Спосіб визначення заліза (ііі)

Спосіб визначення заліза (III) у водних розчи 3 обладнання, яке має високу вартість. Найбільш близьким за технічною суттю та ефектом, що досягається, є спосіб визначення заліза (II) у вигляді його комплексу з 4,7-диметил1,10-фенантроліндисульфокислотою на кремнеземі, що модифікований полігексаметиленгуанідином (ПГМГ) [Заявка Рос. Фед. - № 2008140260/04, опубл. в Бюл. № 33 (ч. III), 2009 р.]. Сутність способу полягає в тому, що залізо (ІІ) кількісно вилучається з розчину з рН 4-7 сорбентом - кремнеземом, послідовно модифікованим ПГМГ та 4,7диметил-1,10-фенантроліндисульфокислотою. В процесі сорбції заліза (II) таким сорбентом на його поверхні утворюється забарвлений в червоний колір комплекс заліза (II) з 4,7-диметил-1,10фенантроліндисульфокислотою, який має в спектрах дифузного відбиття (СДВ) максимум при 530 нм. Відомий спосіб дозволяє визначати залізо (ІІ) твердофазною спектрофотометрією з нижньою 3 межею визначення 0,02 мкг/см (використана маса сорбенту 0,1 г). Відомим способом можна визначати також і вміст заліза (III), однак для цього необхідно попередньо виконати відновлення Fe(III) до Fe(II), що ускладнює процес аналізу, оскільки Fe(III) є найбільш стійкою формою заліза, що знаходиться в розчинах, і для його відновлення до Fe(II) необхідно додатково обробляти розчин органічним відновником, наприклад гідроксиламіном. Задачею корисної моделі є розробка чутливого способу безпосереднього визначення заліза (III) у розчинах, що дозволить спростити процес аналізу залізовмісних розчинів. Поставлена задача вирішене запропонованим способом визначення заліза (III) у водних розчинах, що включає вилучення його сорбентом з утворенням поверхневої забарвленої комплексної сполуки, подальше відокремлення адсорбатів від рідкої фази, та фотометричне визначення вмісту заліза шляхом вимірювання коефіцієнта дифузного відбиття поверхневого комплексу заліза (ІІІ). Згідно з корисною моделлю, використовують сорбент на основі силікагелю, який послідовно обробляють полігексаметиленгуанідин хлоридом (ПГМГХ) і 7-йод-8-оксихінолін-5-сульфокислотою (фероном), а вимірювання коефіцієнта дифузного відбиття комплексу заліза (III) з фероном проводять при 610 нм. В результаті обробки силікагелю водним розчином полігексаметиленгуанідин хлориду полімер закріплюється на поверхні кремнезему завдяки утворенню водневих зв'язків між аміногрупами полімеру та поверхневими гідроксогрупами силікагелю. При наступній обробці одержаного продукту водним розчином ферону відбувається міжіонна взаємодія сульфогруп реагенту з протонованими аміногрупами ПГМГХ, що дозволяє міцно закріпити його на поверхні та одержати модифікований силікагель - сорбент SiO2 - ПГМГХ - IOxin. При використанні такого сорбенту іони заліза(ІІІ) кількісно вилучаються з розчинів з рН 3-5. В умовах статичного режиму сорбції час встановлення сорбційної рівноваги розчину заліза (III) з сорбентом складає 20 хвилин. В процесі сорбції на поверхні сорбенту утворюється забарвлений си 65418 4 ньо-зелений комплекс заліза (III) з фероном з максимумом в СДВ, що розташований при 610 нм. Нижче наведено приклади здійснення способу, що заявляється. В прикладі 1 описано процес одержання аналітичної форми сорбенту SiO2 - ПГМГХ - IOxin. Приклади 2 і 3 підтверджують повноту вилучення одержаним сорбентом заліза (III) в статичних та динамічних умовах сорбції, яке в оптимальних умовах здійснення запропонованого способу сорбується кількісно. В прикладі 4 наведено здійснення корисної моделі для аналізу водопровідної води, а в прикладі 5 - для аналізу розчинів, що містять залізо (III) в присутності іонів Zn(II), Pb(II), Mn(II), Co(II), Ni(II) та Аl(ІІІ). Залізо визначають шляхом прямого аналізу сорбенту фотометричним методом за допомогою спектроскопії дифузного відбиття. Наведені результати показують, що присутність перехідних металів та алюмінію не заважають визначенню заліза запропонованим способом. Приклад 6 ілюструє можливість застосування способу, що пропонується, для виявлення малих 3 кількостей заліза (ІІІ) у розчинах (0,01-0,1 мкг/см ) за синьо-зеленим забарвленням сорбенту (тестметод). Приклади здійснення способу аналізу, що заявляється, підтверджують його високу чутливість: в умовах пропонованого способу залізо (III) кількісно сорбується при його вмісті у вихідному розчині 3 0,02-1 мкг/см . Як у відсутності ряду металів, так і при їх значних концентраціях, залізо (III) визначається в твердій фазі фотометричним методом з достатньою точністю. Спосіб характеризується простотою й короткою тривалістю виконання аналізу, оскільки не потребує попереднього відновлення заліза; його застосування не пов'язано з використанням обладнання високої вартості та токсичних реагентів. Запропонованим способом можна визначати також іони Fe(II) після їх окислення до Fe(III). Така операція не ускладнює процес аналізу, оскільки для цього достатньо попередньо витримати розчин, що аналізують, на повітрі. Таким чином, задачу корисної моделі виконано з досягненням необхідного технічного результату. Приклад 1. 3 В круглодонну колбу об'ємом 2 дм вносять 10 г полігексаметиленгуанідин хлориду (товарний 3 продукт «полісепт», Мм~10000), додають 250 см дистильованої води та перемішують за допомогою механічної мішалки при кімнатній температурі протягом 60 хв до повного розчинення ПГМГХ. До розчину додають 100 г силікагелю (Silica Gel 60 фірми «Merck», фракція 0,1-0,2 мм, середній діа2 метр пор 12 нм, питома поверхня 260 м /г) і перемішують протягом 2 годин. Одержаний продукт переносять в апарат Соксклета та відмивають від надлишку ПГМГХ дистильованою водою протягом 12 годин. Далі сушать під вакуумом за температури 80 °С за допомогою водоструминного насоса для видалення надлишку вологи. Наважку сухого одержаного SіО2-ПГМГХ вагою 0,2 г контактують в статичних умовах протягом 20 5 65418 3 хв з водним розчином ферону об'ємом 25 см . -5 Концентрація ферону в розчині становить 8·10 М. Після такої обробки отримують модифікований силікагель - аналітичну форму сорбенту SiO2ПГМГХ-IOxin, в якому модифікована полімером поверхня силікагелю максимально заповнена фероном: ступінь його вилучення з розчину - 73 %. Приклад 2. Аналітичну форму сорбенту SiO2-ПГМГХ-IOxin готують, як описано в прикладі 1, і контактують з 3 розчинами Fe(III) об'ємом 25 см з концентраціями 3 заліза 0,01, 0,02, 0,5, 0,1, 0,2, 0,5 та 1 мкг/см при рН 5 протягом 20 хв. Сорбент відділяють від рівноважного розчину декантацією або фільтруванням, вміст заліза в розчині після відокремлення сорбенту визначають методом атомно-емісійної спектроскопії з індуктивно зв'язаною плазмою (ІСР) на спектрометрі "ІСАР 6500 DUO", Німеччина. За результатами аналізу всіх розчинів, повнота вилучення Fe(III), яка забезпечується сорбцією на SiO2-ПГМГХ-IOxin, складала 97,1 %, 96,6 %, 96,9 %, 95,7 %, 95,3 %, 95,1 % та 94,9 %, відповідно. Приклад 3. Через хроматографічну колонку з наважкою 3 сорбенту SiO2-ПГМГХ 0,2 г пропускають 25 см 5 розчину, що містить 8·10 М ферону, промивають водою. Через одержану аналітичну форму сорбен3 ту пропускають 25 см розчину з вмістом заліза (III) 3 0,2 мкг/см при рН 5 (швидкість пропускання скла3 дає 2 см /хв). Аналіз рівноважного розчину проводять, як вказано в прикладі 2. Ступінь сорбції Fe(III) складає 97,5 %. Приклад 4. Спочатку готують дані для побудування калібрувального графіка: готують ряд розчинів заліза 3 (III) об'ємом 25 см з вмістом заліза від 0,01 до 1,0 3 мкг/см та проводять процес сорбції, як описано в прикладі 2. Після відділення рівноважних розчинів від адсорбатів з останніх знімають спектри дифузного відбиття за допомогою спектрофотометра Perkin-Elmer Lambda Bio 35 з інтегруючою сферою Labsphere RSA-PR-20 в ультрафіолетовій та видимій областях спектра. Між інтенсивністю смуг в спектрах і вмістом заліза в зразках сорбенту при Комп’ютерна верстка А. Крулевський 6 довжині хвилі =610 нм існує пропорційна залежність, яка описуєтся рівнянням F(R)=13,795CFe + 0,3598, де F(R) - функція Кубелки-Мунка, QFe 3 вміст заліза, мкг/см . Ця залежність лежить в осk нові калібрувального графіка для значень m Fe k 0,5-25 мкг/0,2 г сорбенту, де m Fe - вміст заліза в твердій фазі, мкг. Для визначення вмісту заліза у водопровідній 3 воді, пробу води з рМ=5,6 об'ємом 50 см , витриману протягом 2 годин на повітрі для окиснення Fe(II) до Fe(III), контактують з 0,2 г сорбенту SiO2ПГМГХ-IOxin протягом 20 хв. Після відфільтровування сорбенту від рідкої фази знімають спектр дифузного відбиття з адсорбату, як описано вище, і за калібрувальним графіком, наведеним вище, знаходять вміст заліза (III) в твердій фазі та визначають методом ІСР, як описано у прикладі 2. За даними цього аналізу, кількість заліза у воді ста3 новить 0,06 мкг/см . Приклад 5. 3 Готують 3 розчини заліза (ІІІ) об'ємом 25 см з 3 концентрацією заліза 0,2 мкг/см . Перший розчин не містить інших металів, до другого додають по 3 0,2 мкг/см Zn(II), Pb(II), Mn(II), Co(II), Ni(II); до тре3 тього - 0,2 мкг/см Al(ІІІ). Проводять процес сорбції, як описано в прикладі 2. З адсорбатів знімають спектри дифузного відбиття. За калібрувальним графіком, одержаним, як описано у прикладі 4, знаходять вміст заліза у розчинах, який складає 3 3 3 0,19 мкг/см , 0,16 мкг/см та 0,15 мкг/см , відповідно. Наведений приклад ілюструє, що присутність перехідних металів та алюмінію навіть в концентраціях рівних концентрації заліза(ІІІ) суттєво не заважає його визначенню запропонованим сорбційно-фотометричним способом. Приклад 6. Готують ряд розчинів заліза (III) об'ємом 50 3 3 см з вмістом заліза від 0,01 до 0,1 мкг/см . Вносять у кожний по 0,2 г сорбенту та перемішують протягом 20 хв. По закінченні процесу сорбції сорбент має забарвлення від світло-салатового до зеленого. Це означає, що запропонований спосіб може бути застосований як тест-метод визначення 3 заліза в розчинах з концентрацією 0,01-0,1 мкг/см . Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601