Спосіб сорбційно-спектроскопічного визначення плюмбуму

Запропонований спосіб відноситься до аналітичної хімії, зокрема до сорбційно-спектроскопічних методів визначення плюмбуму (ІІ) і може бути використаний при аналізі природної води та продуктів харчування. В цій галузі прийнято використовувати такі терміни і скорочення: ЧАС - четвертинна амонійна сіль. СГ - силікагель. ЧАС-СГ - силікагель, модифікований четвертинною амонійною сіллю. ГДК - гранично допустима концентрація. MB - межа виявлення. R - коефіцієнт дифузного відбиття. F(R) - функція Гуревича-Кубелки-Мунка. Відомий спосіб визначення плюмбуму, який включає попереднє концентрування плюмбуму при рН=2,0±0,5 на полісульфонамідній мембрані, модифікованій гексаоксоциклоазохромом та наступне вимірювання коефіцієнту дифузного відбиття забарвленої мембрани. [Саввин С.Б., Джераян Т.Г., Петрова Т.В., Михайлова А.В. // Журн. аналит. химии. - 1997. - Т.52, №2. - С. 154]. Недоліком запропонованого способу є його недостатня чутливість (МВ=0,1мг/л) та вибірковість (при визначенні 6мг/л Рb (ІІ) заважають (кратні кількості) Al(200), Cu(70) та Ni(30)), що не дозволяє використовувати цей спосіб для визначення Рb (ІІ) у природній воді при його вмісті на рівні ГДК (0,03-0,05мг/л [Фомин С.Г. Вода. Контроль химической, бактериальной и радиационной безопасности по международным стандартам. Энциклопедический справочник, 2-е издание. М. : 1995. - С.30.] та 0,3-10мг/кг для продуктів харчування [Костенко Е. Е. // Журн. аналит. химии. -2000. - Т.55, №7. - С. 719]. Відомий спосіб визначення плюмбуму, який включає попереднє сорбційне концентрування плюмбуму на аніонообмінній смолі, модифікованій ксиленоловим оранжевим, та наступне вимірювання коефіцієнту дифузного відбиття забарвленої аніонообмінної смоли. [Трутнева Л.М., Швоева О.П., Саввин С.Б.// Журн. аналит. химии. 1989. - Т.44, №10. - С. 1804]. Недоліком запропонованого способу є його недостатня вибірковість (при визначенні 1мг/л Рb (ІІ) заважають (кратні кількості) Al (4), Cu (4), Ni (4), Zn (4) і Sn (4)), що не дозволяє використовувати цей спосіб для визначення Pb (ІІ) у природній воді та продуктах харчування при його вмісті на рівні ГДК (0,03-0,05мг/л та 0,3-10мг/кг відповідно). В основу корисної моделі покладена задача розробити вибірковий та чутливий спосіб визначення плюмбуму, який дозволяє проводити визначення Pb (ІІ) при його вмісті на рівні ГДК в природній воді та продуктах харчування. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що спосіб визначення плюмбуму включає попереднє сорбційне концентрування Pb (ІІ) на поверхні сорбенту та наступне вимірювання коефіцієнту дифузного відбиття забарвленого сорбенту, при цьому в якості сорбенту використовують силікагель, модифікований іонним ассціатом четвертинної амонійної солі з ксиленоловий оранжевий, а концентрування проводять при рН 4,8-5,3. Коефіцієнт дифузного відбиття забарвленого сорбенту вимірюють при довжині хвилі 580нм. Концентрацію плюмбуму визначають за градуювальним графіком. В способі, що заявляється, використовують силікагель марки Sillardum P. Як четвертинну амонійну сіль використовують йодид тринонілоктадециламонію. Модифікація силікагелю четвертинною амонійною сіллю проводиться способом, відомим спеціалісту в даній галузі. Ксиленоловий оранжевий закріплюють на поверхні модифікованого четвертинною амонійною сіллю силікагелі у вигляді комплексу із ферумом (III). Після закріплення комплексу на поверхні сорбенту ферум (III) видаляють за допомогою Tрилону Б. Градуювальний графік, що використовують для визначення концентрації плюмбуму, лінійний в діапазоні концентрацій 2-100мкг/л. Рівняння градуювального графіка має такий вигляд: , DF(R) 580 = (160 ± 0,04) × 10-2 × C (мкг/проба) Визначенню 0,1мг/л Pb (ІІ) цим способом заважають іони Al (III), Fe (III) та Zn (II), для маскування яких застосовують 1М розчин NH4F. Експериментальне встановлено, що при pH£5,5 (в умовах найбільш контрастної гетерофазної реакції) кількісно вилучають Pb (ІІ). Оптимальним для визначення плюмбуму виявився інтервал рН=4,8-5,3. Використання способу, що заявляється, дозволяє підвищити чутливість при визначенні плюмбуму (МВ=2мкг/л при об'ємі проби 100мл (0,04 ГДК)) та покращити вибірковість визначення (не заважають визначенню 0,1мг/л Pb (ІІ) (кратні кількості) Cu (100) та Ni (100)). Можливість здійснення корисної моделі ілюструється наступними прикладами, які не обмежують обсяг правової охорони: Приклад 1. Модифікація силікагелю. До 1,000г силікагелю додають 2,5мл хлороформового розчину тринонілоктадециламонію йодиду (ЧАС) (з початковою концентрацією 1×10-2моль/л) та 37,5мл гексану, перемішують магнітною мішалкою впродовж 15хв та висушують на повітрі. ЧАС-СГ промивають насиченим розчином хлориду натрію, який додатково містить натрію тіосульфат з концентрацією 5×10-2моль/л (із розрахунку 50мл розчину на 1,000г силікагелю). Ємність одержаного у такий спосіб сорбенту відносно ЧАС становить 2,5×10-5моль/г. Сорбцію комплексу ксиленолового оранжевого з Fe (III) на ЧАС-СГ проводять в статичному режимі. Для цього до 10мл водного розчину комплексу з концентрацією 1×10-4моль/л і рН=1,6 додають 0,050г ЧАС-СГ та перемішують магнітною мішалкою впродовж 20хв. Сорбент, одержаний закріпленням комплексу на ЧАС-СГ, додатково обробляють 20мл 0,1Н розчином Трилону Б. Модифікований силікагель відділяють центрифугуванням і висушують на повітрі. Приклад 2. Побудова градуювального графіку. Готують 6 розчинів об'ємом 100мл з концентрацією плюмбуму (II) 2, 5, 10, 20, 50, 100мкг/л і рН=5,0. До кожного розчину додають по 0,050г модифікованого силікагелю та перемішують магнітною мішалкою впродовж 5хв. Одержані забарвлені сорбенти відділяють центрифугуванням і висушують на повітрі. Вимірюють коефіцієнти дифузного відбиття при 580нм і розраховують F(R) - функцію Гуревича-Кубелки-Мунка за формулою F(R)=(1 R)2/2R, де R - коефіцієнт дифузного відбиття. Будують градуювальний графік в координатах F(R)=f(C). Діапазон лінійності градуювального графіка становить 2-100мкг/л Pb (II). Приклади 3-5. Визначення плюмбуму (II) в природній воді. Відбирають 3 проби води по 100мл, створюють рН=1,0 за допомогою 1М розчину HNO3, обробляють ультразвуком при 44кГц з інтенсивністю 10Вт×см-2 впродовж 3хв, рН розчинів доводять до 5,0, використовуючи 1М NaOH, після чого до кожного з них додають по 10,3, 20,7 і 41,4мкг/л, по 2,0мл 1М розчину NH4F (для усунення заважаючого впливу Al (III), Fe (III) и Zn (II)) і по 0,050г модифікованого силікагелю та перемішують магнітною мішалкою впродовж 5хв. Сорбент відділяють центрифугуванням, висушують на повітрі і вимірюють коефіцієнт дифузного відбиття при 580нм і розраховують F(R). Вміст Pb (II) визначають за градуювальним графіком. Результати визначення плюмбуму в природній воді наведено у таблиці 1. Таблиця 1 Приклад 3 Приклад 4 Приклад 5 Вміст Pb (II), мкг/л Введено Знайдено x±Dx 10,3 10±1 20,7 20±1 41,4 41±2 Приклади 6-9. Визначення Pb (II) в харчовій солі „Артем". 0,1170г харчової солі розчиняють у 40мл бідистильованої води з рН=1,0 (створюється 1М розчином HNO3) і обробляють ультразвуком при 44кГц та інтенсивності 10Вт×см-2 впродовж 3хв, рН розчину доводять до 5,0, використовуючи 1М NaOH, після чого додають 1мл 1М NH4F (для усунення заважаючого впливу Al (III), Fe (III) и Zn (II)). Об'єм розчину доводять до 50мл, додають 0,050г модифікованого силікагелю та перемішують магнітною мішалкою впродовж 5хв. Сорбент відділяють центрифугуванням, висушують на повітрі і вимірюють коефіцієнт дифузного відбиття при 580нм і розраховують F(R). Вміст Pb (II) визначають за градуювальним графіком. Результати визначення плюмбуму в харчовій солі „Артем" наведено у таблиці 2. Приклад 100 Визначення Pb (II) в суміші, що імітує середній склад харчових продуктів. Середній склад харчових продуктів, мг/100г: Pb - 1×10-2, Fe - 0,04; Cu - 0,15; Zn - 0,67; Sn - 8×10-4; К - 84; Ca 236; Mg -17; Cl- - 345; Со - 7×10-4; Мо - 5×10-3. 11,7000г суміші розчиняють у 100мл бідистильованої води з рН=5,0, додають 2,0мл 1М розчину NH4F (для усунення заважаючого впливу Fe (III) и Zn (II)) і 0,050г модифікованого силікагелю та перемішують магнітною мішалкою впродовж 5хв. Сорбент відділяють центрифугуванням, висушують на повітрі і вимірюють коефіцієнт дифузного відбиття при 580нм і розраховують F(R). Вміст Pb (II) визначають за градуювальним графіком. Результати визначення плюмбуму в імітаті харчових продуктів наведено у таблиці 2. Таблиця 2 Об'єкт аналізу Приклад 6 Приклад 7 Приклад 8 Приклад 9 Приклад 10 Харчова сіль Харчова сіль Харчова сіль Харчова сіль Імітат харчових продуктів Введено 8,5 17,1 34,2 0,100 Вміст Pb (II), мг/кг Знайдено x±Dx 1,7±0,8 10,2±0,5 19,1±0,5 36,6±0,4 0,099±0,009 Таким чином, видно, що запропонований спосіб характеризується задовільними точністю та відтворюваністю і дозволяє проводити визначення Pb (II) при його вмісті на рівні ГДК в природній воді та продуктах харчування.