Спосіб візуального виявлення та кількісного визначення перхлоратів в природних водах

Спосіб візуального виявлення та кількісного визначення перхлоратів в природних водах, що 3 35895 полягає в екстракції хлороформом іонного асоціату перхлорату з барвником метиленовим блакитним і вимірюванні світлопоглинання екстрактів при довжині хвилі l=655нм. Вміст перхлорату знаходять за допомогою попередньо побудованого у координатах "світлопоглинання - концентрація перхлорату" градуювального графіку шля хом виміру світлопоглинання модельних розчинів з відомою введеною кількістю перхлорату відносно холостої проби, що не містить перхлорат. До недоліків способу слід віднести невисоку селективність (заважають порівнянні кількості NO3, I , І2, Ю4 та ін.), а також велике світлопоглинання в холостому розчині порівняння, що збільшує межу визначення перхлоратів. Відомий екстракційно-спектрофотометричний спосіб кількісного визначення перхлоратів в природних водах [Пурреза Н., Заввар Мусави X.Журн. аналит. химии. 2005. Т.60, №9. С.921-923], який включає переведення перхлорату в його іонний асоціат з барвником тіоніном, додання метилізобутилкетону, розшарування одержаної суміші, вимірювання світлопоглинання фази метилізобутилкетону на спектрофотометрі (Perkin-Elmer 55OS) при довжині хвилі l=603нм відносно екстракту контрольного холостого розчину, який приготовлено аналогічно, але із заміною перхлорату на воду. Цей спосіб відрізняється селективністю, але так само, як і попередній, вимагає використання органічного розчинника й стаціонарного лабораторного обладнання для вимірювання світлопоглинання екстракту. У практиці аналізу вод необхідні візуальні (тестові) методи, які можуть бути використані як у лабораторних, так і в польових умовах, особливо в тих випадках, коли потрібна невідкладна інформація про екологічний стан досліджуваного об'єкта на місці відбору проби. Тест-методи засновані на використанні "кольорових" реакцій взаємодії хромогенних реагентів з іонами токсичних речовин, про наявність яких у досліджуваній рідині судять по зміні забарвлення, а кількісне визначення проводять по інтенсивності забарвлення, порівнюючи отримане забарвлення зі стандартною кольоровою шкалою. Відомий спосіб візуального виявлення та кількісного визначення перхлоратів в природних водах [Заявка України №200613086 від 11.12.2006р., G01N21/47, 21/78, 30/00], який полягає в сорбції перхлорату у вигляді іонного асоціату з тіоніном на таблетці з пінополіуретану (ППУ) і візуальному порівнянні забарвлення одержаної таблетки зі стандартною кольоровою шкалою. Для готування такої шкали проводять сорбційне концентрування іонного асоціату із розчинів з відомим вмістом перхлоратів на таблетках ППУ (градуювальних розчинів), причому сусідні концентрації на шкалі, які відповідають концентраціям градуювальних розчинів, відрізняються один від одного у 2 рази (геометрична прогресія). Потім таблетки розміщають у порядку зростання (або зменшення) інтенсивності забарвлення на аркуші білого паперу із вказівкою концентрації перхлорату відповідного градуювального розчину, після чого інтенсивність таблетки, 4 отриманої аналогічною сорбцією іонного асоціату з досліджуваного (випробуваного) розчину, порівнюють із стандартною шкалою. Якщо забарвлення є проміжним між забарвленням двох таблеток кольорової шкали, то за концентрацію перхлорату, яку визначали, приймають середнє арифметичне значення "сусідніх" концентрацій кольорової шкали. Недоліком відомого способу є порівняно висока відносна похибка аналізу, яка приводить до суттєвого перекручування результатів. Така похибка пов'язана з будуванням стандартної кольорової шкали на основі геометричної прогресії. Не дивлячись на те, що геометрична прогресія для колориметрії є кращою за арифметичну (через те, що відносна похибка аналізу постійна в усьому інтервалі концентрацій, які визначають), в області малих концентрацій вірніше було б будува ти шкалу в арифметичній прогресії з шагом 1 або 2 через те, що шаг геометричної прогресії, який дорівнює 2, робить інтервали між сусідніми початковими точками шкали дуже великими. Як прототип (як найбільш близький) нами вибраний останній з приведених аналогів. В основу корисної моделі поставлене завдання розробки простого і доступного візуального способу визначення перхлоратів в природних водах, який дозволяє підвищити чутливість кількісного визначення при збереженні високої експресності та селективності. Рішення поставленого завдання досягається тим, що в способі візуального виявлення та кількісного визначення перхлоратів в природних водах, який включає будування стандартної кольорової шкали, сорбцію перхлорату у вигляді іонного асоціату з тіоніном на таблетці з пінополіуретану (ППУ) і візуальне порівняння забарвлення одержаної таблетки зі стандартною кольоровою шкалою, згідно корисної моделі, стандартну кольорову шкалу будують так, щоб концентрації компонента, який визначають, в сусідніх реперних пробах відрізнялись одна від одної у відповідності з послідовністю Фібоначчі. В ході досліджень було встановлено, що будування стандартної кольорової шкали на основі послідовності Фібоначчі сприяє значному зменшенню похибки аналізу за рахунок зменшення шага виміру: відносна похибка складає 1; 0.33; 0.20; 0.25; 0.23; 0.24; 0.24 і т.д., а абсолютна похибка - 0.5; 0.5; 1.0; 2.0; 4.0; 8.0; 16. Абсолютна похибка дорівнює різниці між точкою шкали й серединою інтервалу між двома сусідніми точками. Тому, ця похибка є мірою чутливості тест-методів, і її зменшення приводить до збільшення чутливості визначення перхлоратів. Як показали експериментальні дані, така шкала є природною межею кольорового зорового сприйняття. Так, область малих концентрацій на кольоровій шкалі (початкова ділянка ряду Фібоначчі, що становить арифметичну прогресію з малим її кроком, що дорівнює 1,) більш чутлива до зміни концентрації компонента, ніж геометрична прогресія з коефіцієнтом прогресії, що дорівнює 2, тому що остання робить інтервали між сусідніми початко 5 35895 вими точками шкали занадто великими. Навпроти, більш віддалені члени ряду Фібоначчі становлять асимптотичне наближення до геометричної прогресії з коефіцієнтом прогресії, рівним 1.618 (число "золотого перетину"), у той час як арифметична в цьому випадку була б непомітна (відносна похибка значно перевищує 100%). У способі, що заявляється, стандартну кольорову шкалу будують на основі послідовності Фібоначчі (ряду Фібоначчі), у якому кожний наступний член дорівнює сумі двох попередніх: 0; 1; 2; 3; 5; 8; 6 13; 21; 34; 55 і т.д. Можна бачити, що для початкової ділянки цього ряду (0; 1...3) виконується арифметична прогресія із кроком, що дорівнює 1, але починаючи с 4-го члена, прогресія асимптотично наближається до геометричної з коефіцієнтом прогресії, що дорівнює 1.618. У таблиці наведені відносні й абсолютні похибки визначення перхлоратів у природній воді згідно способу, що заявляється, в порівнянні із прототипом. Таблиця Спосіб-прототип Абсолютна похибка Відносна похибка 0.5 1.00 0.5 0.33 1.0 0.33 2.0 0.33 4.0 0.33 8.0 0.33 16.0 0.33 Спосіб візуального виявлення та кількісного визначення перхлоратів в природних водах здійснюють відповідно наступному прикладу. Попередньо готують стандартну кольорову шкалу, для чого в мірні колби місткістю 25мл, що містять розчини с відомими концентраціями перхлоратів 0.0; 1.0; 2.0; 3.0; 5.0; 8.0мг/л, вводять 4мл розчину тіоніну (4×10-5моль/л), 2мл форміатного буферного розчину й розбавляють водою до мітки. Розчини переводять у склянки місткістю 50мл, туди ж поміщають по одній таблетці ППУ. Вміст склянок перемішують на магнітній мішалці протягом 60 хвилин. Потім таблетки виймають із розчинів, віджимають за допомогою скляної палички, видаляють залишок розчину фільтрувальним папером і залишають на повітрі до остаточного висихання. Таблетки розміщають на аркуші білого паперу в порядку зростання інтенсивності із вказівкою концентрації перхлорату ви хідного градуювального розчину. Для візуального виявлення та кількісного визначення перхлоратів аналогічно одержують досліджувану таблетку ППУ з розчину, що аналізують, для чого в мірну колбу місткістю 25мл, що містить 15мл розчину для аналізу з невідомою концентрацією перхлоратів, вводять 4мл розчину тіоніну (4×10-5моль/л), 2мл форміатного буферного розчину й розбавляють водою до мітки. Розчин переводять у склянку місткістю 50мл, туди ж помі Комп’ютерна в ерстка О. Рябко Спосіб, що заявляється Абсолютна похибка Відносна похибка 0.5 1.00 0.5 0.33 0.5 0.20 1.0 0.25 1.5 0.23 2.5 0.24 4.0 0.24 щають таблетку ППУ. Вміст склянки перемішують на магнітній мішалці протягом 60 хвилин. Потім таблетку виймають із розчину, віджимають за допомогою скляної палички, видаляють залишок розчину фільтрувальним папером і залишають на повітрі до остаточного висихання. Інтенсивність забарвлення таблетки порівнюють зі стандартною кольоровою шкалою. Якщо забарвлення контрольної таблетки має проміжну інтенсивність між двома реперними точками на шкалі, то приймають за шукану концентрацію середнє арифметичне значення концентрацій, що відповідають цим точкам. Як видно з даних таблиці, абсолютні похибки визначення при застосуванні способу-прототипу зростають більш різко (в 2-3 рази), ніж ці ж похибки при застосуванні ряду Фібоначчі. А оскільки, як було сказано, чутливість тест-методу тим вище, чим менше абсолютна похибка, застосування шкали порівняння, побудованої на основі ряду Фібоначчі, дозволяє в 2-3 рази підвищити чутливість візуального сорбційно-колориметричного тест-визначення перхлоратів. Очевидно, застосування послідовності Фібоначчі для побудови стандартної кольорової шкали можна поширити й на інші тест-методики з візуальною індикацією, в яких аналітичним сигналом є інтенсивність забарвлення аналіту. Підписне Тираж 28 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