калибровочным графикам.

Окрашенные соединения подчиняются закону Вера в интервале концентрации кадмия 0,1 — 0,5 мкг/мл.

При рН 1,1 определению кадмия не мешают: цинк — при концентрации 15000 мкг/ мл, железо (II) — 2500 мкг/мл, железо (Ш) — 2500 мкг/мл, алюминий — 500 мкг/ мл, медь (II) — 15 мкг/мл. Определению кадмия мешают висмут, олово, серебро, индий, свинец, ртуть, селен и некоторые другие элементы.

Метод применен для оп|ределения кадмия в алюминиевых сплавах. Мешающие элементы медь, свинец, олово, висмут и другие отделяют электролиаом, Однако известные способы имеют низкую селективность.

Цель изобретения — увеличение селективности экстракционно-фотометрического определения кадмия.

З0

4

Поставленная цель достигается путем перевода кадмия в координационно-сольватированный комплекс (СЫ 2ТБФ) при взаимодействии кадмия с иодид-ионами и трибутилфосфатом (ТБФ), который затем экстрагируют смесью бензола и ТБФ при рН 6 — 10 и в присутствии основного красителя и бромид-ионов образует в органической фазе смешанный ионный ассоциатиодобромокадминат основного красителя в среде 2 — 5 н. H SO4.

Использование такого принципиально нового приема — взаимодействия между координационно-сольватированным иодидным комплексом кадмия в органической фазе и основным красителем в присутствии галогенид-ионов дает возможность избегать предварительных операций по отделению мешающих элементов, что значительно сокращает время проведения анализа и позволяет определять кадмий в присутствии любых элементов.

Кадмий переводится в координационносольватированный йодидный комплекс

CdJ ° 2ТБФ в широком интервале кислотности — от рН 10 до 1 2 н. Н $04 путем добавлен ни к водному раствору йодида калия и встряхиванием смесью (4: 1) бензола с трибутилфосфатом. При концентрации йодида калия 0,1 М и рН 6 — 10 кадмий переводится в CdJ> 2ТБФ и извлекается в органическую фазу на 95 — 99, а индий, таллий, олово, серебро, медь, свинец, железо, теллур, селен, висмут, ртуть и другие элементы остаются в водном растворе.

В присутствии ртути в раствор перед экстракцией добавляют 0,3 мл 0,1 М раствора тиосульфата натрия.

Координационно-сольватированный иодидный комплекс кадмия (CdJ 2ТБФ) взаимодействует с бромид-иона м и, образуя смешанный анионный комплекс кадмия по реакции

CdI, 2ТБФ+ Br- «» (ТБФС01,Вг) — + ТБФ, который затем взаимодействует с основным красителем, образуя окрашенный ионный ас:социат (ТБФС(11,Вг) — + В+ — (ТБФС(И,Вг)В.

Для образования окрашенного ионного ассоциата кадмия к органической фазе, содержащей координационно-сольватированный комплекс, добавляют водный раствор бромида калия, водный раствор основногонрасителя, добавлением Н $04 устанавливают кислотность 2 — 5 н. Н $04 в зависимости от природы красителя и встряхивают1мин.

При этом органическая фаза окрашивается вследствие образования ионного ассоциата.

Оирашенный экстракт фотометрируют и по кали б ровочному графику,,построенному в аналогичных условиях, определяют кадм ий, Предлагаемый способ опробован с применением различных основных нрасите664924

5 лей — виктории голубой 4Р, основного синего К, малахитового зеленого, кристаллического фиолетового, астразонового розового 2С, родамина С, родамина ба, бутилродамина С и некоторых других. Все они пригодны для селективного определения кадмия. В качестве лучшего реагента выбран родам ин С, при использовании которого координационно солыватированный иодидный комплекс кадмия в присутствии бромид-ионов образует окрашенные ионные ассоциаты в широком интервале кислотности (1 — 7 н. H2$04), незначительно извлекается простая соль красителя, а молярный коэффициент погашения имеет высокое значение (в= 10,2 104) в максимуме поглощения при 575 нм.

Оптимальная концентрация бромид-иона, родамина С и серной кислоты,при образовании смешанного ионного ассоциата иодобромокадм иата родамина С соответственно равна 0,2 г-ион/л, 2 10 — 4 М и 4 н. В оптимальных условиях однократной экстракцией извлекают до 95 /о кадмия. Равновесие экстракции устанавливается за 30 с и оптическая плотность окрашенных экстрактов устойчива 10 ч. Светопоглощение экстрактов подчиняется закону Бера в интервале концентраций кадмия 0,1 — 5 мкг/мл. Разработанный способ дает возможность проводить определение кадмия в присутствии любых элементов, что обусловлено тем, что часть элементов не образуют экстрагируемых иодидных комплексов в оптимальных условиях образования координационно сольватированных комплексов кадмия, а другая часть элементов не образует бромидных анионных комплексов в условиях образования смешанных иодобромидных комплексов кадмия.

Определение кадмия осуществляют следующим об разом. Анализируемый раствор переносят в делительную воронку, добавляют 0,5 мл 1 М раствора иодида калия, добавляют 1 н. NaOH или Н2$04 устанавливают рН 7, доводят объем бидистилляТ0М до 10 мл и экстраги руют кадмий 5 мл смеси бензола и ТБФ (4: 1) в течение

1 мин. После разделения фаз водный слой отбрасывают, а к органической фазе добавляют 05 мл 4 М раствора бромида калия

0,5 мл 2 10 — М раствора родамина С, 4 мл 5 н. Н2$04 и встряхивают содержи мое воронки 1 мин. Экстракт отделяют, центрифугируют и измеряют оптическую плотность на спектрофотометре при 575 нм или на фотоэлектроколориметре ФЭК-56 со светофильтром М 6,в 0,3 см кюветах относительно экстракта холостого опыта. Количество кадмия находят по кабировочному графику, построенному аналогично.

Способ использован для определения кадмия в цинковых концентратах, воздухе и крови. туру муфельной печи 600 С и проводят озоление в течение 3 — 4 ч пока зола не будет лишена примеси угля. После охлаждения и взвешивания золу растворяют при слабом нагревании в 2 мл 2 H. H>$04. Полученный раствор переносят в делительную воронку, добавляют 0,5 мл 5 /О-ного раствора аскорбиновой кислоты и далее опре50

55 деление кадмия проводят как описано.

Формула изобретения

Способ экстр аукционно-фотометрического определения кадмия, включающий образование в кислой среде ионного ассоциата кадмия с иодид-ионом и основным красителем и экстракцию окрашенного соединения органическим растворителем, отличающ:ийся тем, что, с целью .повышения

6

Пример 1. Определение кадмия .в цинковых концентратах.

Навеску концентрата 0,1 — 0,2 г растворяют при нагревании в 10 мл НС1, добавляют 3 мл НХОз и упаривают раствор до

1 — 2 мл. Затем прибавляют 10 мл Н2$04 (1: 1), упаривают до появления белых паров, полученный раствор переносят в мерную колбу на 100 мл и доводят до метки бидистиллятом. Отб ирают аликвотную часть раствора, содержащую 5 — 10 мкг кадмия, переносят в делительную воронку, добавляют 0,5 мл 5/о-ного раствора аскорбиновой кислоты и далее определение кад>5 мия проводят как описано.

Пример 2. Определение кадмия в воздухе.

Исследуемый воздух с помощью переносного ротационного устройства ПРУ-4 про20 сасывают . через бумажный беззольный фильтр со скоростью 10 л/мин,в течение

10 — 20 мин. Затем фильтр помещают в платиновый тигель и озоляют. Остаток растворяют в 2 мл. 2 н. раствора серной

25 кислоты, переносят в мерную колбу емкостью 10 мл, добавлением 2 н, раствора

NaOH устанавливают рН 7 и доводят объем бидистиллятом до метки. Отбирают аликвотную часть, содержащую 5 — 10 мкг

З0 кадмия и далее определение кадмия проводят как описано.

Для оценки точности методики определение кадмия проведено методом добавок.

Для этого бумажный фильтр смачивают с

35 0,1 — 0,2 мл раствора сульфата кадмия с известным содержанием кадмия, фильтр высушивают и затем определяют как описано.

Пример 3. Определение кадм ия в кро40 ви.

Взятую с гепарином кровь (5 — 20 г) помещают в фарфоровый тигель объемом

50 мл, высушивают в термостате при 80—

105 С и проводят обугливание на электри45 ческой плитке или в муфелыной печи до

400 — 500 С. Затем устанавливают темпера664924

Составитель В. Абрамова

Техред Н. Строганова

Корректор А. Галахова

Редактор А. Соловьева

Заказ 1128/8 Изд. № 322 Тираж 591 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 селективности определения, кадмий предварительно эк1страгируют из иод идных растворов при рН 6 — 10 смесью бензола с

8 трибутилфосфатом и экстракт обрабатывают водным раствором бромид-ионов и красителя в среде 2 — 5 н. серной кислоты.