Спосіб виготовлення індикатору для виявлення та напівкількісного визначення заліза у воді

Изобретение относится к области анализа материалов путем определения их химических свойств в частности к качественному и полуколичественному определению содержания железа в водопроводной и природной водах. Во многих случаях, например в полевых или бытовых условиях без применения специальных приборов, требуется быстрая оценка качества используемой воды. Такой контроль качества возможен с применением индикаторов в виде полосок или палочек. Известны различные способы изготовления индикаторов для обнаружения и полуколичественного определения железа. В качестве прототипа выбран следующий способ изготовления индикаторной бумаги. Согласно этому способу для получения реактивной индикаторной бумаги РИБ ДИХОХ-6-Ц растворяют 0,3 г 5,7-дихлор-2гидразино-8-оксихинолина в 200 мл диметилформамида, заливают этим раствором 10 г модифицированной хроматографической бумаги на основе моноальдегидцеллюлозы доставляют на 15-20 ч. Затем раствор сливают, промывают водой, спиртом и ацетоном и высушивают на воздухе или в сушильном шкафу при 60°С. Бумага бледно-желтого цвета при рН 2-5 дает с ионами железа (II и III) серозеленое окрашивание. При использовании индикаторного устройства для пропускания через бумагу не менее 3 мл пробы воды предел обнаружения железа равен 0,5 мг/л. Недостатком способа является необходимость проведения специального синтеза реагента и применения дефицитной хроматографической бумаги на основе моноальдегидцеллюлозы, использование для анализа большого объема пробы, специального индикаторного устройства, а также недостаточная чувствительность индикатора. Задачей изобретения является уменьшение предела обнаружения железа в питьевой воде ниже уровня требуемого по ГОСТ 2874-72 (0,3 мг/л) за счет повышения чувствительности индикатора и упрощение способа изготовления индикаторной бумаги. Поставленная задача решается тем, что в способе изготовления индикаторной бумаги для обнаружения и полуколичественного определения железа в воде, включающем пропитку фильтровальной бумаги раствором, содержащим индикаторный реагент, с последующей сушкой, согласно изобретению, фильтровальную бумагу обрабатывают спиртовым раствором, содержащим 0,16-0,32% фенилфлуорона, 0,1-0,75% диметилглиоксима и 2,5•10-5 - 7,5•10-5% хлорида цетилпиридиния и высушивают. Затем бумагу пропитывают водным раствором, содержащим 6,8-14% ацетата натрия и 0,3-1% тиомочевина и снова высушивают. Влияние соотношения концентраций реагентов на качественные характеристики индикатора приведены в табл.1. Оказалось, что фенилфлуорон характеризуется высокой чувствительностью к; ионам железа (III). При малой концентрации фенилфлуорона в растворе для пропитки бумаги ниже 0,16% предел обнаружения железа равен 3 мг/л. Самый низкий предел обнаружения (1 мг/л) получен при концентрации фенилфлуорона 0,16-0,32%. Дальнейшее увеличение концентрации фенилфлуорона ограничено его растворимостью (табл.1). Применение хлорида цетилпиридиния позволило снизить предел обнаружения железа с 1 до 0,2 мг/л. При концентрации указанного реагента менее 2 • 10-5% предел обнаружения железа составляет 0,3 мг/л, а при увеличении его концентрации более 1 • 10-4% индикаторная бумага изменяет окраску с розовой на сиреневокрасную. На более темном фоне труднее заменить появление синего кольца, и предел обнаружения железа повышается до 0,3 мг/л (табл.1). Диметилглиоксим устраняет влияние кобальта и никеля, в присутствии которых на индикаторной бумаге образуется фиолетово-синее пятно, что затрудняет обнаружение ионов железа; в отсутствие диметилглюоксима предел обнаружения железа с добавлением никеля и кобальта составляет 0,5 мг/л, малые количества диметилглиоксима частично маскируют никель и кобальт, наилучшие результаты получены при концентрации диметилглиоксима 0,1-0,75%, при дальнейшем увеличении его концентрации на бумаге образуется белый налет избытка диметилглиоксима, затрудняющий проведение анализа (табл.1). Тиомочевина применена для устранения мешающего влияния ионов меди. Без добавления тиомочевины или при ее низкой концентрации в присутствии меди предел обнаружения железа равен 0,3-0,5 мг/л, при концентрации тиомочевины 0,3-1% предел обнаружения - 0,2 мг/л, более высокая концентрация тиомочевины нежелательна, так как вызывает снижение чувствительности определения (табл.1). В качестве буферного вещества, регулирующего рН раствора, применен ацетат натрия. Введение в раствор малых концентраций ацетата натрия не эффективно, и предел обнаружения железа составляет 0,30,5 мг/л. Четкая синяя окраскаполучена при содержании ацетата натрия 7-14%, в присутствии больших количеств ацетата натрия на поверхности бумаги появляются кристаллы ацетата натрия, ухудшающие качество индикаторной бумаги, так как делают ее хрупкой (табл.1). Определению железа с помощью индикаторной бумаги, изготовленной по предлагаемому способу, не мешают до 10 мг/л меди, кобальта, никеля, молибдена, вольфрама, ванадия, свинца, алюминия, кадмия, олова и цинка, Способы изготовления и применения индикаторной бумаги для определения железа описаны в следующих примерах. Пример 1. Изготовление индикаторной бумаги. Полоски фильтровальной бумаги размером 3x20 см пропитывают спиртовым раствором, содержащим 0,16% фенилфлуорона, 0,3% диметилглиоксима и 5 • 10-5% хлорида цетилпиридиния, и высушивают. Затем полоски бумаги пропитывают водным раствором, содержащим 10 г ацетата натрия и 0,5% тиомочевины, и снова высушивают. Полоски фильтровальной бумаги, пропитанные указанными растворами, разрезают на индикаторные полоски размером 1,5x3 см. Для определения растворимых форм железа на индикаторную полоску пипеткой наносят 1 каплю анализируемой воды или раствора. В присутствии железа через 5-10 с на индикаторной полоске появляется синее кольцо или пятно. Количество железа в пробе определяют по цветной шкале, изготовленной для концентраций железа 0,2-1,0 мг/л. Пример 2. Для определения общего содержания железа в воде 5-10 мл пробы помещают в пробирку, добавляют 0,1-0,2 г салицилата натрия, перемешивают и оставляют на 10-15 мин. Каплю полученного раствора наносят на индикаторную полоску, изготовленную, как указано в примере 1, и сравнивают интенсивность синей окраски пятна или кольца с цветной шкалой. Данные о метрологической оценке результатов полуколичественного определения железа в воде приведены в табл.2. Для получения этих результатов на индикаторные полоски наносили по 1 капле воды с различной концентрацией железа и предлагали для оценки содержания железа наблюдателям. Как видно из табл.2, предлагаемая индикаторная бумага позволяет с надежностью, достаточной для полуколичественного метода, определять 0,2-1 мг железа в 1 л воды. Правильность результатов полуколичественного определения железа в водопроводной воде с помощью предлагаемого индикатора проверена с помощью фотометрического метода с о-фенантролином в соответствии с ГОСТ4011-72 "Вода питьевая. Методы определения содержания железа". Соответствующие результаты приведены в табл.3. Как видно из табл.3, результаты определения железа в воде с помощью предлагаемого индикатора и с помощью фотометрического метода с о-фенантролином удовлетворительно совпадают и свидетельствуют о надежности результатов полученных в помощью индикаторной бумаги. Проверена устойчивость индикаторной бумаги во времени. Соответствующие данные приведены в табл. 4, Как видно из табл.4, индикаторная бумага не теряет чувствительности к железу по меньшей мере в течение 6 мес со дня изготовления. Данные проведенных испытаний показывают, что предложенное техническое решение повышает чувствительность с 0,5 (по прототипу) до 0,2 мг/л и обеспечивает определение следовых количеств железа, требуемых санитарными нормами (0,3 мг/л по ГОСТ 2874-82) для питьевой воды. Индикатор характеризуется высокой избирательностью, так как устранено влияние мешающих ионов - меди, кобальта и никеля, определению железа не мешают многие ионы, например, алюминия, свинца, ванадия и другие. Предлагаемый способ изготовления индикатора значительно проще, чем в прототипе, так как при этом не требуется проводить синтез реагента, отсутствует необходимость использования дефицитной специальной хроматографической бумаги. Для достижения высокой чувствительности отпадает необходимость применения индикаторного устройства, так как для определения железа достаточно одной капли пробы воды.