Спосіб визначення поліфосфатів у воді

Спосіб визначення поліфосфатів у воді, що включає визначення різниці між вмістом суми поліфосфатів і орто фосфату та вмістом ортофосфату шля хом гідролізу поліфосфатів у кислому середовищі до ортофосфату, утворення та відновлення оловом (ІІ) молібдофосфатного гетерополіком плексу, фотометрування розчину, який відрізняється тим, що для утворення та відновлення молібдофосфатного гетерополікомплексу при визначенні сумарного вмісту поліфосфатів і ортофосфату, вмісту орто фосфату та побудові градуювального графіка створюються однакові концентраційні умови за молібденом (VI), молярним співвід Винахід належить до аналітичної хімії, зокрема, до способів визначення фосфор у, і може бути використаний заводськими та науково-дослідними лабораторіями для контролю вмісту фосфору у формі поліфосфатів у природних, питних та техногенних водах. Фосфор, що знаходиться у водах у вигляді різноманітних сполук, поділяють на розчинний і нерозчинний, кожний з яких, у свою чергу, поділяють на неорганічний і органічний [1]. Поліфосфати у водах дуже повільно гідролізують з утворенням ортофосфату як кінцевою продукту цих перетворень. Конденсовані фосфати (пірофосфат, три фосфат, триполіфосфат тощо) поступають у поверхневі води, головним чином внаслідок застосування синтетичних миючих засобів. Практично єдиною фотометричною реакцією для визначення фосфору є утворення гетерополікомплексів [2]. Оскільки гетерополікомплекси утворює лише фосфор у формі ортофосфату, то вміст поліфосфатів у водах визначають після їх кислотного гідролізу до ортофосфату. Орто фосфати визначають фотометричне у вигляді гетерополікомплексів за допомогою молібдату і відновників [3, 4]. Вміст поліфосфа тів (А) розраховують за різницею між вмістом суми поліфосфатів і ортофосфату (А+Б) та вмістом ортофосфату (Б), (фіг. 1, 2). Загальними недоліками цих способів є низька точність внаслідок використання двох різних за кислотністю та концентрацією молібдену (VI) роз чинів молібдату: сильнокислого для визначення вмісту Б і добудови градуювального графіка та слабкокислого для визначення вмісту суми А+Б. Найбільш близьким до пропонованого за технічною суттю та результатами, що досягаються, є фотометричний спосіб [5]. Цей спосіб грунтується на гідролізі поліфосфатів у кислому середовищі до ортофосфату, фотометричному визначенні вмісту суми А+Б за допомогою молібдату і олова (II). В окремій пробі (без проведення гідролізу) визначають вміст Б, що початково знаходився у воді. Для обчислення вмісту А від вмісту суми A+Б віднімають вміст Б. До недоліків відомого способу визначення поліфосфатів у воді можна віднести: низьку точність, обумовлену використанням двох різних за кислотністю і концентрацією молібдену (VI) розчинів молібдату. В кислому розчині молібдату (реактив І), який використовується для визначення вмісту Б та побудови градуювального графіку, міститься 25 г (NH4)6Mо7O 24 ·4Н2О в 1 дм 3 розчину, а у слабкокислому розчині модібдату (реактив II), який рекомендується для визначення вмісту суми A+Б, - 10 г цього ж препарату в 407 см 3 розчину, тобто 22,6 г у перерахунку на 1 дм 3. Згідно з прописом аналізу, на 100 см 3 проби при визначенні вмісту суми А+Б додають 1 см 3 реактиву II, а реактиву І при визначенні вмісту Б також 1 см 3, але на 50 см 3 проби. Таким чином, при визначенні вмісту суми А+Б концентрація (NH4)6Mо7 O24·4Н2О більше, ніж у двічі нижча, ніж [H + ] та оловом (ІІ), завдяки засто[ M o(VI)] суванню одного й того ж розчину молібдену (VI) та використанню однакового об'єму проб води для аналізу. (19) UA (11) 39321 (13) A ношенням 39321 при визначенні вмісту Б (табл. 1). З табл. 1 видно також, що в реактиві І порівняно з реактивом ІІ у Спосіб реалізується наступним чином. Основний стандартний і робочі розчини дигідрогенфосфату калію, основний і робочий розчини хлориду олова (ІІ), а також слабкокислий розчин молібдату амонію (реактив ІІ) готували за [5]. Визначення суми поліфосфатів і ортофосфату. До 50 см 3 проби додають 1 см 3 37%-вого (7,06 моль/дм 3) розчину сульфа тної кислоти і обережно кип'ятять 30 хв. Доводять об'єм дистильованою водою до 30-40 см 3. Охолоджують, переносять у мірну колбу місткістю 50 см 3, розбавляють дистильованою водою до мітки і вносять ще точно 1 см 3 дистильованої води (щоб об'єм розчину і концентраційні умови були такими ж, як при визначенні ортофосфату і побудові градуювального графіку). Додають 1 см 3 слабкокислого розчину молібдату (реактив ІІ), перемішують і через 5 хв приливають 0,1 см 3 робочого розчину олова (ІІ), потім знову перемішують. Через 10-15 хв вимірююсь оптичну густин у розчину фотоелектроколориметром при червоному світлофільтрі та товщині поглинаючого шару 2-3 см. Вміст суми поліфосфатів і ортофосфату (в перерахунку на РО43-) знаходять за градуювальним графіком. В окремій пробі визначають вміст ортофосфату, що початкове знаходився у пробі. Визначення ортофосфату. До 50 см 3 проби додають 1 см 3 37%-вого (7,06 моль/дм 3 розчину сульфатної кислоти, 1 см 3 слабкокислого розчину молібдату (реактив ІІ), перемішують і через 5 хв приливають 0,1 см 3 робочого розчину олова (ІІ), потім знову перемішують. Через 10-15 хв вимірюють оптичну густин у розчину фотоелектроколориметром при червоному світлофільтрі та товщині поглинаючого шару 2-3 см. Вміст ортофосфату знаходять за градуювальним графіком. Приклад конкретного визначення суми поліфосфа тів і ортофосфату. До 50 см 3 проби води, що містить 0,10 мг РО43-/дм 3 трифосфату і 0,10 мг РО43-/дм 3 ортофосфату, додають 1 см 3 37%-вого (7,06 моль/дм 3) розчину сульфатної кислоти і обережно кип'ятять 30 хв. Доводять об'єм дистильованою водою до 40 см 3. Охолоджують, переносять у мірну колбу місткістю 50 см 3, розбавляють дистильованою водою до мітки і вносять ще точно 1 см 3 дистильованої води. Додають 1 см 3 слабкокислого розчину молібдату (реактив II), перемішують і через 5 хв приливають 0,1 см 3 робочого розчину олова (ІІ), потім знову перемішують. Через 10 хв вимірюють оптичну густину розчину фотоелектроколориметром при червоному світлофільтрі та товщині поглинаючого шару 3 см, яка становила 0,40. Вміст суми поліфосфатів і ортофосфату (в перерахунку на РО43-) знаходять за градуювальним графіком, який становив 0,19±0,02 (табл. 2, приклад 3). Приклад конкретного визначення ортофосфату. До 50 см 3 проби води, що містить 0,10 мг РО43-/дм 3 ортофосфату, додають 1 см 3 37%-вого (7,06 моль/дм 3) розчину сульфатної кислоти, 1 см 3 слабкокислого розчину молібдату (реактив ІІ), перемішують і через 5 хв приливають 0,1 см 3 робочого розчину олова (ІІ), потім знову перемішують. Через 10-15-хв вимірюють оптичну густин у розчину фотоелектроколориметром при червоному світлофільтрі та товщині поглинаючого шару 3 см, яка становила 0,22. Вміст ортофосфату знаходять [H + ] . [ M o(VI)] Це суттєво впливає на стан знаходження молібдену (VI) у розчині [2, 6], а, отже, і на його реакційну здатність відносно ортофосфату, а також на співвідношення між Мо і Р в утворюваних аналітичних формах та їх ступінь відновлення, тобто на їх фотометричні характеристики у розчинах; низька точність обумовлена також використанням різних об'ємів проб води для визначення вмісту Б (50 см 3) і вмісту суми А+Б (100 см 3), що призводить до різної концентрації відновника, оскільки додають однаковий об'єм (по 1 см 3) одного й того ж робочого розчину олова (ІІ) (табл. 1); додаткові витрати реактивів і часу на приготування двох різних розчинів молібдату. В основу винаходу поставлено задачу підвищення точності в способі визначення поліфосфатів у воді. Це досягається за рахунок застосування одного й того ж розчину молібдену (VI) та використання однакового об'єму проб вод для визначення вмісту суми А+Б і вмісту Б, що забезпечує точність визначення 10%. Поставлена задача вирішується тим, що в способі визначення поліфосфатів у воді для визначення вмісту суми А+Б використовують пробу води об'ємом 50 см 3, а для визначення вмісту Б та побудови градуювального графіка використовують слабкокислий розчин молібдену (VI) (реагент II). Відмінними ознаками способу за винаходом є: застосування слабкокислого розчину молібдату (реагент ІІ) для визначення вмісту Б та побудови градуювального графіка та використання проби води об'ємом 50 см 3 при визначенні вмісту суми А+Б. В основу пропонованого способу визначення поліфосфатів у воді покладено виявлений ефект (на прикладі пірофосфату, трифосфату, триполіфосфа ту) відсутності гідролізу поліфосфатів у середовищі 0,12 моль/дм 3 сульфатної кислоти (1 см 3 37%-вої, тобто 6,07 моль/дм 3 сульфатної кислоти на 50 см 3 проби) протягом 30 хв при кімнатній температурі (≤25°С). Відсутність гідролізу поліфосфатів у середовищі 0,12 моль/дм 3 сульфатної кислоти при температурах ≤25°С надає можливість визначати вміст Б протягом вказаного часу за допомогою слабкокислого розчину молібдату (реагенту ІІ), згідно з винаходом, після додавання до проби сульфатної кислоти, що дозволяє створити однакові концентраційні умови за молібденом (VI) і 18 разів вище молярне співвідношення [H + ] при визна[ M o(VI)] ченні вмісту суми А+Б і вмісту Б та побудові градуювального графіка. Використання проби води для аналізу об'ємом 50 см 3 при визначенні вмісту суми А+Б дозволяє створити однакові концентраційні умови за оловом (ІІ) при визначенні вмісту суми А+Б, вмісту Б та побудові градуювального графіка. Таким чином, сукупність суттєви х ознак пропонованого способу є достатньою для забезпечуваного винаходом суттєвого результату: підвищення точності до 10%. молярним співвідношенням 2 39321 за градуювальним графіком, який становив 0,12±0,02 (табл. 2, приклад 1). Побудова градуювального графіка. У мірні колби ємністю 50 см 3 вносять 0,0; 0,5; 1,0; 2,0; 5,0; 10,0; 20,0 см 3 робочого стандартного розчину дигідрогенфосфату калію (1 см 3 містить 0,001 мг РО43-) і доводять об'єм розчинів до мітки дистильованою водою. Далі діють, як при визначенні ортофосфату у прикладі конкретного визначення. В табл. 2 наведені результати визначення вмісту суми А+Б і вмісту Б за відомим [5] і пропонованим способами. Видно, що результати визначення Б за відомим і пропонованим способами практично співпадають, в то же час визначення А за способом [5] дає систематично занижені результати. Джерела інформації 1. Унифицированные методы исследования качества вод: Ч. І. Методы химического анализа вод. Т. 1. - М.: изд-во СЭВ, 1987. - С. 1046-1070. 2. Поп М.С. Гетерополи- и изополиоксометаллаты. – Новосибирск: Сибирск. отд-ние, 1990. 227 с. 3. Бабко А.К., Пилипенко А.Т. Фотометрический анализ. Методы определения неметаллов. М.: Химия, 1974. - С. 73-116. 4. Фомин Г.С. Вода. Контроль химической, бактериальной и радиационной безопасности по международным стандартам: Энциклопед. справ. М.: НПО Альтернатива, 1995. - С. 286-297. 5. ГОСТ 18309-72. Вода питьевая. Метод определения содержания полифосфатов. 6. Трохименко О.М., Трачевский В.В. Состояние фосфорномолибденовых гетерополикомплексов в водных растворах по данным ЯМР 31Р // Укр. хим. журн. - 1996. - Т. 62. - Вып. 12. - С. 95-99. Таблиця 1 [H + ] у ви хідних молібдатних реактивах [ M o(VI)] і концентрації реагентів (моль/дм 3) при визначенні вмісту суми поліфосфатів і ортофосфату (А+Б) і вмісту ортофосфату (Б) за способом [5] Молярне співвідношення Операція аналізу з метою: [H + ] [ M o(VI)] визначення вмісту суми А+Б 5,1 1,21·10-3 4,43·10-5 визначення вмісту Б 90,6 2,62·10-3 8,86·10-5 побудови градуювального графіка 90,6 2,62·10-3 8,86·10-5 с c Mo(VI) Sn(II) Таблиця 2 Результати визначення вмісту суми поліфосфатів і орто фосфа ту (А+Б) та ортофосфа ту (Б) за пропонованим і відомим |5] способами Приклад 1 2 3 4 5 6 Введено: ортофосфату (0,10 мг РО43-/дм 3) пірофосфату (0,10 мг РО43-/дм 3) трифосфату (0,10 мг РО43-/дм 3) триполіфосфату (0,10 мг РО43-/дм 3) ортофосфату (0,10 мг РО43-/дм 3), пірофосфату (0,10 мг РО43-/дм 3) ортофосфату (0,10 мг РО43-/дм 3), трифосфату (0,10 мг РО43-/дм 3) Знайдено, мг РО43-/дм 3 Пропонований Відомий [5] А+Б Б А+Б Б (відносна по- (відносна по(відносна по- (відносна похихибка, %) хибка, %) хибка, %) бка, %) 0,11±0,02 0,11±0,02 0,07±0,06 0,11±0,02 10 10 30 10 0,11±0,03