Спосіб спектроскопічного визначення стануму у цинкових сплавах

1 Спосіб спеїсгроскопічного визначення стануму у цинкових сплавах, що включає розчинення сплаву у кислотах у присутності хлориду натрію та пероксиду водню, сорбційне концентрування стануму з розчину твердофазним носієм з наступним вимірюванням оптичних характеристик стануму у концентраті, який відрізняється тим, що як твердофазний носій застосовують силікагель L 5/40100/250 ("Chemapol"), модифікований кверцетином, з наступним вимірюванням коефіцієнта дифузного відбиття (поглинання) сорбенту 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що концентрування стануму проводять з розчину при рН 1,8-2,2 у присутності хлориду натрію Запропонований винахід відноситься до аналітичної хімії та стосується способу сорбційноспектроскопічного визначення 0 06 - 2 0 мг/дмЗ стануму, що може бути використано при аналізі продуктів металургійного виробництва, зокрема цинкових сплавів та цинку високої чистоти при масовій долі стануму ~г 0 0014% Одним з найефективніших є спосіб атомноабсорбційної спектроскопії з електротермічною атомізацією [1-2] Однак, цей спосіб передбачає попереднє екстракційне відділення та концентрування визначуваного елементу Як альтернативний для визначення стануму у сплавах запропонований також спосіб з використанням методу диференційної імпульсної полярографії [3] з попереднім концентрування стануму на мікрокристалічному нафталіні Межа виявлення стануму становить 0 15 мг/дмЗ Найважливіший з недоліків способу - екологічна небезпечність, пов'язана з необхідністю застосування для концентрування високотоксичної матриці вивається впродовж 1 год) псевдоколоідного розчину Межа виявлення стануму дорівнює 0 2 мкг/см (5*10-4%) Метод є дуже трудомістким, включає 32 операції, потребує великих витрат часу та залучення кваліфікованого персоналу В основу винаходу поставлено задачу удосконалення способу визначення стануму, шляхом заміни способу вилучення та концентрування стануму, а також способу детектування аналітичного відгуку, що дозволяє забезпечити підвищення чутливості, скорочення процедури одиничного елементовизначення, а також підвищення екологічної безпечності визначення стануму у цинкових сплавах Поставлена задача вирішується тим, що у способі визначення стануму у цинових сплавах, що включає розчинення сплаву у кислотах у присутності хлориду натрію та пероксиду водню, наступне концентрування стануму з розчину твердофазним носієм, та подальше вимірювання оптичних характеристик стануму у концентраті, причому згідно з винаходом як носій використовують силікагель Л 5/40 - 100/250 ("Chemapol"), модифікований кверцетином, а вилучення стануму з розчину здійснюють при рН 1 8-2 2 у присутності хлориду натрію з наступним вимірюванням коефіцієнту дифузного відбиття (поглинання) концентрату Найбільш близьким за технічною сутністю та результатом, що досягається, є спосіб фотометричного визначення стануму з фенілфлуороном [4, 5] Спосіб включає такі основні операції розчинення сплаву в кислотах, співосадження стануму з МпО2, розчинення осаду в H2SO4, випаровування отриманого розчину до сухих солей, розчинення залишку, додавання маскуючих агентів, ацетону, стабілізатора (желатини), реагенту та вимірювання оптичної густини (забарвлення роз Використання способу спектроскопічного визначення стануму у цинкових сплавах, що заявляється, дає позитивний ефект у порівнянні з відомим способом, який полягає у підвищенні чут (О ю ливості визначення стануму у 3 рази (межа виявлення стануму становить 1 4*10-4 % замість 5 0*10-4 % за прототипом), зменшення КІЛЬКОСТІ основних операцій у 3 рази, а тривалості аналізу -у 10 разів Крім того, спосіб, що заявляється є простим у виконанні, а отже не потребує залучення висококваліфікованого персоналу, що робить його використання економічно вигідним Оптимальні умови визначення стануму у цинкових сплавах Сорбент - силікагель Л 5/40 - 100/250 "Chemapol", модифікований кверцетином, з ємністю за реагентом 10 мкмоль/г Концентрація хлориду натрію -1 0 моль/дмЗ рН визначення -1 8-2 2 Об'єм розчину -10 смЗ, маса сорбенту - 0 1 г , час перемішування -10 хв Визначенню не заважають іони (кратні КІЛЬКОСТІ) К+ Na+(500000), Mg2+(20000), Са2+(50000), СІ, SO42-(100000), Br-, F-, НСОЗ-, ВО32-(1000), Zn(ll)(100000), Cu(ll)(100), Mo(VI)(1), Co(ll)(10), Fe(lll) (20 у присутності аскорбінової кислота), Ni(ll), Al(lll), Cd(ll) (1000), Cr(lll), Pb(ll),Ti(IV)(10) Градуювальний графік ЛІНІЙНИЙ В діапазоні концентрації стануму у розчині 0 06 - 2 0 мг/дмЗ Межа виявлення стануму становить 0 06 мг/дмЗ (1 4*104% при масі наважки сплаву для одиничного елементо-визначення 0 4000±0 0001 г) Таким чином, суттєвими ознаками запропонованого способу є те, що концентрування стануму проводиться сорбцією у статичних умовах із застосованням силікагелю Л 5/40 -100/250 ("Chemapol"), модифікованого кверцетином Кращі результати отримали у випадку сорбції при рН 1 8 - 2 2 у присутності хлориду натрію Застосування для визначення стануму у цинкових сплавах силікагелю Л 5/40 - 100/250 ("Chemapol"), модифікованого кверцетином, при рН 2 83 2 у присутності хлориду натрію у літературі не відомо, що дозволяє вважати запропонований спосіб таким, що відповідає критеріям "новизна", "винахідницький рівень" Винахід є промислове придатним оскільки може бути використаний для визначення стануму у цинкових сплавах при його В М І С Т І > 0 0 0 1 4 % Винахід ілюструється наступними прикладами Приклад 1 Сорбент силікагель L 5/40 -100/250, модифікований кверцетином, з ємністю за реагентом 10 мкмоль/г отримували таким чином 0 5 г силікагелю перемішували упродовж 2 хв з 50 0 смЗ ацетоно-гексанового (1 4) розчину кверцетину з концентрацією 20 мкмоль/дмЗ Сорбент відокремлювали центрифугуванням, висушували при кімнатній температурі та зберігали в темній склянці з притертим корком в сухому темному МІСЦІ Наважку сплаву (2 0000±0 0001 г) розчиняли в 6 0 смЗ концентрованої НСІ з додаванням 1 0 смЗ 50% Н2О2 Розчин кип'ятили до розкладу надлишку Н2О2, охолоджували, переносили у мірну колбу ємністю 50 0 смЗ та доводили до мітки 1 0 моль/дмЗ NaCI До аліквотної частини розчину об'ємом 10 0 смЗ додавали 1 5 смЗ насиченого розчину аскорбінової кислота, перемішували та залишали на 1-2 хв Далі виконували всі операції, 59962 як вказано у прикладі 1 Вміст стануму (IV) у розчині розраховували за градуювальним графіком і перераховували на вміст стануму у сплаві Для побудови градуювального графіка для визначення стануму використовували серію розчинів об'ємом ЮОсмЗ з рН 2 0,1 0 моль/дмЗ відносно NaCI, 0 8 моль/дмЗ відносно Zn(ll), 0 01 моль/дмЗ відносно НСІ та концентрацією Sn, мкмоль/дмЗ 0,1 0,2 0,4 0,8 0 та 10 Далі проводили всі операції, як вказано вище Градуювальний графік будували у координатах "функція ГуревичаКубелки-Мунка при ^-=430 нм концентрація стануму, мг/дмЗ" Рівняння градуювального графіка має вигляд A F(R)430 =(0 03±0 05)+(2 66±0 01)С(мг/дмз), (г=998) Межа виявлення стануму становить 0 06 мг/дмЗ (1 4*104 % при масі наважки сплаву для одиничного елементо-визначення 0 4000±0 0001 г) Приклади 2-6 Вплив концентрації цинку (П) у розчині на правильність визначення стануму До розчинів об'ємом 10 0 смЗ, що містять 4 0 мкмоль/дмЗ Sn, додавали всі компоненти, як при побудові градуювального графіка у прикладі 1, крім розчину Zn(ll), який вводили у кількостях, моль/дм3 0 0, 0 2, 0 4, 0 6, 0 8, 1 0 Далі проводили всі операції, як вказано у прикладі 1 Вміст стануму у розчині знаходили, як у прикладі 1 Результати наведені утабл 1 Видно, що оптимальна концентрація Zn(ll) становить 0 7-0 9 моль/дм3 Приклади 7-8 Визначення стануму у модельних розчинах У табл 2 наведено статистичну обробку результатів визначення стануму у модельних розчинах, що містять крім стануму іони металів, які також присутні у цинкових сплавах (мкмоль/дм3) РЬ(ІІ) - 4 8, Cd(ll) - 376, Fe(lll) - ЗО, Cu(ll) - 2 Результати табл 2 свідчать про задовільну правильність та повторюваність методики та можливість її застосування для аналізу цинкових сплавів Приклади 9-10 Визначення стануму у стандартних зразках сплавів У табл 3 наведено результати визначення стануму у стандартних зразках сплавів Дані табл З підтверджують достатню точність методики [5] та и придатність для аналізу зразків такого типу Таблиця 1 Вплив концентрації Zn(ll) на правильність визначення стануму у розчині Приклад № 2 3 4 5 1 6 Концентрація Zn(n), моль/дм3 00 02 04 06 08 10 Правильність визначення Sn, % 31 48 68 95 100 92 59962 Таблиця 2 Статистична обробка результатів визначення стануму у модельних розчинах (п=5, Р=0,95) Приклад № 7 8 Вміст стануму, Введено 4 75 6 80 мкг/проба Знайдено 4 76±0 09 6 8±0 1 Sr 0 02 0 02 Таблиця З Визначення стануму у стандартних зразках сплавів (п=5,Р=0 95) Вміст Sn Приклад Знайдено Sn, Зразок за пасSr № % портом, % 9 ЦВО 1 П О ' (1,1±0 2)*10' 0 018 10 Ц1 1 П О ' (1 0±0 3)*10' 0 030 Практичне застосування способу, що заявляється, полягає у збільшенні чутливості визначення стануму у 3 рази (межа виявлення стануму становить 1 410-4 % замість 5 0104 % за прототи Комп'ютерна верстка М Клюкш пом), спрощенні процедури аналізу, зокрема зменшенні КІЛЬКОСТІ основних операцій у 3 рази, а тривалості одиничного елементовизначення - у 10 разів Крім того, спосіб, що заявляється не потребує використання висококваліфікованого персоналу, що робить його використання економічно ВИГІДНИМ Джерела інформації 1 Tommaga М .Umezaci J , Anal Chem Acta, 110(1992)55 2 Cabon J Y, Lebihan A Influence of experimental parameters in electrothermal atomic-absorption spectrometry on a-pnory calculated instrumental detectionlimits // Analyst, 1997 - V122, №11 Pp 1335-1341 3 Taher M A , Pun В К Differential pulse polarographic determination of tin in alloys and environmental samples after pre-concentration with the ion pair of 2-mtroso-1-naphtol-4-sulfomc acid and tetradecyldimethylbenzylammomum chloride onto microcrystallme naphthaline or by column method // Talanta, 1999 - V 48, № 3 - P 355 4 Анализ металлов / Под ред Вандельбурга К, Пер с нем -М Металлургия, 1984 -152 с 5 ГОСТ 19251 5-79 Цинк Методы определения олова Взамен ГОСТ 19251 5-73 Введен 1 01 1980 Підписано до друку 06 10 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна