Спосіб визначення вмісту токсичних елементів у сировині та в продукції цукрового виробництва

1. Спосіб визначення вмісту токсичних елементів у сировині та в продукції цукрового виробництва, який передбачає підготовку проби кожного токсичного елемента до виконання виміру шляхом їх мінералізації, приготування градуйованих розчинів кожного із токсичних елементів, вимірювання з визначенням масової концентрації кожного токсичного елемента методом атомної абсорбції шляхом переведення рідкої проби, яка містить токсичний елемент, в атомарний стан з наступним фотометруванням градуйованих розчинів та розчинів проб, що аналізують на заданий елемент, розрахунок масової концентрації кожного токсичного елемента, обробку результатів, контроль правильності результатів, який відрізняється тим, що здійснюють окреме вимірювання масової концентрації кожного токсичного елемента - миш'яку, кадмію, міді, свинцю, цинку з визначенням масової концентрації кожного з цих елементів у цукровому буряку, жомі або мелясі за загальною схемою, відповідно до якої мінералізацію кожної проби з вихідною масою наважки 2,000±0,001г здійснюють шляхом термічної обробки проби шляхом випарювання у присутності азотної кислоти в декілька стадій у залежності від виду проби, перед останнім випарюванням у пробу цукрового буряку, в пробу жому або в пробу меляси вносять концентровану азотну кислоту в кількості 5-10см 3, потім додають перекис водню або хлорної кислоти в кількості 23см 3, випарюють і після закінчення випарювання в кожну пробу додають воду, після чого одержану суміш кип'ятять протягом 10-15 хвилин, а градуйовані розчини кожного з токсичних елементів для їх кількісного вимірювання готують із значеннями концентрацій, які відповідають лінійному діапазону вимірювання концентрацій на даному приладі, а для видалення органічних добавок перед переве 2 (19) 1 3 31648 4 14. Спосіб за п.13, який відрізняється тим, що азотна кислота розведена водою у співвідношенні 1:1. 15. Спосіб за п.12, який відрізняється тим, що перед другим випарюванням у пробу жому додають розчинену азотну кислоту у кількості 10-12см 3. 16. Спосіб за п.12, який відрізняється тим, що оптичну густину а томної пари елемента, що аналізують, у розчині при визначенні вмісту кадмію, міді, свинцю або цинку визначають шляхом вимірювання площі під кривою атомізації. 17. Спосіб за п.16, який відрізняється тим, що вимірювання здійснюють шляхом визначення оптичної густини пари за час атомізації. 18. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що оптичну густин у атомної пари елемента, що аналізують, у розчині при визначенні вмісту миш'яку визначають шляхом вимірювання висоти піку кривою атомізації. 19. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що вимірювання оптичної густини атомної пари кожного токсичного елемента, що визначають на його резонансній довжині хвилі, здійснюють на атомноабсорбційному спектрофотометрі "Сатурн-4", при цьому встановлюють оптимальний розмір щілини. 20. Спосіб за п.19, який відрізняється тим, що оптимальний розмір щілини при визначенні цинку становить 0,15мм. 21. Спосіб за п.19, який відрізняється тим, що оптимальний розмір щілини при визначенні кадмію, міді або свинцю становить 0,1мм. 22. Спосіб за п.19, який відрізняється тим, що оптимальний розмір щілини при визначенні миш'яку становить 0,2мм. 23. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що об'єм дози рідкої проби для її переведення в атомарний стан для визначення кадмію, миш'яку або міді становить 20 мкл. 24. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що об'єм дози рідкої проби для її переведення в атомарний стан для визначення цинку становить 10мкл. 25. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що при визначенні миш'яку, свинцю або цинку обзолення проби перед її переведенням в атомарний стан здійснюють при температурі 400-500°С. 26. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що при визначенні кадмію проби обзолення перед її переведенням в атомарний стан здійснюють при температурі 300-400°С. 27. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що при визначенні міді проби обзолення перед її переведенням в атомарний стан здійснюють при температурі 500-700°С. 28. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що переведення проби для аналізу в атомарний стан при визначенні свинцю або цинку здійснюють при температурі 2000-2200°С. 29. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що переведення проби для аналізу в атомарний стан при визначенні міді або миш'яку здійснюють при температурі 2400-2600°С. 30. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що переведення проби для аналізу в атомарний стан при визначенні кадмію здійснюють при температурі 1750-1950°С. 31. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що розрахунок масової концентрації кадмію, міді або цинку в цукровому буряку, в жомі або мелясі здійснюють за методом градуйованого графіка. 32. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що розрахунок масової концентрації свинцю в цукровому буряку, жомі або мелясі здійснюють за методом додатків. 33. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що розрахунок масової концентрації миш'яку в цукровому буряку, жомі та мелясі здійснюють за методом додатків, при цьому перед фотометруванням у кожну пробу для аналізу з додатком градуйованого чи нульового розчину вносять модифікатор у вигляді азотнокислого нікелю при його концентрації 0,1%мас. у розчині, що фотометрують. 34. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що за результат вимірювання приймають середнє арифметичне трьох паралельних вимірювань, відхилення між якими не перевищує 10% відносно середнього значення. Корисна модель належить до галузі цукрового виробництва і призначена для контролю якості сировини та продукції за показниками безпеки. Відомо спосіб визначення вмісту елементів у пробах, який передбачає підготовку проби до аналізування, виконання вимірювань з визначенням масової частки (концентрації) кожного елемента, відповідну обробку результатів [патент РФ №2037824, G01N30/06,1995]. Проте такий спосіб не дозволяє визначати токсичні елементи, в тому числі миш'як, як об'єкти необхідного контролю в цукровому виробництві, а саме, в цукровому буряку, жомі, мелясі. Відомо також спосіб визначення вмісту миш'яку в біологічному матеріалі, який передбачає підготовку проби перед аналізуванням, атомноабсорбційній аналіз, виконання вимірювань з визначенням масової частки (концентрації) кожного елемента, відповідну обробку результатів [патент РФ №2003970, G01N31/00, 1993]. Такий спосіб передбачає визначення тільки вмісту миш'яку, при цьому він не дозволяє визначати миш'як у цукровому буряку, жомі та мелясі за єдиною методикою, за якою також можливо би було визначати вміст інших токсичних елементів. Найближчим до способу, що заявляється, є спосіб визначення вмісту токсичних елементів у сировині і в продуктах, який передбачає підготовку проби до виконання виміру шляхом попередньої мінералізації проби для аналізу, приготування градуйованих розчинів токсичних елементів, що визначають, виконання вимірювань масової частки кожного токсичного елемента у розчині методом атомної абсорбції, розрахунок масових концентрацій токсичних елементів, обробку результатів та контроль правильності результатів [ГОСТ 3017896. Сырье и пищевые продукты. Атомно 5 31648 абсорбционный метод определения токсичных элементов. Межгосударственный стандарт]. Такий спосіб дозволяє визначати в сировині та харчових продукта х концентрацію свинцю, кадмію, міді, цинку і заліза. Цим способом можна лише частково задовольняти можливість визначення кількісного вмісту токсичних елементів у сировині та в продукції цукрового виробництва відносно переліку усі х елементів для контролю. Крім того, таке рішення передбачає використання плазмового атомізатору, який не задовольняє вимогам чутливості при визначенні токсичних елементів у цукровому буряку, жомі та мелясі. В основу корисної моделі поставлено задачу створення способу визначення вмісту токсичних елементів у сировині та в продукції цукрового виробництва, в якому за рахунок здійснення єдиної схеми визначення токсичних елементів, які підлягають контролю, в цукровому буряку, жомі, мелясі, вимірювання масової частки кадмію, міді, миш'яку, свинцю, цинку з удосконаленими параметрами здійснення основних стадій визначення забезпечувало би уніфікацію, а також підвищення чутливості способу з одержанням результатів аналізу з відносною сумарною похибкою Д=±15% при довірчій імовірності Р=0,95, за рахунок чого здійснення вимірювань токсичних елементів у цукровому буряку, жомі, мелясі забезпечило би оперативніший та достовірніший контроль у цукровому виробництві. Поставлену задачу вирішують тим, що у способі визначення вмісту токсичних елементів у сировині та в продукції цукрового виробництва, який передбачає підготовку проби кожного токсичного елемента до виконання виміру шля хом їх мінералізації, приготування градуйованих розчинів кожного із токсичних елементів, вимірювання з визначенням масової концентрації кожного токсичного елемента методом атомної абсорбції шляхом переводу рідкої проби, яка містить токсичний елемент, в атомарний стан з наступним фотометруванням градуйованих розчинів та розчинів проб, що аналізують на заданий елемент, розрахунок масової концентрації кожного токсичного елемента, обробку результатів, контроль правильності результатів, згідно з корисною моделлю, здійснюють окреме вимірювання масової концентрації кожного токсичного елемента - миш'яку, кадмію, міді, свинцю, цинку з визначенням масової концентрації кожного з цих елементів у цукровому буряку, жомі або мелясі за загальною схемою, відповідно до якої мінералізацію кожної проби з вихідною масою наважки 2,000±0,001г здійснюють шляхом термічної обробки проби шляхом випарювання у присутності азотної кислоти в декілька стадій у залежності від виду проби, перед останнім випарюванням у пробу цукрового буряку, в пробу жому або в пробу меляси вносять концентровану азотну кислоту в кількості 5-10см 3, потім додають перекис водню або хлорної кислоти в кількості 2-3см 3, випарюють і після закінчення випарювання в кожну пробу додають воду, після чого одержану суміш кип'ятять протягом 10-15 хвилин, а градуйовані розчини кожного з токсичних елементів для їх кількісного вимірювання готують із значеннями конце 6 нтрацій, які відповідають лінійному діапазону вимірювання концентрацій на даному приладі, а для видалення органічних добавок перед переведенням проби цукрового буряку, проби жому або проби меляси в атомарний стан здійснюють її обзолення, а переведення рідкої проби в атомарний стан здійснюють шляхом електротермічної атомізації, після якої визначають оптичну густину атомної пари елемента в розчині, який аналізують. У способі готують три градуйовані розчини міді з масовими концентраціями 0,01, 0,02 і 0,04мкг/см 3. У способі готують три градуйовані розчини свинцю з масовими концентраціями 0,015, 0,03 і 0,06мкг/см 3. У способі готують три градуйовані розчини миш'яку з масовими концентраціями 0,015, 0,03 і 0,06мкг/см 3. У способі готують три градуйовані розчини кадмію з масовими концентраціями 0,0005, 0,0010 і 0,0020мкг/см 3. У способі готують три градуйовані розчини цинку з різними масовими концентраціями 0,0025, 0,0050 і 0,0100мкг/см 3. Термічну обробку проби цукрового буряка здійснюють шляхом випарювання у дві стадії. Перед першим випарюванням у пробу цукрового буряку додають концентровану азотну кислоту у кількості 10-15см 3. Термічну обробку проби меляси здійснюють шляхом випарювання у дві стадії. Перед першим випарюванням у пробу меляси додають концентровану азотну кислоту у кількості 10-15см 3, яка розведена водою у співвідношенні 1:1. Термічну обробку проби жому здійснюють шляхом випарювання у три стадії. Перед першим випарюванням у пробу жому додають розчинену азотну кислоту у кількості 2025см 3, яка розведена водою у співвідношенні 1:1. Перед другим випарюванням у пробу жому додають розчинену азотну кислоту у кількості 1012см 3. Оптичну густин у атомної пари елемента, що аналізують, у розчині при визначенні вмісту кадмію, міді, свинцю або цинку визначають шляхом вимірювання площі під кривою атомізації, причому вимірювання здійснюють шляхом визначення оптичної густини пари за час атомізації. Оптичну густин у атомної пари елемента, що аналізують, у розчині при визначенні вмісту миш'яку визначають шляхом вимірювання висоти піку кривою атомізації. Вимірювання оптичної густини атомної пари кожного токсичного елемента, що визначають на його резонансній довжині хвилі, здійснюють на атомно-абсорбційному спектрофотометрі "Сатурн-4", при цьому встановлюють оптимальний розмір щілини. Оптимальний розмір щілини при визначенні цинку становить 0,15мм. Оптимальний розмір щілини при визначенні кадмію, міді або свинцю становить 0,1мм. Оптимальний розмір щілини при визначенні миш'яку становить 0,2мм. 7 31648 Об'єм дози рідкої проби для її переведення в атомарний стан для визначення кадмію, миш'яку або міді становить 20мкл. Об'єм дози рідкої проби для її переведення в атомарний стан для визначення цинку становить 10мкл. При визначенні миш'яку, свинцю або цинку обзолення проби перед її переведення в атомарний стан здійснюють при температурі 400-500°С. При визначенні кадмію проби обзолення перед її переведення в атомарний стан здійснюють при температурі 300-400°С. При визначенні міді проби обзолення перед її переведення в атомарний стан здійснюють при температурі 500-700°С. Переведення проби для аналізу в атомарний стан при визначенні свинцю або цинку здійснюють при температурі 2000-2200°С. Переведення проби для аналізу в атомарний стан при визначенні міді або миш'яку здійснюють при температурі 2400-2600°С. Переведення проби для аналізу в атомарний стан при визначенні кадмію здійснюють при температурі 1750-1950°С. Розрахунок масової концентрації кадмію, міді або цинку в цукровому буряку, жомі або мелясі здійснюють за методом градуйованого графіка. Розрахунок масової концентрації свинцю в цукровому буряку, в жомі або мелясі здійснюють за методом додатків. Розрахунок масової концентрації миш'яку в цукровому буряку, в жомі та мелясі здійснюють за методом додатків, при цьому перед фотометруванням у кожну пробу для аналізу з додатком градуйованого чи нульового розчину вносять модифікатор у вигляді азотнокислого нікелю при його концентрації 0,1%мас. у розчині, що фо тометрують. За результат вимірювання приймають середнє арифметичне трьох паралельних вимірювань, відхилення між якими не перевищує 10% відносно середнього значення. Сукупність усіх ознак способу за корисною моделлю, що заявляється, дозволяє уніфікувати вимірювання масової частки миш'яку, кадмію, міді, свинцю, цинку в цукровому буряку, жомі, мелясі, одночасно підвищуючи чутливість способу. Вимірювання концентрації кадмію, міді, миш'яку, свинцю і цинку в цукровому буряку, жомі та мелясі відповідно до способу основано на руйнуванні органічної матриці в пробі для аналізу методом мокрої мінералізації із застосуванням азотної кислоти, перекису водню або хлорної кислоти з наступним переведенням отриманої рідкої проби в атомарний стан, вимірюванням оптичної густини атомної пари елемента, що визначається, на його резонансній довжині хвилі. За рахунок нових ознак способу в результаті можливості окремого вимірювання концентрації кожного токсичного елемента - домішки миш'яку, кадмію, міді, свинцю або цинку з визначенням масової частки кожного елемента в цукровому буряку, жомі та мелясі за загальною схемою з проведенням мінералізації кожної проби, яка має вихідну масу наважки 2,000±0,001г, шляхом термі 8 чної обробки в залежності від виду проби певною кількістю стадій з обробкою на кожній стадії визначеною кількістю концентрованої або розбавленої азотної кислоти, і на останній - додатково у присутності перекису водню або хлорної кислоти створюються оптимальні умови мінералізації органічної матриці, які дозволяють забезпечити одержання таких концентрацій розчинів проб, що аналізують, які укладаються в діапазон, що обмежений градуйованим графіком. Застосування для одержання атомної пари методу електротермічної атомізації дозволяє визначення токсичних елементів у цукровому буряку, жомі та мелясі здійснювати з максимально можливою чутливістю. При виконанні вимірювань способом, що заявляється, одержують результати аналізів з відносною сумарною похибкою Д= ±15% при довірчій імовірності Р=0,95 завдяки підбору концентрації градуйованих розчинів токсичних елементів для кількісного вимірювання кожного токсичного елемента з урахуванням лінійного діапазону концентрацій, які вимірюють на даному приладі, і в результаті визначення оптичної густини після переведення рідкої проби цукрового буряку, проби жому, проби меляси в атомарний стан по кожному з елементів, а саме, по кадмію, міді, свинцю, цинку шляхом вимірювання площі під кривою атомізації інтегрального значення оптичної густини атомної пари за час атомізації, а також у результаті визначення оптичної густини по миш'яку шляхом вимірювання висоти піка кривої атомізації. Таким чином, у результаті здійснення вимірювань токсичних елементів у цукровому буряку, жомі та мелясі забезпечують оперативний і достовірний контроль у цукровому виробництві. При диференціації визначень по кожному елементу створений спосіб дозволяє максимально уніфікува ти визначення токсичних елементів - кадмію, міді, свинцю, цинку, миш'яку, які регламентовані нормативною документацією на сировину, побічні продукти цукрового виробництва. При цьому визначені оптимальні сполучення параметрів у залежності від виду об'єкту - проби, що аналізують, і токсичного елементу, який визначають. Окремі випадки здійснення композицій дозволяють найефективніше забезпечити досягнення технічного результату. Застосування азотної кислоти, яка розбавлена водою у співвідношенні 1:1, перед першим випарюванням для обробки проби меляси або проби жому, є оптимальною умовою попередньої обробки проби для ефективного проведення наступних етапів мокрої мінералізації цієї проби. Приготування градуйованих розчинів з різними значеннями масових концентрацій для вимірювання кожного токсичного елемента: градуйованих розчинів міді - з масовими концентраціями 0,01; 0,02; 0,04мкг/см 3, градуйованих розчинів свинцю і миш'яку - з масовими концентраціями 0,015; 0,03; 0,06мкг/см 3, градуйованих розчинів кадмію - з масовими концентраціями 0,0005; 0,0010 і 0,0020мкг/см 3, градуйованих розчинів цинку -з масовими концентраціями 0,0025; 0,0050 і 0,0100мкг/см 3 дозволяє використовува ти лінійну залежність концентрацій токсичних елементів від 9 31648 оптичної густини розчинів для розрахунку масових концентрацій. Вимірювання оптичної густини атомної пари кожного токсичного елемента, що визначають на атомно-абсорбційному спектрофотометрі - комплексі "Сатурн-4" при оптимальних розмірах щілини монохроматора при визначенні кадмію, міді або свинцю -0,1мм, при визначенні миш'яку - 0,2мм і цинку - 0,15мм у результаті визначення сприяє підвищенню чутливості та правильності способу по кожному елементу. Введення в атомізатор об'єму дози при переведенні рідкої проби в атомарний стан саме в кількості 20мкл для визначення кадмію, миш'яку, міді, свинцю і для цинку - 10мкл обумовлене забезпеченням необхідної чутливості визначень. У результаті розрахунку масової концентрації кадмію, міді, цинку у цукровому буряку, жомі та мелясі за методом градуйованого графіка, а масової концентрації миш'яку або свинцю в цукровому буряку, жомі та мелясі за методом додатків із застосуванням модифікатора у вигляді азотнокислого нікелю при його концентрації 0,1%мас. у розчині, що аналізують, підвищується достовірність вимірювань. Температурні режими при визначенні миш'яку, свинцю або цинку - обзолення проби в процесі атомізації при температурі 400-500°С, при визначенні кадмію - при температурі 300-400°С, при визначенні міді - при температурі 500-700°С є оптимальними для процесу вимірювання кожної проби, що аналізують. У ци х межах температур оптимально здійснюється вилучення органічних домішок з розчинів проб, що аналізують, при цьому не допускаються втрати елементів під час озолення. Температурні режими здійснення переведення проби в атомарний стан - атомізації проби при визначенні свинцю або цинку при температурі 2000-2200°С, при визначені міді або миш'яку - при температурі 2400-2600°С, при визначенні кадмію при температурі 1750-1950°С є оптимальними для процесу атомізації кожної проби, який гарантує найточніші визначення. Такі температурні режими сприяють атомізації усієї маси елемента, що надійшла в атомізатор з розчину проби, не допускаючи іонізації елемента, що сприяє найточнішим визначенням. Прийняття за результат вимірювання середнього арифметичного трьох паралельних вимірювань, відхилення між якими не перевищує 10% відносно середнього значення, запобігає погіршенню показників точності вимірювань. У способі межі кількісного вмісту параметрів речовин - їх масових концентрацій, які застосовують при підготовці проб до аналізу, а також інтервали температурних режимів при мінералізації, при обзоленні, в процесі атомізації проб включають значення, які гарантують досягнення необхідної чутливості способу. За межами значень кількісних параметрів неможливо досягти ефективного здійснення способу. Таким чином, за рахунок введення нових ознак спосіб набуває нових властивостей. При застосуванні цього способу визначення вмісту токсичних елементів проявляються нові технічні властивості, 10 які обумовлені сукупністю нових і відомих ознак, що забезпечує досягнення технічного результату і рішення поставленої задачі, а саме, забезпечується уніфікація способу, підвищення його чутливості. В результаті виконання вимірювань одержують результати аналізу з відносною сумарною похибкою Д= ±15% при довірчій імовірності Р=0,95, за рахунок чого здійснення вимірювань токсичних елементів у цукровому буряку, жомі та мелясі забезпечує оперативніший і достовірніший контроль у цукровому виробництві. Корисна модель пояснюється графіком додатків, відповідно до якого визначають вміст свинцю або миш'яку в пробі цукрового буряку, в пробі жому або в пробі меляси: по осі абсцис - значення концентрацій домішок, по осі ординат - відповідні цим додаткам оптичні густини. Приклад Загальна схема практичної реалізації способу є такою послідовністю аналізу. Спочатку здійснюють підготовку проби для аналізу - руйнування органічної матриці в цій пробі методом мокрої мінералізації шляхом термічної обробки з використанням азотної кислоти і перекису водню або хлорної кислоти, в результаті одержують рідку пробу цукрового буряку, жому або меляси, яку аналізують. Для виконання вимірювань готують градуйовані розчини кожного токсичного елемента, що визначають. Після проведення мінералізації отриману рідку пробу, в якій визначають токсичний елемент, переводять в атомарний стан - в атомну пару шляхом електротермічної атомізації. Після переведення рідкої проби в атомарний стан здійснюють вимірювання оптичної густини атомної пари елемента, що визначається, на його резонансній довжині хвилі шля хом фотометрування на атомно-абсорбційному спектрофотометрі. Крім того, здійснюють вимірювання оптичної густини атомної пари елементу, що визначають, в його градуйованих розчинах. Розрахунок масової концентрації кожного токсичного елемента у цукровому буряку, жомі або мелясі при визначенні вмісту кадмію, міді та цинку здійснюють за методом градуйованого графіка. Розрахунок масової концентрації кожного токсичного елемента у цукровому буряку, жомі або мелясі при визначенні вмісту миш'яку і свинцю здійснюють методом додатків. Прибори, обладнання і реактиви, які застосовують при здійсненні аналізів: атомноабсорбційний спектрофотометр "Сатурн-4"; комплекс "Графіт-5" для здійснення переведення проби в атомарний стан (атомізації); джерела випромінювання - спектральні лампи ЛТ (Сu), ЛВ (As), ЛТ (Рb), ЛТ (Zn); дугова дейтерієва спектральна лампа - ДДС-30 3.374.078 ТУ ГОСТ 21195-75; професійна персональна ЕОМ ЄС 1841.10 Е11.712.012.ТУ; шафа сушильна типу ВШ-035А; ваги лабораторні загального призначення 2-го класу точності з максимальною межею зважування 200 г за ГОСТ 24104-88, із припустимою похибкою зважування 0,001г; електроплитка за ГОСТ 1491983; фільтри беззольні діаметром 5 і 9см (синя 11 31648 стрічка); вода дистильована за ГОСТ 6709-72; вода бідистильована; вода дистильована за ГОСТ 6709-72, перегнана в апараті з кварцового скла; кислота азотна ГОСТ 11125-84, о.с.ч.; водню перекис ГОСТ 10929-76, х.ч.; натрію гідроокис за ГОСТ 4328-77, х.ч, 10%-й розчин; нікель азотнокислий 6водний за ГОСТ 4555-70, 0,5%-й розчин; аргон ГОСТ 10157-79; державні стандартні зразки складу солей кадмію, свинцю і цинку ГСОРМ-1 229389П, міді ГСОРМ ПК 4144-87, миш'яку ГСОРМ-13 3397-89. Допускається використовувати інші засоби вимірювань, допоміжне обладнання і реактиви, що мають метрологічні і технічні характеристики не нижче зазначених аналогів. Перед підготуванням проб для аналізу підготовлюють лабораторний посуд. Чистий скляний, платиновий, кварцовий або фарфоровий посуд (чашки, тиглі, колби) додатково промивають розчином гарячої азотної кислоти, розведеної в співвідношенні 1:1 дистильованою водою, ополіскують дистильованою, а потім бідистильованою водою і висушують. Вимитий посуд промивають 10%-ним розчином гідроксиду натрію, ополіскують водопровідною, а потім дистильованою водою. Далі промивають розчином азотної кислоти, розведеної в співвідношенні 1:1 дистильованою водою, ополіскують дистильованою, а потім бідистильованою водою і висушують. Підготовку проби об'єкту, який аналізують, цукрового буряку, жому або меляси шляхом мінералізації здійснюють таким чином. Наважку проби - цукрового буряку, жому або меляси масою 2,000±0,001г зважують на аналітичних вага х, поміщають у конічну колбу місткістю 50см 3 або в колбу К'єльдаля. Вносять 10см 3 концентрованої азотної кислоти для проби цукрового буряку; 20см 3 розведеної в співвідношенні 1:1 бідистильованою водою азотної кислоти для проби жому і 10см розведеної в співвідношенні 1:1 бідистильованою водою азотної кислоти для проби меляси. Колбу закривають грушоподібною пробкою і залишають в ексикаторі при кімнатній температурі на 2-3 години. Потім колби ставлять на електроплитку (при використанні колб К'єльдаля нагрівання проводять у спеціальних нагрівачах) і обережно випаровують вміст колби до об'єму 2-3см 3, не допускаючи бурхливого кипіння, до припинення виділення оксидів азоту. Колбу з пробою жому охолоджують до кімнатної температури. Додають 10см 3 концентрованої азотної кислоти і знову випаровують вміст колби до об'єму 2-3см 3. (Для проб цукрового буряку та проб меляси дану стадію підготування проб не здійснюють). Колбу з пробою цукрового буряку, жому або меляси охолоджують до кімнатної температури. Вносять 5см 3 азотної кислоти і нагрівають до кипіння. Перекис водню (або хлорної кислоти) у кількості 2см 3 додають у колбу обережно по краплях за допомогою піпетки або ручного дозатора. Вміст колби випаровують до 2-3см 3, не допускаючи утворення коричневого забарвлення. Якщо з'являється коричневе забарвлення, нагрівання припиняють. 12 Якщо розчин не пофарбувався, то останню операцію варто повторити. Мінералізацію вважають закінченою, якщо розчин після охолодження залишається безбарвним, або має блідо-жовтий колір. Для видалення залишку кислоти в колбу додають 10см 3 бідистильованої води і кип'ятять 10 хвилин із моменту виділення білої пари. Колбу охолоджують до кімнатної температури. Останню операцію повторюють ще 2-3 рази. Якщо після закінчення мінералізації в колбі присутній осад, то розчин у колбі розбавляють 3кратною кількістю бідистильованої води і фільтрують крізь паперовій фільтр (синя стрічка) у мірну колбу місткістю 25см 3. Колбу з-під мінералізату ополіскують бідистильованою водою (5-7 разів). Фільтр промивають розчином однонормальної азотної кислоти. Об'єм розчину в колбі доводять до позначки бідистильованою водою і перемішують. Одночасно здійснюють контроль на реактиви (холоста проба), для чого в колбу для мінералізації додають усі необхідні реактиви в зазначеній кількості і виконують усі операції, що і при підготовці відповідної проби. Підготовлені проби зберігають у поліетиленових герметично закритих банках. Для виконання вимірювань готують нульовий розчин та по три градуйовані розчини з різними концентраціями для кожного елемента, що визначають. Нульовій розчин при визначення миш'яку, кадмію, міді, свинцю або цинку готують у такій послідовності. У мірну колбу місткістю 1дм 3 наливають 200-300см 3 бідистильованої води і додають 2см азотної кислоти. Об'єм розчину в колбі доводять до позначки бідистильованою водою і перемішують круговими рухами колби. Після приготування нульового розчину готують градуйовані розчини кожного із елементів, що визначають. Приготування градуйованих розчинів миш'яку здійснюють таким чином. Спочатку готують робочий розчин миш'яку з масовою концентрацією 100мкг/см 3: із ампули ГСОРМ-13 3397-89 відбирають за допомогою піпетки об'єм 5см 3 стандартного розчину миш'яку з масовою концентрацією 1мг/см 3, переносять у мірну колбу місткістю 50см 3, після чого рівень розчину в колбі доводять до позначки бідистильованою водою і перемішують. Після цього готують проміжний розчин миш'яку з масовою концентрацією 1мкг/см 3: із одержаного робочого розчину миш'яку з масовою концентрацією 100мкг/см 3 відбирають за допомогою піпетки об'єм 1см 3 і переносять у мірну колбу місткістю 100см 3. Об'єм розчину в колбі доводять до позначки нульовим розчином, перемішують і одержують проміжний розчин. Потім готують градуйовані розчини миш'яку з масовими концентраціями 0,015; 0,03; 0,06мкг/см 3: у три мірні колби місткістю 100см 3 поміщають за допомогою піпетки 1,5см 3, 3см 3 і 6см 3 одержаного проміжного розчину. Об'єми розчинів у ци х колбах доводять до позначок нульовим розчином, пере 13 31648 мішують і одержують градуйовані розчини миш'яку відповідних концентрацій: 0,015; 0,03; 0,06мкг/см 3. Приготування градуйованих розчинів кадмію здійснюють таким чином. Готують робочий розчин кадмію з масовою концентрацією 100мкг/см 3: із ампули ГСОРМ-13 3397-89 відбирають за допомогою піпетки об'єм 5см 3 стандартного розчину кадмію з масовою концентрацією 1мг/см 3, переносять у мірну колбу місткістю 50см 3, після чого рівень розчину в колбі доводять до позначки бідистильованою водою і перемішують. Після цього готують проміжний розчин кадмію з масовою концентрацією 0,01мкг/см 3: із одержаного робочого розчину кадмію з масовою концентрацією 100мкг/см 3 за допомогою піпетки відбирають об'єм цього розчину 1см 3 і переносять у мірну колбу місткістю 100см 3, об'єм розчину в колбі доводять до позначки нульовим розчином і перемішують. Потім із цього одержаного розчину за допомогою пінетки відбирають об'єм 1см 3 і переносять у мірну колбу місткістю 100см 3, об'єм розчину в колбі доводять до позначки нульовим розчином, перемішують і в результаті одержують проміжний розчин кадмію з масовою концентрацією 0,01мкг/см 3. Потім готують три градуйовані розчини кадмію з масовими концентраціями 0,0005; 0,0010; 0,0020мкг/см 3: у три мірні колби місткістю 100см 3 вносять за допомогою піпетки 5см 3, 10см 3 і 20см 3 одержаного проміжного розчину з масовою концентрацією 0,01мкг/см 3. Об'єми розчинів у ци х трьох колбах доводять до позначок нульовим розчином, перемішують і одержують градуйовані розчини кадмію відповідних концентрацій 0,0005; 0,0010; 0,0020мкг/см 3. Приготування градуйованих розчинів міді здійснюють таким чином. Готують робочий розчин міді з масовою концентрацією 100мкг/см 3: із ампули ГСОРМ-13 339789 відбирають за допомогою піпетки об'єм 5см 3 стандартного розчину миш'яку з масовою концентрацією 1мг/см 3, переносять у мірну колбу місткістю 50см 3, після чого рівень розчину в колбі доводять до позначки бідистильованою водою і перемішують. Після цього готують проміжний розчин міді з масовою концентрацією 1мкг/см 3: із одержаного робочого розчину міді з масовою концентрацією 100 мкг/см 3 відбирають за допомогою піпетки об'єм 1см 3 і переносять у мірну колбу місткістю 100см 3. Об'єм розчину в колбі доводять до позначки нульовим розчином, перемішують і одержують проміжний розчин міді з масовою концентрацією 1мкг/см 3. Потім готують три градуйовані розчини міді з масовими концентраціями 0,01; 0,02; 0,04мкг/см 3: у три мірні колби місткістю 100см 3 поміщають за допомогою піпетки 1см 3, 2см 3 і 4см 3 одержаного проміжного розчину міді. Об'єми розчинів у цих колбах доводять до позначок нульовим розчином, перемішують і одержують градуйовані розчини міді відповідних концентрацій 0,01; 0,02; 0,04мкг/см 3. Приготування градуйованих розчинів свинцю здійснюють таким чином. 14 Готують робочий розчин свинцю з масовою концентрацією 100мкг/см 3: із ампули ГСОРМ-13 3397-89 відбирають за допомогою піпетки об'єм 5см 3 стандартного розчину свинцю з масовою концентрацією 1мг/см 3, переносять у мірну колбу місткістю 50см 3, після чого рівень розчину в колбі доводять до позначки бідистильованою водою і перемішують. Після цього готують проміжний розчин свинцю з масовою концентрацією 1мкг/см 3: із одержаного робочого розчину міді з масовою концентрацією 100мкг/см 3 відбирають за допомогою піпетки об'єм 1см 3 і переносять у мірну колбу місткістю 100см 3. Об'єм розчину в колбі доводять до позначки нульовим розчином, перемішують і одержують проміжний розчин свинцю. Потім готують градуйовані розчини свинцю з масовими концентраціями 0,015; 0,03; 0,06мкг/см 3. У три мірні колби місткістю 100см 3 поміщають за допомогою піпетки 1,5см 3; 3см 3 і 6см 3 одержаного проміжного розчину свинцю. Об'єми розчинів у цих колбах доводять до позначок нульовим розчином, перемішують і одержують градуйовані розчини свинцю відповідних концентрацій 0,015; 0,03; 0,06мкг/см 3. Приготування градуйованих розчинів цинку здійснюють таким чином. Готують робочий розчин цинку з масовою концентрацією 100 мкг/см 3: із ампули ГСОРМ-13 339789 відбирають за допомогою піпетки об'єм 5см 3 стандартного розчину кадмію з масовою концентрацією 1мг/см 3, переносять у мірну колбу місткістю 50см 3, після чого рівень розчину в колбі доводять до позначки бідистильованою водою і перемішують. Після цього готують проміжний розчин цинку з масовою концентрацією 0,1мкг/см 3: із одержаного робочого розчину цинку з масовою концентрацією 100мкг/см 3 за допомогою піпетки відбирають об'єм 1см 3 і переносять у мірну колбу місткістю 100см 3. Об'єм розчину в колбі доводять до позначки нульовим розчином і перемішують. Потім із одержаного розчину за допомогою піпетки відбирають об'єм 10см 3 і переносять у мірну колбу місткістю 100см 3. Об'єм розчину в колбі доводять до позначки нульовим розчином, перемішують - одержують проміжний розчин цинку з масовою концентрацією 0,1мкг/см 3. Потім готують градуйовані розчини цинку з масовими концентраціями 0,0025; 0,0050 і 0,0100мкг/см 3: у три мірні колби місткістю 100см 3 вносять за допомогою піпетки 2,5см 3, 5см 3 і 10см 3 одержаного проміжного розчину з масовою концентрацією 0,1мкг/см 3. Об'єми розчинів у ци х колбах доводять до позначок нульовим розчином, перемішують і одержують градуйовані розчини цинку відповідних концентрацій 0,0025; 0,005010,0100. Виконання вимірювань з визначенням масової концентрації кожного токсичного елементу в цукровому буряку, жомі або мелясі здійснюють у такій послідовності. Після підготування до роботи атомноабсорбційного спектрофотометра "Сатурн-4" приступають до фотометрування одержаних градуйованих розчинів токсичних елементів, виміряють 15 31648 оптичну густин у атомної пари кожного елементу, що визначають, в розчині, який аналізують. Процес вимірювання оптичної густини атомної пари кожного елементу, що визначають, на його резонансній довжині хвилі здійснюють у такій послідовності. Кожний градуйований розчин, а також кожну підготовлену до вимірювання рідку пробу для аналізу, нульовій розчин переводять в атомарний стан шляхом електротермічної атомізації за допомогою електротермічного атомізатора "Графіт-5" по заданій програмі нагрівання. Для цього кожний розчин - нульовий, градуйований, той, що аналізують, подають у графітову кювету атомізатора "Графіт-5" вводять певний об'єм розчину. При визначенні кожного елемента об'єм такої дози складає: для кадмію - 20мкл, миш'яку - 20мкл, міді 20мкл, свинцю - 20мкл, для цинку - 10мкл. При визначенні миш'яку або свинцю або цинку для вилучення органічних домішок здійснюють обзолення проби при температурі 400-500°С, при визначенні кадмію при температурі 300-400°С, при визначенні міді - при температурі 500-700°С. Переведення розчину проби (нульового розчину, градуйованого розчину, проби для аналізу) в атомарний стан при визначенні свинцю або цинку здійснюють при температурі 2000-2200°С, при визначені міді або миш'яку - при температурі 24002600°С, при визначенні кадмію - при температурі 1750-1950°С. Оптимальний розмір щілини монохроматора: при визначенні кадмію або міді або свинцю 0,1мм, при визначенні миш'яку - 0,2мм, при визначенні цинку - 0,15мм. Резонансна довжина хвилі для визначення елементів: миш'яку - 193,7нм, кадмію -228,8нм, міді - 324,7нм, свинцю - 283,3нм, цинку - 213,9нм. Вимірювання масової концентрації кожного з токсичних елементів в цукровому буряку, жомі або в мелясі здійснюють таким чином. Вимірювання масової концентрації миш'яку. Рівні об'єми нульового розчину і градуйованих розчинів із масовими концентраціями миш'яку 16 0,015; 0,03 і 0,06мкг/см 3 вносять в окрему пробірку кожній. Потім в кожну таку пробірку вносять (додають) такий же об'єм розчину проби, яку аналізують - проби цукрового буряку або проби меляси або проби жому. Таким чином одержують: в трьох пробірках - розчин проби для аналізу з додатками градуйованих розчинів різних концентрацій і в одній пробірці - розчин проби для аналізу з додатком нульового розчину. Потім у графітову кювету дозують 20мкл розчину проби з додатком, після чого в графітову кювету додають ще 5мкл модифікатора - 0,5%-ного розчину азотнокислого нікелю. Концентрація азотнокислого нікелю в розчині (суміші), яку одержують в кюветі, повинна бути приблизно 0,1%. Кожну пробу для вимірювання переводять в атомарний стан за допомогою електротермічного атомізатора "Графіт-5" за заданою програмою нагрівання, як описано вище. Потім послідовно вимірюють оптичну густин у шляхом вимірювання висоти піка кривої атомізації суміші розчинів проби для аналізу з додатками градуйованих розчинів; проби для аналізу з додатком нульового розчину. Кожний розчин фотометрують не менше 3-х разів. За результат вимірювання приймають середнє арифметичне 3-х паралельних вимірювань, відхилення між якими не перевищує 10% відносно середнього значення, у протилежному випадку вимірювання бажано повторити. Для побудови градуйованого графіка методу додатків по осі абсцис відкладають концентрації додатків (0,015; 0,03; 0,06мкг/см 3), а по осі ординат - відповідні їм оптичні густини, з яких відраховується значення оптичної густини суміші нульового розчину і розчину холостої проби. Масова концентрація миш'яку в розчині проби дорівнює відрізку ОА. У комплексі "Сатурн-4" масова концентрація миш'яку в розчині проби для аналізу розраховується програмне. Основні параметри вимірювання масової концентрації миш'яку подані в таблиці 1. Таблиця 1 Основні характері [стики процесу вимірювання масової концентрації кадмію, міді, миш'яку, свинцю і цинку в пробах цукрового буряку, жому та меляси Параметр Аналітична лінія, нм Джерело випромінювання (тип лампи) Ширина щілини монохроматора, мм Об'єм разової дози, мкл Лінійний діапазон концентрацій, що вимірюються, мкг/л Границя виявлення, мкг/л Чутливість, Б/мкг/л Режим озолення, °С (сек) Режим атомізації, °С (сек) Масову концентрацію свинцю в цукровому буряку, жомі або мелясі вимірюють таким чином. Вимірювання масової концентрації свинцю здійснюють аналогічно вимірюванню масової концентрації миш'яку, але без використання модифікатора і оптичну густин у визначають шляхом вимі As 193,7 ЛВ 0,20 20 1,5-100 0,5 0,004 400 (30) 2500 (5) Cd 228,8 ЛВ 0,1 20 0,05-4,0 0,02 0,075 350 (30) 1900 (4) Елемент Сu 324,7 ЛТ 0,1 20 1,0-80 0,25 0,005 600 (15) 2500 (5) Pb 283,3 ЛТ 0,1 20 1,0-80 0,15 0,005 400 (30) 2100 (4) Zn 213,9 ЛТ 0,15 10 0,2-15 0,05 0,03 400 (30) 2100 (4) рювання площі під кривою атомізації інтегрального значення оптичної густини атомної пари за час атомізації. Масову концентрацію свинцю в розчині проби знаходять за методом додатків. Основні парамет 17 31648 ри вимірювання масової концентрації свинцю подані в таблиці 1. Масові концентрацію кадмію, міді, цинку в цукровому буряку, жомі, мелясі здійснюють таким чином. Після підготування спектрофотометра "Сатурн-4" до роботи фотометрують градуйовані розчини при визначенні кадмію - 0,0005; 0,0010 і 0,0020мкг/см 3, при визначенні міді - у концентраціях 0,01; 0,02; 0,04мкг/см 3, при визначенні цинку - у концентраціях 0,0025; 0,0050 і 0,0100мкг/см 3. З одержаних значень оптичних густин градуйованих розчинів відраховують значення оптичної густини нульового розчину. У комплексі "Сатурн-4" це виконується програмне. Потім будується градуйований графік залежності (у комплексі "Сатурн-4" це також виконується програмне): D=f(c), де D - інтегральне значення оптичної густини, Бхс; с - масова концентрація елемента, що визначають, в градуйованому розчині, мкг/см 3. Потім фотометрують пробу для аналізу: пробу цукрового буряку, пробу меляси або пробу жому. Кожну пробу для аналізу фотометрують не менше 3-х разів. Визначення вмісту кадмію, міді, свинцю або цинку здійснюють шляхом вимірювання площі під кривою атомізації, а саме, шляхом визначення інтегрального значення оптичної густини атомної пари за час атомізації. За результат вимірювання приймають середнє арифметичне 3-х паралельних вимірювань, відхилення між якими не перевищує 10% відносно середнього значення, у протилежному випадку вимірювання бажано повторити. Із знайдених значень оптичних густин кожного розчину відраховується значення оптичної густини холостої проби (у комплексі "Сатурн-4" це виконується програмне). 18 По отриманому градуйованому графіку знаходять масову концентрацію елемента, що визначається. Основні характеристики вимірювання масової концентрації кадмію, міді, миш'яку, свинцю і цинку в пробах цукрового буряку, жому та меляси представлені в таблиці 1. Після виконання усіх вищеописаних робіт здійснюють обробку результатів. При наявності в приладі комп'ютерної системи розрахунку концентрації елементу, що визначається, за значенням абсорбції використовують рекомендовані в технічній інструкції приладу комп'ютерні програми. У протилежному випадку будують графік залежності значень абсорбції від концентрації. Для кожної серії вимірювань (10-15 розчинів проб) при побудові графіка використовують середні арифметичні значення абсорбції градуйованих розчинів, що були отримані в двох градуюваннях (до і після вимірювань значень абсорбції аналізованих розчинів). За графіком визначають концентрацію елементу в аналізованому розчині. Масову концентрацію елемента, що визначається, в аналізованій пробі (Сх) обчислюють за формулою: c× V Cx = m де с - масова концентрація елемента в аналізованому розчині, мкг/см 3; V - об'єм розчину проби,см 3; m - маса наважки проби, г. За остаточний результат вимірювання приймають середнє арифметичне результатів трьох паралельних вимірювань. Кінцевий результат округлюють до другого десяткового знаку. Гранично допустимі концентрації токсичних елементів відповідно до ГОСТу 17421-82, ГСТУ 18.1-94, ГСТУ 18.2-94 і діапазони вимірювання масової концентрації кадмію, міді, миш'яку, свинцю і цинку приведені в таблиці 2. Таблиця 2 Гранично допустимі концентрації токсичних елементів у цукровому буряку, жомі, мелясі і діапазони вимірювання масової концентрації кадмію, міді, миш'яку, свинцю і цинку Цукровий Буряк Елемент As Cd Сu Pb Zn ГДК, мг кг 0,50 1,00 2,50 2,00 10,0 Елемент As Cd Сu Pb Zn ГДК, мг/кг 1,00 0,05 25,0 1,00 50,0 Елемент As Cd Сu Pb Zn ГДК, мпкг 1,00 0,05 25,0 1,00 50,0 Діапазон, мг/кг 0,075-5,000 0,025-2,000 0,05-40,00 0,05-4,00 0,2-75,0 Жом Діапазон, мг/кг 0,075-5,000 0,025-2,000 0,05-40,00 0,05-4,00 0,2-75,0 Меляса Діапазон, мг/кг 0,075-5,000 0,025-2,000 0,05-40,00 0,05-4,00 0,2-75,0 19 31648 Контроль правильності результатів проводять в обов'язковому порядку при будь-яких змінах, що можуть впливати на результати аналізу (наприклад, при заміні ГСОРМ тощо), а також у випадках, коли за результатами аналізу масова частка елементу в пробі дорівнює або перевищує припустимі рівні. Для цього проводять аналіз будь-якої з проаналізованих раніше проб або контрольної проби. Правильність визначення вмісту токсичних елементів протягом одного циклу аналізу проводять шляхом градуювання приладу до і після вимірювання концентрацій елемента що визначається, в одній партії зразків, яка складає 10-15 розчинів. Похибка визначення концентрацій градуйованих розчинів обчислюється за формулою: D= Cізм - Сдійсна × 100%, С дійсна де Сізм. - концентрація елементу, що визначається, отримана в результаті повторного фотометрування, мкг/см 3; Сдійсна - концентрація контрольної точки шкали, мкг/см 3. Значення відносної похибки А не перевищує 5%. Комп’ютерна в ерстка Н. Лисенко 20 Визначення вмісту токсичних елементів - миш'яку, кадмію, міді, свинцю, цинку в сировині та в продукції цукрового виробництва, є аналітичною методикою, яка призначена для контролю якості сировини та продукції цукрового виробництва за показниками безпеки. Спосіб, що пропонується, передбачає уніфікацію визначення усіх токсичних елементів, які регламентовані нормативною документацією на сировину, побічні продукти цукрового виробництва, а саме - вимірювання масової частки кадмію, міді, миш'яку, свинцю, цинку в цукровому буряку, жомі, мелясі. Завдяки сполученню усіх ознак способу при його застосуванні забезпечується необхідна чутливість методу при визначенні миш'яку, кадмію, міді, свинцю та цинку в цукровому буряку, жомі та мелясі. Сумарна відносна похибка складає Д=±15% при довірчій імовірності Р=0,95. Здійснення вимірювань токсичних елементів в цукровому буряку, жомі та мелясі забезпечує оперативний і достовірний контроль в цукровому виробництві. Спосіб пройшов широке випробування в експериментальних і виробничих умовах цукрового виробництва. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601