Спосіб тестового визначення кобальту у воді

Спосіб тестового визначення кобальту у воді, що включає його попереднє концентрування у вигляді тіоціанатного комплексу модифікованим сорбентом, наступне порівняння з стандартною шкалою, який відрізняється тим, що сорбційне к о н це н тр ува н н я з ді й сн юю ть си лі к а г е ле м Л 40/100, модифікованим йодидом дидециламіноетил-бета-тридециламонію, при рН 5-7 з (810)"10"2 М розчину тіоціанату. Запропонований спосіб відноситься до аналітичної хімії та стосується тестових методів визначення кобальту при його вмісті у воді на рівні 5-100 мкг/ дм 3, що може бути використано при аналізі питної і природної вод. Найбільш близьким за технічною суттю та результатом, що досягається, є спосіб тестового визначення кобальту шляхом поглинання його у вигляді тіоціанатного комплексу модифікованим Nдодецил-триалкілметиламіном пінополіуретановим кубиком з наступним порівнянням з стандартною шкалою, приготовленою в інтервалі концентрацій кобальту: 0,5 - 5 мг/ дм 3 [1]. Оптимальні умови визначення кобальту концентрація тіоціанату 2%, рН сорбції 2-4, маса сорбенту 0,5 г. Межа визначення кобальту становить 300 мкг/ дм 3, що не дозволяє надійно визначати кобальт при його вмісті в водах на рівні та нижче ГДК (0,05 мг/ дм 3) [2]. Визначенню цим способом заважають іони Fe(ll), Cu(ll), Mn(ll), для маскування яких застосовують розчини NaF, KI, МагЭгОз. В основу винаходу поставлено задачу підвищення чутливості та вибірковості тестового визначення кобальту. Вирішення задачі досягається тим, що в способі тестово го визначення кобальту шляхом його попереднього концентрування у вигляді тіоціанатного комплекса модифікованим сорбентом з наступним порівнянням з стандартною шкалою, сорбційне концентрування здійснюють н а си лі к а ге лі Л 4 0 /1 0 0 , м о ди фі к о ва ному йодидом диде циламіное ти л-Р-триде циламонію (ДДАТД), при рН 5-7 з 0,1 М розчину тіоціанату. Використання способу тестового визначення кобальту у воді, що заявляється, дає позитивний ефект у порівнянні з відомим способом, який полягає у підвищенні чутливості визначення кобальту у 100 разів (межа визначення З мкг/дм 3 замість 2300 мкг/дм 3 за прототипом) та збільшенні вибірковості визначення (не заважає надлишок іонів лужних та лужно-земельних металів, а також іони Fe(ll), Cu(ll), Mn(ll), Zn (ll), Ni(il) при їх вмісті на рівні ГДК у воді. Оптимальні умови визначення кобальту: сорбент - силікагель Л 40/100 "Chemapol" для хроматографії. рН сорбції =5-7 концентрація тіоціанату натрію (8-10)10" 2 моль/дм 3 лінійність шкали зберігається в діапазоні концентрацій кобальту 5-100 мкг/дм 3 при масі сорбенту 0,1 г. Шкала стійка понад 6 місяців. Таким чином, суттєвими ознаками запропонованого способу є те, що попереднє відділення та концентрування кобальту у вигляді тіоціанатного ацидокомплексу здійснюється при рН 5-7 силікагелем Л 40/100, модифікованим йодидом дидециламіноетил- 3 -тридециламонію. Винахід ілюструється такими прикладами: Приклад 1. Сорбент модифікують наступним чином: до 5 г силікагелю L40/100 додають 125 см 3 2103 М розчину ДДАТД у гептані, перемішують магнітною мішалкою ЗО хв, фільтрують крізь нещільний фільтр (червона стрічка), промивають гептаном і висушують у сушильній шафі протягом 2 год при темпер а тур і 7 0 С Со рбе н т м істи ть 5 1 0 " 5 м о ль /г ДДАТД. Для визначення кобальту крізь спеціальну насадку, що містить 0,1 г силікагелю Л 40/100, модифікованого йодидом дидециламіноетил- р -тридециламонію, за допомогою перистальтичного насосу НП-1 М з швидкістю 9 см 3 /хв пропускають пробу води об'ємом до 1 дм 3 з вмістом 5-100 мкг Со, (8-Ю) 10 ' 2 М NaSCN з рН 5-7 . За бар влений (46) 16.10.2000, Бюл. №5, 2000р (72) Сухан Василь Васильович, Наджафова Ок сана Юріївна, Запорожець Ольга Антонівна (73) Київський університет імені Тараса Шевченка (56) Braun Т., Farag A.B. Chomraams qualitative and semi-quantitative tests with chrornogenic organic re agents immobilized in plasticized open-cell polyurethane-foams: Anal. Chim. Acta.-1974.-73.-p.301-309 CM О ю со 00 CM 27835 шар сорбенту порівнюють з стандартною шкалою, для отримання яко» крізь аналогічну насадку пропускають розчини з вмістом 5, 10, 25, 50, 75 і 100 мкг кобальту Отриману шкалу зберігають у вологому стані в 0,1 М розчині NaSCN для підвищення інтенсивності забарвлення При оптимальному рН не заважає надлишок юнів лужних та лужно-земельних металів, а також іони Fe(ll), Cu(ll), Mn(ll), Zn(ll), Ni(il) при їх вмісті на рівні ГДК у воді Межа визначення кобальту складає 3 мкг/ дм 3, ЛІНІЙНІСТЬ шкали зберігається в інтервалі 5-100 мкг/дм 3 Відносне стандартне відхилення не перевищує 0,3 Приклади 2-20 Обгрунтування вибору сорбенту Пробу води, що містить всі компоненти як в прикладі 1, пропускають крізь насадку, в яку замість силікагелю Л 40/100 вміщують послідовно по 0,1 г таких сорбентів поліхром-1, хромосорб G, хроматрон N-AW, полюорб-1, сефадекс LH-20, сефадекс G-15, молселект Г-25, порапак Q, порапак Т, хромосорб 101, хромосорб 103, амберліт ХАД-7, амберліт ХАД-4, силіпор-300, катюніт КУ-2, аніоніт АВ-17, силікагель L 5/40, силікагель L 100/400, тефлон Ф-3 Проводять всі операції як в прикладі 1 Результати наведені в табл 1 3 таблиці видно, що сорбція тюціанату кобальту спостерігається на сорбентах порапак Т, аніоніт АВ-17 (немодифікований) і силікагелях Порапак Т виявився непридатним для сорбції з водного середовища, оскільки він не змочується водою Приклади 21-27 Проведено спі вста влення сор бці ї тюціанатного комплексу кобальту модифікованим силікагелем та аніонітом АВ-17, що містить четвертинні амонієві групи в своєму складі Для цього по 0,2 г сорбентів (аніоніт після зважування змочували для набухання) заливають 20 см 3 водного розчину, що містить всі компоненти як вказано в прикладі 1, струшують, відбирають аліквотні частини (1 см 3), вміщують в колби на 25 см 3, додають по 2 см 3 1103 М розчину піридилазорезорцину (ПАР), 5 см 3 боратного буферу з рН 9,18, доводять об'єм до мітки дистилятом та вимірюють забарвлення при 490 нм 1= 0,5 см Концентрацію металу залежно від часу контактування фаз знаходять за градуювальним графіком, побудованим за аналогічних умов Залежність сорбції металу від часу контактування фаз для силікагелю та аніоніту наведена у таблиці 2 3 таблиці видно, що аніоніт АВ-17 на відміну від силікагелю) характеризується неповною сорбцією і тривалим часом встановлення рівноваги Приклади 28-30 Обгрунтування вибору марки силікагелю Сорбційну ємність силікагелів різних марок за модифікатором- ДДАТД перевіряли таким чином До наважок силікагелів по 0,1 г додають по 3 см 3 2 10 3М гептанового розчину ДДАТД, після струшування протягом ЗО хв проби залишають на добу, після чого відбирають аліквотні частини (0,5-1,5 см 3), до яких додають по 2 см 3 1 Ю"4 М розчину солі кобальту та 0,5 см 3 0,4 М NaSCN, доводять об'єм органічної фази до 3 см 3 і після струшування фотометр ують органічний шар у кюветі 1= 0,3 см при 620 нм на спектрофотометрі СФ-16 Концентрацію несорбованого аміну знаходять за градуювальним графіком, побудованим в аналогічних умовах Сорбційні ємності силікагелів наведені у таблиці З З таблиці 3 видно, що найбільшою сорбційною ємністю за ДДАТД характеризується силікагель Л 40/100 Подальші дослідження проводились з силікагелем цієї марки Приклад 31 Встановлення сорбційної ємності модифікованого ДДАТД силікагелю за кобальтом Для цього 0,2 г сорбенту перемішували магнітною мішалкою протягом 60 хв з 100 см 3 водної фази, що містить 1 10 4 М розчин солі кобальту та 0,1 М розчин тюціанату Контроль за повнотою сорбції здійснювали за залишковою концентрацією кобальту у водній фазі з використанням реакції з ПАР, як описано в прикладах 21-27, а також шляхом вимірювання спектрів дифузного відбиття сорбентів на спектрофотометрі Specord M40 Сорбційна ємність насиченого силікагелю L 40/100 за металом складає (2,3 ± 0,2) 105 моль/г, що достатньо для вилучення мікрокількостей кобальту з природних вод при його ВМІСТІ на рівні ГДК та нижче Приклади 32-38 Встановлення оптимального значення рН сорбції Проби води з вмістом всіх компонентів як в прикладі 1 , але з різним значенням рН, а саме 2, З, 4, 5, 6, 7, 8, 10 пропускали крізь насадку, заповнену 0,5 г модифікованого силікагелю і вимірювали спектри дифузного відбиття отриманих сорбентів Необхідне значення рН встановлювали введенням НСІ або NaOH та контролювали рН-метром рН 673 М Вплив кислотності середовища на результати визначення кобальту наведені у таблиці 4, з якої видно, що оптимальним є інтервал рН 5-7, при цьому повністю усувається заважаючий вплив феруму, купруму, цинку і мангану на рівні їх ПДК у воді Приклади 40-46 Встановлення оптимальної концентраци тгоціанату натрію Проби води з вмістом 50 мкг/ дм 3 кобальту та всі х компонентів як в прикладі 1, крім тюціанату натрію, який вводили в концентрації (1, 2, 3, 4, 6, 8,10 ) 102 моль/ дм 3, пропускали крізь насадку, заповнену модифікованим силікагелем як описано в приклад) 1, та вимірювали спектри дифузного відбиття отриманих сорбентів Результати наведені у таблиці 5 3 якої видно, що оптимальним є діапазон концентрацій тюціанату натрію (810)10'*моль/дм 3 Таким чином, у порівнянні з прототипом, спосіб що пропонується, дозволяє підвищи ти чутливість визначення мікрокількостей кобальту у воді в 100 разів та вибірковості (визначенню не заважає надлишок ІОНІВ лужних та лужноземельних металів, а також іони Fe(ll), Cu(ll), Mn(ll), Zn(ll ), Ni(ll) при їх В МІСТІ на рівні ГДК у воді), зменшивши необхідні КІЛЬКОСТІ тюціанату та сорбенту 27835 Таблиця 1 Приклад, № Сорбент Результати спостережень 2 Поліхром-1 ефект відсутній 3 Хромосорб G ефект відсутній 4 5 Хроматрон N-AW Полісорб-1 ефект відсутній ефект відсутній 6 Сефадекс LH-20 ефект відсутній 7 СефадексС-15 Молселект Г-25 слабка сорбція ефект відсутній ПорапакQ слабка сорбція 8 9 10 Порапак Т сорбується 11 12 Хромосорб 101 Хромосорб 103 ефект відсутній ефект відсутній 13 Амберліт ХАД-7 ефект відсутній 14 Амберліт ХАД-4 ефект відсутній 15 16 Силипор-300 Катюніт КУ-2 ефект відсутній ефект відсутній 17 сорбція 45% 18 АНІОНІТ АВ-17 (немодифікований) Силікагель L 5/40 19 20 Силікагель L 100/400 Тефлон Ф-3 сорбція 99% ефект відсутній Приклад, № 21 Сорбент сорбція 99% Таблиця 2 контактування фаз, хв % сорбції 5 85 15 95 ЗО 99,5 60 99,5 25 Силікагель L 40/100, модифікований ДДАТД Силікагель L 40/100, модифікований ДДАТД АВ-17 ЗО 32,5 26 27 АВ-17 АВ-17 60 120 45 67 22 23 24 Силікагель L 40/100, модифікований ДДАТД Силікагель L 40/100, модифікований ДДАТД Таблиця З Приклад, № Марка силікагелю 28 Л5/40 Ємність за ДДАТД, 105моль/г(Р=0,95,п=4) 3,0+0 ,5 29 Л40/100 5,0+ 0,5 ЗО Л 100/400 1,6+0,2 27835 Таблиця 4 Результати визначення кобальту в модельних розчинах при різних величинах рН у відсутності та у присутності (мг/дм 3): феруму (III) і мангану(ІІ) - 0,5, купруму(ІІ) і цинку(ІІ)-1,0 Приклад, № Co, мкг/дм3 РН Правильність визначення ,% введено знайдено 33 3 40 36 90 34 35 4 5 55 70 54,7 69,7 99,1 99,5 36 6 75 74,6 99,5 37 38 7 8 100 50 99,5 49,6 99,5 99,2 39 10 40 32 80 Таблиця 5. 40 41 42 43 44 45 С, 102М 1 2 3 4 6 8 % сорбції 10 60 80 90 98 99,5 46 10 99,5 Приклад, № ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Бульв. Лесі Українки, 26, Київ, 01133, Україна (044)254-42-30,295-61-97 Підписано до друку Об О ^ "б р. Формат 60x84 1/8. р р Обсяг О. ^"о бл.-вид.арк. Тираж 50 прим . Зам. ЗОО УкрІНТЕІ Вул. Горького, 180, Київ, 03680 МСП, Україна (044) 268-25-22