Спосіб визначення германію у водному середовищі

Спосіб визначення германію у водному середовищі, що включає одержання германо-ванадомолібденової гетерополікислоти та її концентрування, обробку концентрату розчином люмінолу та реєстрацію хемілюмінесценції, який відрізняється тим, що концентрування одержаної гетерополікислоти здійснюють на паперовому фільтрі, концент-3 рат обробляють лужним розчином (0,5-3,0)х10 М люмінолу з наступною реєстрацією його хемілюмінесценції. Винахід відноситься до аналітичної хімії, зокрема, до визначення германію у водних розчинах хемілюмінесцентним методом, і може бути використаний в аналізі вод особливої чистоти в електронній технології, в контролі процесів водоочищення, у наукових дослідженнях. Відомий спосіб хемілюмінесцентного визначення германію у модельних водних розчинах, що грунтується на реакції взаємодії германо-ванадомолібденової гетерополікислоти (Ge-V-Mo ГПК) з водним лужним розчином люмінолу та реєстрації хемілюмінесценції Ge-V-Mo ГПК в хемілюмінесцентній реакції [Луковская Н.М., Билоченко В.А. // Журнал аналитической химии. - 1979. - Т.34, №3. С.477-480] [І]. Відомий спосіб реалізується таким чином. В мікрокювету ємністю 1см3 вносять 0,5см3 аналізованої проби, що містить 20 - 200 мкг Ge/дм3, 0,1см3 1 х 10-2 М молібдату амонію, 0,1см3 1 х 10-3 М ва3 3 надату амонію, 0,1см 5 х 10' М сірчаної кислоти, 3 бідистильовану воду до 1см . Перемішують розчин і відставляють на 5 хвилин для утворення германо-ванадо-молібденової гетерополікислоти. Через 5 хвилин в затемненій кімнаті при червоному освітленні ставлять кювету в оправку з фотопластинкою марки "Ізоорто" чутливістю 90 одиниць ГОСТ, 9 х 20см. В мікрокювету вносять 0,1см3 1 х 10-3 М розчину люмінолу в 0,1 М розчині гідроксиду натрію і перемішують розчини. Експозиція 5 хвилин. Після проявлення і закріплення фотопластинку фотометрують на МФ-2. По ступеню потемніння фотопластинки визначають суму виділеного світла. За градуювальним графіком визначають концентрацію германію у пробі. Нижня межа визначення - 20 мкг Ge / дм3. Недоліками способу [1] є його висока нижня межа визначення та трудомісткість. Найбільш близьким до винаходу за технічною суттю і результатом, що досягається, є спосіб визначення германію, суть якого полягає в утворенні Ge-V-Mo ГПК у водному розчині, концентруванні за допомогою екстракції органічним розчинником, обробці розчином люмінолу та наступній реєстрації хемілюмінесценції в середовищі органічного розчинника [2, ([1], с.479)]. Спосіб [2] реалізується наступним чином. Беруть 1-7см3 аналізованої проби, що містить 10 100мкг Ge/дм3, вводять в ділильну воронку, додають 1см 1 x 10-2 M молібдату амонію, 1см3 1 х 10-3 М ванадату амонію, 1см3 0,5М сірчаної кислоти, бідистильовану воду до 10см3 і відставляють на 5 хвилин для утворення Ge-V-Mo ГПК. Через 5 хви (19) UA (11) 75505 (13) C2 (21) 20040705855 (22) 16.07.2004 (24) 17.04.2006 (46) 17.04.2006, Бюл. № 4, 2006 р. (72) Зуй Олег Вікторович (73) ІНСТИТУТ КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ ТА ХІМІЇ ВОДИ ІМ. А.В.ДУМАНСЬКОГО НАЦІОНАЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ НАУК УКРАЇНИ (56) Ганаго Л.И., Ищенко Н.Н. Изучение ионных ассоциатов молибденванадофосфорной гетерополикислоты с красителями трифенилметанового ряда // Журнал аналитической химии. - 1979. Т.34. - Вып.3. - С.481 Луковская Н.М., Билоченко В.А. Хемилюминесцентные методы определения германия // Журнал 3 75505 4 лин екстрагують (концентрують) утворену Ge-V-Mo самописця. Порівнюють максимум одержаного ГПК 4см3 бутилового спирту протягом 1 хвилини. хемілюмінесцентного сигналу з градуювальним Відбирають 0,5см3 екстракту в скляну кювету. Цю графіком, одержаним за таких же умов для проб кювету з екстрактом в затемненій кімнаті при чердистильованої води з відомим вмістом германію воному освітленні ставлять в оправку з фотоплас(0; 0,2; 0,5; 0,7; 1,0; 2,0; 5,0; 8,0мкг Ge/дм3). Точтинкою марки "Ізоорто" чутливістю 90 одиниць ність визначення складає 4-10%. ГОСТ, 9 х 20см. В мікрокювету вносять 0,5см3 2 х Характеристика реагентів і приладів 10-4М розчину люмінолу в 0,2М етанольному роз- Амоній молібденовокислий, ГОСТ 3765-78, чині гідроксиду натрію і перемішують розчини. Екч.д.а. спозиція 5 хвилин. Після проявлення і закріплення - Амоній ванадієвокислий, ГОСТ 9336-75, фотопластинку фотометрують на МФ-2. По ступеч.д.а. ню потемніння фотопластинки визначають суму - Сірчана кислота, ГОСТ 4204-77, х.ч. виділеного світла. За градуювальним графіком - Натрію гідроксид, ОСТ 6-01-302-74, ос.ч. визначають концентрацію германію у пробі. Нижня - Люмінол, ТУ 6-09-08-973-75, ч.д.а. Препарат межа визначення - 10мкг Ge/дм3. перекристалізовують з середовища НС1 за метоТаким чином, основним недоліком способу [2] дикою [Бабко А.К., Дубовенко Л. И., Луковская Н. є висока межа визначення, особливо для аналізу М. Хемилюминесцентный анализ. - Киев: Техніка, вод високої чистоти, а також трудомісткість, вико1966. - С.170]. ристання токсичного органічного розчинника. - Вода дистильована, ГОСТ 6700-72, очищена В основу винаходу поставлене завдання вдосвід домішок повторною перегонкою. коналити хемілюмінесцентний спосіб визначення - ХЛ-фотометр з фотопомножувачем «ФЭУгерманію, що базується на одержанні ГПК та її 19А» [Калиниченко И.Е., Игольников В.Е. // Украиконцентруванні, шляхом проведення концентрунский химический журнал. - 1973. - Т.39, №6. вання Ge-V-Mo ГПК на твердій фазі сорбцією на -С.614-616]. целюлозному фільтрі з одержанням хемілюмінесПриклад 1. Визначення концентрації германію центне активної форми безпосередньо на сорбенв модельному розчині, що містить 0,2 мкг Ge/дм3. ті, що забезпечило б суттєве зниження нижньої Для цього до 150см3 модельного розчину домежі визначення германію. дають 0,63см3 0,25 М розчину молібдату амонію, Для вирішення поставленої задачі запропоно1,52см3 1 х 10-2 М розчину ванадату амонію та ваний спосіб визначення германію у водному се0,83см3 9 М розчину сірчаної кислоти, перемішуюредовищі, що включає одержання Ge-V-Mo ГПК та чи після приливання кожного реагенту. Залишають її концентрування, обробку концентрату розчином розчин на 10 хвилин, після чого фільтрують через люмінолу та реєстрацію хемілюмінесценції, в якофільтр "Filtrak №88" та промивають двома порціяму, згідно з винаходом, концентрування одержаної ми дистильованої води по 10см3. Фільтр переноГПК здійснюють сорбцією на паперовому фільтрі і сять в кювету хемілюмінесцентного фотометра та концентрат обробляють розчином (0,5-3.0) х 10-3М дозують із шприца 0,5см3 розчину люмінолу з конлюмінолу з наступною реєстрацією його хемілюміцентрацією 0,5 х 10-3 М в 0,1 М розчині гідроксиду несценції. натрію, і фіксують максимальну інтенсивність свіВідмінною ознакою запропонованого способу є тіння. Вміст германію у модельному розчині виконцентрування на поверхні сорбенту із зберезначають по градуювальному графіку. В аналізоженням хемілюмінесцентних властивостей ГПК по ваному розчині знайдено 0,21±0,02мкг Ge/дм3 (n = відношенню до люмінолу, та наступною реєстраці5; Р = 0,95), точність 10%. Слід відзначити, що єю хемілюмінесценції концентрату ГПК безпосеаналізом цього ж модельного розчину відомим редньо на сорбенті, що значно збільшує коефіціметодом [2] германій не виявлено через недостатєнт концентрування ГПК. В результаті значно ню чутливість методу [2]. знижується нижня межа визначення германію - до Приклад 2. Визначення вмісту германію у ви0,2мкг Ge/дм3. сокочистій воді електронної промисловості. Таким чином, сукупність суттєвих ознак спосоБеруть 150см3 високочистої води електронної бу, що заявляється, є необхідною і достатньою промисловості. Проводять ті ж операції і викорисдля досягнення технічного результату, який забезтовують ті ж самі розчини молібдату, ванадату та печується винаходом - суттєве зниження нижньої сірчаної кислоти, що і в прикладі 1. В аналізованій межі визначення германію до 0,2мкг Ge/дм3. високочистій воді знайдено 0,45±0,04 мкг Ge/дм3 3 До 150см аналізованої води, що містить 0,2 (n=5; Р=0,95), точність 9%. Аналіз цієї ж високочи8,0мкг Ge/дм3, приливають 0,63см3 розчину молібстої води відомим методом [2] германію не виявив дату амонію, 1,52см3 1х10-3 М розчину ванадату внаслідок недостатньої чутливості методу [2]. амонію та 0,83см3 9М розчину сірчаної кислоти, Як видно з прикладів, реалізація запропоноваперемішуючи після приливання кожного реактиву. ного способу забезпечує низьку нижню межу виЗалишають розчин на 10 хвилин для утворення значення германію (0,2 мкг/дм3) при достатній точгермано-ванадо-молібденової ГПК, після чого фіності (9-10%). льтрують через паперовий фільтр "Filtrak №88" та Суттєвою ознакою заявлюваного способу є інпромивають двома порціями води по 10см3. Фільтр тервал концентрацій розчину люмінолу, який запереносять у кювету ХЛ-фотометра та додають із безпечує високу точність (10- прикладі 11 таблиці шприца 0,5см3 (0,5-3,0) х 10-3М розчину люмінолу в 1 знайдено 3,5мкг/дм3 Ge, у прикладі 12 знайдено 0,1 М розчині гідроксиду натрію. Записують інтен3,1мкг/дм3 Ge. сивність світіння як функцію часу за допомогою 5 75505 6 Таблиця 1 № п/п Концентрація люміноВідносна похибка виВведено Ge, мкг/дм Знайдено Ge, мкг/дм3 лу, М х10-3 значення, % За винаходом 0,5 0,2 0,22 10 1,0 0,2 0,21 5 2,0 0,2 0,22 10 3,0 0,2 0,22 10 2,0 0,5 0,54 8 2,0 5,0 4.7 6 2,0 8,0 8,3 4 Позамежні значення 0,3 0,2 Не виявлено 4,0 0,2 Не виявлено 5,0 0,2 Не виявлено 5,0 5,0 3,5 30 0,3 5,0 3,1 38 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. (при n = 5, Р-0,95). Таблиця 2 № п/п 1. 2. 3. 4. 5. 6. Вода Модельний розчин (приклад 1) Високочиста вода електронної промисловості Модельний розчин з вмістом Ge 2мкг/дм3 Модельний розчин з вмістом Ge 5 мкг/дм3 Модельний розчин з вмістом Ge 8 мкг/дм3 Модельний розчин з 3 вмістом Ge 20 мкг/дм * Запропонованим способом Знайдено Відносна похибка Ge,мкг/дм3 визначення, % Відомим способом [2] Знайдено Відносна похибка Ge,мкг/дм3 визначення, % 0,21±0,02 10 Не виявлено 0,45±0,04 9 Невиявлено 2,1±0,1 5 Невиявлено 5,2±0,2 4 Не виявлено 8,0±0,3 4 Невиявлено 19,6±1,6 8 20,3±2,1 10 (n = 5, P=0,95) *для аналізу запропонованим способом розчин розбавляли в 4 рази. В таблиці 2 представлені порівняльні дані визначення Ge при різній його концентрації запропонованим способом і відомим способом [2]. Як видно з таблиці 2, реалізація запропонованого способу забезпечує низьку нижню межу визначення германію (0,2мкг/дм3) та достатню точність його визначення при концентрації Ge від 0,2 до 8,0мкг/дм3. Переваги запропонованого способу визначення германію у водному середовищі порівняно з відомим способом такі: Комп’ютерна верстка М. Клюкін 1. Реалізація запропонованого способу підвищує чутливість визначення германію, що характеризується зниженням нижньої межі визначення Ge з 10 до 0,2 мкг Ge/дм3, тобто в 50 разів, що дозволяє визначати мікродомішки Ge у водах високої чистоти, наприклад, у високочистій воді електронної промисловості. 2. Відпадає потреба у застосуванні токсичного органічного розчинника. 3. Запропонований спосіб визначення германію є експресним за рахунок заявленого прийому концентрування (фільтрація), простим у виконанні, не потребує складного обладнання. 4. Характерною ознакою є низька собівартість аналізу. Підписне Тираж 26 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