Спосіб сорбційно-фотометричного визначення ортофосфату у воді у вигляді іонного асоціату молібдофосфату з діамантовим зеленим з використанням нафталіну

Спосіб сорбційно-фотометричного визначення ортофосфату у воді у вигляді іонного асоціату молібдофосфату з діамантовим зеленим з викорис танням нафталіну шляхом сорбційного концентрування на нафталіні іонного асоціату молібдофосфату з діамантовим зеленим (ДЗ) та наступного фотометрування розчину концентрату, який відрізняється тим, що у досліджуваний розчин нафталін вносять у вигляді його розчину в ацетоні, сорбційне концентрування здійснюють у статичному режимі з об'єму проби 25-250 см 3 при рН 1,5-2,5 за Винахід належить до аналітичної хімії, зокрема, до способів визначення фосфору, і може бути використаний заводськими та науково-дослідними лабораторіями для контролю вмісту фосфору у формі ортофосфату у природних, питних водах та водах особливого призначення Для визначення малих кількостей ортофосфату у водах застосовуються спектрофотометричні способи, що грунтуються, зокрема, на утворенні малорозчинних у воді йонних асоціатів (й а) молібдофосфату (МФ) з основними барвниками [1] У водних розчинах й а знаходяться у колоїдній формі чи у вигляді суспензій Використання й а МФ з основними барвниками для визначення фосфоpy(V) здійснюється у водному розчині з застосуванням стабілізатора твердої фази [2] або екстракційним відокремленням й а і фотометруванням екстрактів [3], чи відокремленням твердої фази центрифугуванням [4], флотацією [5] з наступним розчиненням її в органічному розчиннику Найбільш близьким до запропонованого за технічною суттю та результатами, що досягаються, є фотометричний спосіб [6] Цей спосіб грунтується на сорбційному концентруванні й а МФ з барвником діамантовим зеленим (ДЗ) в динамічному режимі на мікроколонці, наповненій нафталіном, з наступним розчиненням вмісту колонки в диметилформаміді і фотометруванням одержаного розчину концентрату би води за умов, що не є оптимальними для сорбції нафталіном й а МФ-ДЗ та розчиненням концентрату в диметилформаміді, -трудомісткістю, що обумовлена необхідністю наповнення сорбентом двох мікроколонок для кожного визначення (для досліджуваного розчину і розчину порівняння), - незручністю у роботі, що обумовлена виконанням сорбції в динамічному режимі (пропускання через мікроколонку проби води, що аналізується) В основу винаходу поставлено задачу підвищення чутливості і зручності та зменшення трудомісткості в способі визначення ортофосфату у воді Це досягається за рахунок внесення сорбенту у досліджуваний розчин у вигляді його розчину в органічному розчиннику, здійснення процесу концентрування в статичному режимі з великого об'єму проби води в оптимальних умовах сорбції та розчинення концентрату в ацетоні Поставлена задача вирішується тим, що в способі визначення ортофосфату у воді нафталін вносять у досліджуваний розчин у вигляді його розчину в ацетоні, сорбцію й а МФ-ДЗ здійснюють в статичному режимі з об'єму проби води 25-250 см 3 при рН 1,5-2,5 за До недоліків відомого способу можна віднести - недостатню чутливість, що обумовлена концентруванням фосфору(\/) з малого об'єму про азотною кислотою, CM O (VI)^3-10 3 МОЛЬ/ДМ3, СДЗ= =(0,5-1,0)-105 моль/дм3, концентрат розчиняють в ацетоні азотною кислотою, 5 CM O (VI)^3-10 3 МОЛЬ/ДМ3, СДЗ= =(0,5-1,0)-10 моль/дм3, концентрат розчиняють в ацетоні ВІДМІТНИМИ ознаками способу, що пропонується, є внесення сорбенту (нафталіну) у вигляді його розчину в ацетоні, сорбційне концентрування й а в статичному режимі в процесі кристалізації 00 42287 нафталіну з водного розчину об'ємом 25-250 см при рН 1,5-2,5 за азотною кислотою, C >3-103 моль/дм3 Сдз=(0,5-1,0)-105 моль/дм3, розчинення концентрату в ацетоні В основу запропонованого способу визначення ортофосфату у воді покладено виявлений ефект за певних концентраційних умов практично повної сорбції нафталіном в статичному режимі й а МФ-ДЗ з об'єму проби води 25-250 см 3 в процесі кристалізації сорбенту у водному розчині Інтервал кислотності за азотною кислотою, об'єм проби води та концентрації Mo(VI) і ДЗ, що пропонуються, забезпечують кількісне сорбційне концентрування й а МФ-ДЗ та низьке значення світлопоглинання контрольних ДОСЛІДІВ (усі компоненти, окрім фосфору(\/)), що дозволяє досягти вищої чутливості визначення порівняно з прототипом Слід відзначити, що тільки у випадку внесення сорбенту (нафталіну) у вигляді його розчину в ацетоні, здійснення сорбції в статичному режимі та розчинення концентрату в ацетоні досягається висока чутливість, зручність у роботі та зменшення трудомісткості визначення Таким чином, сукупність суттєвих ознак запропонованого способу є достатньою для забезпечуваного винаходом технічного результату нижня межа визначення 0,02 мкг фосфору(\/) в пробі, що аналізується, точність 10%, покращення зручності у роботі та зменшення трудомісткості визначення Спосіб реалізується таким чином Пробу води об'ємом 25-250 см 3 , що містить 0,02-0,6 мкг фосфору(\/), вносять в ХІМІЧНИЙ стакан, додають 0,131,3 см 3 0,1 моль/дм3 розчину гептамолібдату амонію, 0,19-1,9 см 3 1-10 моль/дм3 розчину ДЗ, підкислюють азотною кислотою (1 4) до рН 1,5-2,5 Додають 1 см 3 20%-вого розчину нафталіну в ацетоні, перемішують 3-5 хв, фільтрують крізь паперовий фільтр "біла стрічка", промивають осад розчином азотної кислоти з рН 1,5-2,5 і розчиняють його у 5 см 3 ацетону Розчин концентрату аналізують фотометричним методом при 630 нм, використовуючи градуювальний графік Приклад конкретного визначення Пробу води об'ємом 250 см 3 , що містить 0,30 мкг фосфору(\Л вносять в ХІМІЧНИЙ стакан, додають 1,3 см 0,1 моль/дм3 розчину гептамолібдату амонію, 1,9 см 3 10 3 моль/дм3 розчину ДЗ, підкислюють азотною кислотою (1 4) до рІЧ=2,0 Додають 1 см 3 20%-вого розчину нафталіну в ацетоні, перемішують магнітною мішалкою протягом 3 хв, фільтрують крізь паперовий фільтр "біла стрічка", промивають осад на фільтрі 5 см розчину НІЧОз з рН 2 і розчиняють його у 5 см 3 ацетону Розчин концентрату аналізують фотометричним методом при 630 нм, використовуючи кювету з товщиною поглинаючого шару 10 мм і градуювальний графік Середнє значення поглинання при трьох паралельних дослідах та довірчій ймовірності 0,95 дорівнювало 0,504±0,040, що відповідає 0,32±0,02 мкг фосфору(\/) Відносна похибка визначення становить 8% (табл 1, приклад 3) Параметри способу, що пропонується рН 1,52,5 за азотною кислотою, CM O (VI)^3-10 3 МОЛЬ/ДМ3, Сдз=(0,5-1,0)-105 моль/дм3, введення сорбенту у вигляді розчину в ацетоні, сорбція в статичному режимі в процесі кристалізації нафталіну, розчи нення концентрату в ацетоні обрані з умов, що забезпечують кількісну сорбцію слідових кількостей фосфору(\/) у формі ортофосфату у вигляді й а МФ-ДЗ з води, що дозволяє досягти чутливості, зручності і зменшення трудомісткості визначення (табл 2, приклади 1-21) Позамежове зниження концентрації азотної кислоти до рН 3,5 призводить до лужного гідролізу МФ, що різко підвищує нижню межу визначення фосфору(\/) до 0,5 мкг (табл 2, приклад 22) Збільшення концентрації азотної кислоти вище параметру, що пропонується, призводить до підвищення нижньої межі визначення фосфору(\/) Так, при рН 1,0 за азотною кислотою нижня межа визначення становить 0,05 мкг внаслідок зменшення КІЛЬКОСТІ молекул барвника ДЗ в складі й а , оскільки за цих умов утворюється МФ з меншою основністю (табл 2, приклад 23) На чутливість способу впливає природа аніону мінеральної кислоти Заміна азотної кислоти на сірчану або соляну, при збереженні оптимальних значень рН, призводить до підвищення нижньої межі визначення фосфору(\/) до 0,05 мкг та 0,06 мкг, ВІДПОВІДНО (табл 2, приклади 24, 25) внаслідок здатності сульфат- та хлорид-йонів до комплексоутворення з Mo(VI) Позамежове зменшення CMO(VI), при збереженні всіх інших параметрів способу в запропонованих інтервалах, супроводжується підвищенням нижньої межі визначення фосфору(\/) до 0,05 мкг при CMO(VI)-1-1 0 3 моль/дм3 (табл 2, приклад 26) внаслідок некількісного утворення МФ При CMO(VI) > > 3-10 3 МОЛЬ/ДМ3 НИЖНЯ межа визначення фосфору(\/) практично не залежить від цього параметру (приклади 15, 16, 18, 21) Однак значне підвищення CMO(VI) призводить до додаткових витрат реагенту, що нераціонально При позамежовому зменшенні Сдз і збереженні всіх інших параметрів способу в запропонованих інтервалах не досягається висока чутливість визначення ортофосфату внаслідок некількісного утворення й а Наприклад, при концентрації ДЗ 5 3 0,2-10 моль/дм нижня межа визначення підвищується до 0,1 мкг (табл 2, приклад 27) Позамежове збільшення Сдз викликає різке збільшення оптичної густини як досліджуваного, так і контрольного ДОСЛІДІВ, очевидно, внаслідок утворення і сорбції й а ДЗ з ізополімолібдатом Це призводить до підвищення нижньої межі визначення ортофосфату до 1 мкг (табл 2, приклад 28) Позамежове зменшення об'єму розчину, що аналізується, до 20 см 3 при збереженні всіх інших параметрів способу в запропонованих інтервалах, призводить до підвищення нижньої межі визначення фосфору(\/) до 0,08 мкг внаслідок зменшення ступеня концентрування (табл 2, приклад 29) Позамежове збільшення об'єму розчину, що аналізується, наприклад, до 350 см призводить до підвищення нижньої межі визначення фосфору(\/) до 0,2 мкг внаслідок зменшення % вилучення й а (табл 2, приклад ЗО) Заміна ацетону іншими органічними розчинниками, що змішуються з водою, призводить до підвищення нижньої межі визначення фосфору(\/) внаслідок донорно-акцепторних взаємодій з й а МФ-ДЗ, зокрема, у випадку диметилформаміду до 0,1 мкг (табл 2, приклад 31) 42287 Переваги запропонованого способу визначення ортофосфату порівняно з прототипом [6] відображено в табл 1 Порівняно з прототипом [6] запропонований спосіб дозволяє знизити нижню межу визначення ортофосфату з 0,05 мкг до 0,02 мкг фосфору(\/), підвищити зручність, зменшити трудомісткість Джерела інформації 1 Алимарин И П , Дорохова Е Н , Живописцев В Л , Бондарева Э К , Казьмин П Г Реакции гетерополикислот с основными красителями и их применение в анализе // Журн аналит химии 1984 -39, № 6 С 965-982 2 ПилипенкоАТ, Трохименко О М , Фалендыш Н Ф Фотометрическое определение фосфора в природных водах в виде ассоциата фосфорномолибденовой кислоты и бриллиантового зеленого//Химия и технология воды -1994 -16, №1 С 32-36 3 Бабко А К, Шкаравский Ю Ф , Ивашкович Е М Применение трифенилметановых красителей для экстракционно-фотометрического определения микроколичеств фосфата // Укр химич журн 1967 -33, № 9 С 951-956 4 Мирзоян Ф В , Саркасян Н П Взаимодействие родамина 6Ж с молибденовыми гетерополикислотами фосфора(\/) и мышьяка(\/) // Арм химич журн -1989 - 4 2 , № 2 -С 98-94 5 Nasu Т , Mmami H Flotatiоn-spectrofluonmetric determination of phosphate in natural water using rhodamm В as an ion-pair reagent//Analyst -1989 114, № 8 -P 955-958 6 Satalre Masatada, Wang Genfeng Column preconcentration in the spectro photometric determination of phosphorus in human hair, chlorella, mussel and natural waters using molybdate and brilliant green with naphthalene as an absorbent // Ann Chim (ital) -1996 -86, №5-6 -P 293-300 Таблиця 1 Приклад 1 2 3 Введено P(V), Запропонований спосіб Відомий спосіб [6] мкг Знайдено P(V), мкг Відносна похибка, % Знайдено P(V), мкг Відносна похибка, % 0,02 0,02±0,002 10 не визнач 0,05 0,048±0,005 10 0,052±0,05 10 0,30 0,32±0,02 8 0,32±0,03 10 Таблиця 2* Приклад рН за HNO-з 1 2 3 4 5 6 1,5 2,0 2,5 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 1,5 2,5 1,5 2,5 1,5 2,5 1,5 2,5 3,5 1,0 2,0** 2,0*** 2,0 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 CMO(VI)-10 , моль/дм3 4 4 4 3 4 5 4 4 4 4 4 4 4 3 10 10 3 10 3 3 10 4 4 4 4 1 Сдз-10°, моль/дм3 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,5 0,8 1,0 0,7 0,7 0,7 0,7 0,5 1,0 1,0 0,5 0,5 1,0 0,5 1,0 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 Об'єм проби, см 250 250 250 250 250 250 250 250 250 25 100 200 250 250 250 250 250 25 25 25 25 250 250 250 250 250 Нижня межа визначення P(V), мкг 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,5 0,05 0,05 0,06 0,05 42287 Продовження таблиці 2* Приклад рН за HNO3 27 28 29 ЗО 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 CMO(VI)-10 , моль/дм3 4 4 4 4 4 Сдз-Ю", моль/дм3 0,2 1,5 0,7 0,7 0,7 Об'єм проби, см 250 250 20 350 250 Нижня межа визначення P(V), мкг 0,1 1 0,08 0,2 0,1 Примітки * - відносна похибка межі визначення ортофосфату не перевищує 10%, ** - за сірчаною кислотою, *** - за соляною кислотою, **** - концентрат розчиняли в диметилформаміді ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Киів-133, бульв Лесі Українки, 26 (044)295-81-42, 295-61-97 Підписано до друку Обсяг с)бл -вид арк 2002 р Формат 60x84 1/8 Тираж 50 прим Зам УкрІНТЕІ, 03680, Киів-39 МСП, вулі Горького, 180 (044) 268-25-22