Спосіб визначення кадмію методом інверсійної хронопотенціометрії у водних розчинах

Спосіб визначення кадмію методом інверсійної хронопотенціометрії у водних розчинах, що 3 Федерації [ГОСТ Р 52180-2003 «Вода питьевая. Определение содержания элементов методом инверсионной вольтамперометрии». - М.: ИНК Издательство стандартов. – 2004]. Стандарт встановлює метод визначення концентрації ряду елементів з використанням інверсійної вольтамперометрії у питній воді, в тому числі у мінеральній, воді поверхневих та підземних джерел, з масовими концентраціями кадмію від 0,0001 до 1,0 3 мг/дм . Недоліком прототипу стосовно способу, що заявляється, є: - висока відносна похибка вимірювання: 40% 3 для 0,0001 до 0,0005 мг/дм Cd у розчині; 30% для 3 0,0005 до 0,002 мг/дм ; 25% для 0,002 до 0,005 3 3 мг/дм ; 20% для 0,005 до 1,0 мг/дм ; - відносна складність приготування та підготовки до роботи індикаторних електродів - Hg-УЭ in situ (ртуть-вуглецевовмісний електрод з режимом його формування в процесі сумісного електролізу модифікуючого елементу (ртуті) та елементу, що визначається) або ТМГЭ-Hg (товстоплівковий графітовмісний електрод, модифікований нерозчинною сполукою, що містить йони одновалентної ртуті) або Hg-ИГЭ (імпрегнований ртуттю графітовмісний електрод). Корисною моделлю ставиться завдання створити спосіб визначення масової концентрації кадмію методом інверсійної хронопотенціометрії у водному розчині (пробах води різного природного походження) у необхідному для практики діапазоні 3 3 від 0,001 мг/дм до 1,0 мг/дм з відносною похибкою вимірювання концентрації не більше 16%. Поставлене корисною моделлю завдання досягається тим, що інверсійнохронопотенціометричне визначення кадмію у пробах води, виконують після їх випаровування і мінералізації органічних речовин 66-70%-ною азотною кислотою та 30%-ним пероксидом водню, розчинення мінералізату у розчині 2М НСl з наступним вимірюванням концентрації металу за методом добавок на твердому срібному електроді, покритому амальгамою ртуті, з допоміжним хлорcрібним електродом при заданих електрохімічних параметрах вимірювання кадмію. Порядок виконання вимірювання концентрації кадмію наступний: - аналізують контрольний (фоновий) розчин, одержаний аналогічно до приготування проб води для аналізу з використанням у якості проби бідистильованої води, та визначають час інверсії ф ; - аналізують пробу досліджуваного розчину (мінералізат), та визначають час інверсії проби п ; - у пробу вносять добавку стандартного роз2+ чину йонів Cd (одну або декілька добавок з кон3 центрацією кадмію відповідно 100,0 мкг/см ; 10,0 60066 4 3 3 мкг/см та 1,0 мкг/см , одержаних шляхом розведення розчином 2М НСl стандартного зразку розчину іонів кадмію (МСО 0136:2000; ГСО 6690-93 6692-93) та визначають час інверсії проби з добавкою  д . За одержаними значеннями часу інверсії контрольного (фонового) розчину, проби досліджуваного розчину (мінералізату), та проби з добавкою 2+ стандартного розчину іонів Cd розраховують масову концентрацію кадмію у досліджуваному п  ф розчині за формулою, С  k  m  , де С – д  п 2+ 3 концентрація Cd в г/дм ; k - коефіцієнт переведення значень концентрації розчину електролізера у відповідні значення концентрації проби води в 1 3 /дм ; m - маса добавки стандартного зразку розчи2+ ну іонів Cd в г. Приклад 1. Визначення масової концентрації 2+ Cd у модельних розчинах. Для цього готують 2+ модельні розчини з концентрацією Cd 5,0; 1,0; 3 0,1; 0,01; 0,001 і 0,0005 мкг/см , шляхом додавання у фоновий розчин 2М НСl відповідної кількості стандартного розчину кадмію. Для виконання вимірювань вимірювальний електрод (твердий срібний електрод) покривають амальгамою ртуті, порівняльний електрод (хлоросрібний електрод) заповнюють розчином 2М НСl і занурюють їх у розчин електролізера, встановлений на магнітну мішалку. Проводять вимірювання при таких параметрах: потенціал регенерації +0,02 В; час регенерації 120 с; значення опору у ланцюгу окислення 150 кОм; потенціал концентрування -1,00 В; час концентрування залежить від очікуваної концентрації та знаходиться у діапазоні від 15 с до 210 с; діапазон визначення потенціалів потенціограми від -1,00 В до -0,500 В; час інверсії йонів кадмію визначають по одержаній потенціограмі в діапазоні потенціалів від -0,700 В до -0,500 В. За одержаним значенням часу інверсії фону, проби та проби з добавкою виконують обробку результатів вимірювання. У табл. 1 наведені результати вимірювання концентрації кадмію, абсолютні та відносні похибки, а також значення середньоквадратичного відхилення для п'яти вимірювань у вказаних модельних розчинах. За результатами досліджень, наведеними в прикладі 1, встановлено, що відносна похибка вимірювання концентрації кадмію не перевищує ± 2+ 16% у діапазоні концентрацій Cd від 0,001 до 1 3 мкг/см , який є оптимальним для вимірювання ка2+ дмію. При підвищенні концентрації Cd до 5 3 3 мкг/см і зменшенні її до 0,0005 мкг/см відносна похибка вимірювання перевищує 20%. 5 60066 6 Таблиця 1 2+ Похибки вимірювань концентрації Cd у модельних розчинах № п/п зразків, показники точності вимірювань 1 2 3 4 5 3 Середнє значення, мкг/см Середньоквадратичне відхи3 лення, мкг/см 3 Абсолютна похибка, мкг/см Відносна похибка, % 3 Значення концентрації кадмію у модельному розчині, мкг/см 5,0 1,0 0,1 0,01 0,001 0,0005 6,45 1,25 0,098 0,0105 0,00086 0,00078 6,35 0,98 0,102 0,0089 0,00095 0,00065 6,24 1,05 0,104 0,0104 0,00105 0,00074 5,21 0,96 0,097 0,0110 0,00010 0,00065 6,54 1,11 0,115 0,0083 0,00128 0,00037 6,16 1,09 0,103 0,0098 0,00085 0,00064 0,54 0,08 0,007 0,0012 0,00044 0,00016 1,16 23,16 0,09 9,33 0,003 3,20 -0,0002 1,80 -0,00015 15,22 0,00014 27,60 Приклад 2. У пробі води з озера визначали 2+ вміст Cd методом інверсійної хронопотенціометрії, як описано в Прикладі 1, та порівнювали з результатами аналізу, одержаними за методом атомно-абсорбційної спектроскопії [Фомин Г. С. Вода. Контроль химической, бактериальной и радиационной безопасности по международным стандартам. Энциклопедический справочник. - М.: Из-во «Протектор», 1995. - С. 201-211. --ISO 8288]. Результати вимірювань наведено в табл. 2. Таблиця 2 Порівняння результатів вимірювання концентрації Cd 2+ у воді озера різними методами аналізу 2+ Методи аналізу Атомно-абсорбційний аналіз Інверсійна хронопотенціометрія За прикладом 2 встановлено співпадання ре2+ зультатів вимірювання концентрації Cd у зразках природної води, одержаних різними методами аналізу, з різницею результатів вимірювання в межах ± 10%. При необхідності для досягнення заданої точності вимірювання масової концентрації кадмію у пробі води потрібно: - розбавити мінералізат проби розчином 2М НСl та повторити вимірювання концентрації кадмію, якщо результати вимірювання концентрації у мінералізаті проби перевищують значення 1,0 3 мкг/см ; Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 3 Результати вимірювання концентрації Cd , мкг/дм середнє значенпроба 1 проба 2 проба 3 ня 0,0010 0,0012 0,0009 0,0010 0,00098 0,00087 0,00086 0,0009 - попередньо сконцентрувати пробу, для чого 3 збільшити об'єм фільтрату проби води з 100 см 3 до 250 см , та повторити вимірювання концентрації кадмію, якщо результати вимірювання концентрації у мінералізаті проби менші значення 0,001 3 мкг/см . Запропонований спосіб визначення кадмію методом інверсійної хронопотенціометрії в пробах води різного природного походження може використовуватись у необхідному для практики діапа3 3 зоні вимірювань від 0,001 мг/дм до 1,0 мг/дм з відносною похибкою вимірювання концентрації кадмію, що не перевищує ± 16%. Підписне Тираж 24 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601