Спосіб визначення мікроконцентрацій меркурію (іі) у воді

Спосіб визначення мікроконцентрацій меркурію (II) у воді, який полягає в тому, що відібрану кількість води для аналізу відфільтровують, після чого у воду додають оцтово-ацетатну буферну суміш з рН 6 7 та перемішують, потім у підготовлену пробу води занурюють оброблений реагентом зразок, який завдяки утворенню на поверхні 2 (19) 1 3 льного стаціонарного устаткування, яке живиться від джерела електроструму, що унеможливлює його використання у польових умовах. Відомий тест-спосіб напівкількісного визначення Hg (II) з використанням паперу, який заздалегідь імпрегнований діетилдитіокарбамінатом феруму чи купруму. У присутності іонів меркурію спостерігається знебарвлення коричневих тестстрічок, що дозволяє визначати 2-100мг/л меркурію (Хмелин В.Г. // Журн. аналит. химии. - 1999. Т. 54. - №10. - С. 1088-1093). Недоліком тестспособу є його недостатня чутливість, а також те, що вказаний органічний реагент на поверхні фільтрувального паперу у кислому середовищі, реагує також з Ag(I), Co (II) та Ві(ІІІ), що потребує додаткової стадії пробопідготовки. Також можливе часткове пошкодження або руйнування твердого носія (фільтрувального паперу) комплексів, що призводить до спотворення реальних результатів по вмісту меркурію(ІІ) у стічній воді. Прототипом, тобто найбільш близьким за технічною сутністю і аналітичним результатом, що досягається, є спосіб експресного визначення Hg (II) у воді описаний у патенті України на корисну модель № 45307 від 10.11.09 р. по класу G01N 21/77, бюл. № 21. Даний спосіб полягає в тому, що відбирають визначену кількість води для аналізу, потім відфільтровують воду через фільтр, для відокремлення твердих часток, після чого у воду додають оцтово-ацетатну буферну суміш з рН 6-7 і 1% водний розчин желатину. У підготовлену пробу води занурюють заздалегідь оброблений водним розчином кармоазіну тканинний матеріал з бавовни загальною площею ~4см2, в результаті чого зразок (червоного кольору) забарвлюється в фіолетовий колір, в наслідок утворення на поверхні комплексу "меркурій(ІІ)-кармоазін", інтенсивність якого залежить від концентрації меркурію (II) у взятій пробі. Потім порівнюють забарвлення тканинного матеріалу аналізуємих зразків з колірною шкалою, колір кожного з яких відповідає певній концентрації меркурію (ІІ) у воді (0 - 0,005 - 0,01 0,015 - 0,02 - 0,025 - 0,03 - 0,03 - 0,04 - 0,045 0,05мг/мл) і по збігу забарвлення матеріалу і відповідного стандарту на шкалі судять про концентрацію меркурію (II) у воді. Недоліком способу є недостатньо низька межа визначення меркурію (II) у воді, що ускладнює його використання як експрес-методу у польових умовах, тому що потребує стадії попереднього концентрування аналізуємої проби води. Задачею, на рішення якої спрямована пропонована корисна модель є розробка більш чутливого способу визначення мікроконцентрацій меркурію (II) у воді з техніко-економічним ефектом, що полягає у придатності способу для позалабораторних або польових умов з використанням візуально-колориметричного методу, основаного на порівнянні зміни забарвлення тканинних зразків з забарвленням заздалегідь підготовленої колірної тест-шкали, в залежності від концентрації меркурію(ІІ) у воді в межах 0,001-0,04мг/мл, внаслідок реакції комплексоутворення меркурію(ІІ) з кармоазіном у присутності диметилсульфоксиду на поверхні тканинних зразків. 50737 4 Вказана задача вирішується у пропонованому способі таким чином: відібрану кількість води для аналізу відфільтровують, після чого у воду додають оцтово-ацетатну буферну суміш з рН 6-7 та перемішують, потім у підготовлену пробу води занурюють оброблений реагентом зразок, який завдяки утворенню на поверхні комплексу з меркурієм (II) змінює колір, інтенсивність якого залежить від концентрації меркурію (II) у взятій пробі, після чого порівнюють забарвлення зразків з колірною тест-шкалою і по збігу забарвлення зразку і стандарту на шкалі визначають концентрацію меркурію (II) у воді, який відрізняється тим, що у відібрану пробу з відповідним значенням кислотності середовища (рН 6-7) перед перемішуванням додають 25 об. % диметилсульфоксиду, що призводить до зниження мінімальної межі визначення ( в 5 разів в порівнянні з прототипом) і дозволяє визначати менші концентрації меркурію (II) у стічній воді без проведення стадії попереднього концентрування аналізуємої проби. При створенні кислотності середовища 6>рН>7, точність визначення зменшується до 50%. Додавання диметилсульфоксиду ( 25 об. %) посилює інтенсивність забарвлення комплексу. Зразок виготовляють з бавовняної тканини білого кольору (квадратної або круглої форми) загальною площею 4см2. Кожен зразок занурюють на 10хв. у розчин кармоазіну з концентрацією 1.10-1моль/л при рН 2, після чого його промивають дистильованою водою і висушують при кімнатній температурі, в результаті чого зразки набувають червоного кольору. Зразок занурюють у відібрану і підготовлену для аналізу пробу води на 20хв., в результаті реакції зразок забарвлюється в фіолетовий колір, завдяки утворенню на поверхні комплексу "меркурій(ІІ)кармоазін", інтенсивність якого залежить від концентрації меркурію (II) у взятій пробі. Потім порівнюють забарвлення тканинного матеріалу зразків з колірною шкалою у вигляді набору забарвлених квадратиків, колір кожного з яких відповідає певній концентрації меркурію (II) у воді (0 - 0,001 - 0,005 0,01 - 0,015 - 0,02 - 0,025 - 0,03 - 0,035 - 0,04мг/мл), і по збігу забарвлення матеріалу і відповідного стандарту на шкалі судять про концентрацію меркурію (II) у воді. Таким чином, проводять напівкількісне визначення мікроконцентрації меркурію у воді в діапазоні концентрацій від 0,001 до 0,04мг/мл (див. колірну шкалу Фіг.), що дозволяє використовувати пропонований спосіб у поза лабораторних або польових умовах, без проведення стадії попереднього концентрування аналізуємої проби. Для кількісного визначення мікроконцентрації меркурію (II) у воді, отримані зразки квадратної форми фіолетового забарвлення (колір зразку зберігається незмінним понад місяць) транспортують у стаціонарну лабораторію, де інтенсивність забарвлення тканинного матеріалу і, як наслідок, концентрацію меркурію (II) у воді більш точно визначають за калібрувальним графіком, який побудовано по спектрам дифузійного відбиття методом твердофазної електронної спектрофотометрії. Для здійснення пропонованого способу необхідні такі пристосування: заздалегідь підготовленій 5 тканинні зразки модифіковані кармоазіном, лабораторний посуд ємністю 25-100мл і колірна шкала, побудована у діапазоні концентрацій меркурію (II) від 0,001 до 0,04мг/мл. Спосіб ілюструється наступними прикладами. Приклад 1 Попередньо в стаціонарній лабораторії будували колірну шкалу у вигляді кольорової таблиці (Фіг.), яка містила набір тканинних зразків квадратної форми з різним забарвленням кожного з них (від червоного до темно-фіолетового). Забарвлення кожного зразку відповідало певній концентрації меркурію (II) у воді: 0 - 0,001 - 0,005 - 0,01 - 0,015 0,02 - 0,025 - 0,03 - 0,035 - 0,04мг/мл. Для цього, вирізали тканинні зразки (квадратної або круглої форми) загальною площею 4см2 з бавовняної тканини білого кольору. Кожен зразок занурювали на 10хв у розчин кармоазіну з концентрацією 1.10-1моль/л при рН 2, після чого його промивали дистильованою водою і висушували при кімнатній температурі, в результаті чого зразки набували червоного кольору. В 10 склянках готували по 25мл водного розчину солі меркурію (II), у присутності оцтово-ацетатної буферної суміші з рН 6-7 і 25 об. % диметилсульфоксиду, у кожній з яких містилося по: 0 - 0,001 - 0,005 - 0,01 - 0,015 0,02 - 0,025 - 0,03 - 0,035 - 0,04мг/мл меркурію (II). У кожен підготовлений розчин занурювали червоний зразок тканинного матеріалу на 20хв. Внаслідок реакції комплексоутворення меркурію (II) з кармоазіном у присутності диметилсульфоксиду, на поверхні тканинного матеріалу утворювався комплекс різної інтенсивності забарвлення, відповідно концентрації меркурію (II) у розчинах. Отримані забарвленні зразки промивали водою та розташували на білому папері у порядку зростання концентрації іонів меркурію (II) (Фіг.). Одержували різнобарвну шкалу з відповідних зразків від слабодо темно-фіолетового. Готували 25мл модельного розчину меркурію(ІІ) з певним вмістом стороннього іону, нейтралізували оцтово-ацетатною буферною сумішшю з рН 6-7 і додавали 25 об. % диметилсульфоксиду, та занурювали червоний зразок тканинного матеріалу, який заздалегідь модифікований кармоазіном. Протягом 20хв. тканинні зразки (червоного кольору) забарвлювались у відповідний колір комплексу, потім їх виймали і промивали дистильованою водою. Порівнювали інтенсивність забарвлення тканинного матеріалу з кольором на візуально-колориметричній шкалі і по збігу забарвлення матеріалу та відповідного стандартного зразку на шкалі судили про концентрацію меркурію (II) у модельному розчині, яка дорівнювала 0,025мг/мл, отже концентрація меркурію (II) у розчині також дорівнює 0,025мг/мл. Експеримент повторювали 3 рази, тобто використовували 3 тканинних зразки модифікованих кармоазіном, та всі 3 рази колір зразку після занурення його у водноорганічний розчин (модельний) меркурію (II) був однаковий з кольором на колірній шкалі, що відповідає концентрації меркурію (II) - 0,025мг/мл. Далі забарвлені зразки з тканини у лабораторії кафедри аналітичної хімії Одеського національного університету імені І.І. Мечникова аналізували мето 50737 6 дом твердофазної спектрометрії на спектрофотометрі СФ-56. В усіх трьох пробах концентрація меркурію (II) складала 0,026мг/мл. Похибка визначення складала 7,4% (при допустимій до 10%). Приклад 2 Для випробування селективності запропонованої корисної моделі «Спосіб визначення мікроконцентрацій меркурію (II) у воді» напівкількісного, експресного та чутливого визначення меркурію (II) у воді з використанням колірної шкали готували модельні розчини, що відображають реальний склад стічних вод промислових виробництв, а саме у присутності кратних співвідношень іон меркурію (II) : сторонній іон, які не заважають визначенню меркурію (II): К+ (1:1000); Na+ (1:1000); Mg2+ (1:8000); Zn2+ (1:3000); Mn2+ (1:1000); Cu2+ (1:50); Cd2+ (1:50); Ni2+ (1:50); Co2+ (1:50); Al3+ (1:3000); Fe3+ (1:100); Cr3+ (1:10); Ce4+ (1:100); F- (1:15000); Сl- (1:10000); NO3- (1:1000); HCO3- (1:1000); SO42(1:1000); НРО42- (1:1000); CrO42- (1:10000); MoO42(1:8000); WoO42- (1:8000). Умови проведення експерименту аналогічні прикладу 1, за виключенням, вихідної концентрації меркурію (II) у воді, яка дорівнювала 0,035мг/мл. Експеримент повторювали 3 рази, тобто використовували 3 тканинних зразки модифікованих кармоазіном, та всі 3 рази колір зразку після занурення його у водний розчин (модельний) меркурію (II) був однаковий з кольором на колірній шкалі, що відповідає концентрації меркурію (II) - 0,035мг/мл. Далі забарвлені зразки з тканини у лабораторії кафедри аналітичної хімії Одеського національного університету імені І.І. Мечникова аналізували методом твердофазної спектрометрії на приладі СФ-56. В усіх трьох пробах концентрація меркурію (II) складала 0,038мг/мл. Похибка визначення складала 7,8% (при допустимій до 10%). Таким чином можна зробити висновок, що іони які присутні у стічних водах промислових виробництв, не заважають визначенню меркурію (II) пропонованим способом, який може бути застосований для контролю за його вмістом у стічній воді. Загальними ознаками пропонованого способу і прототипу є наступні: відібрану кількість води для аналізу відфільтровують, після чого у воду додають буферний розчин та перемішують, потім у підготовлену пробу води занурюють оброблений кармоазіном зразок, який завдяки утворенню на поверхні комплексу з меркурієм (II) змінює колір, інтенсивність якого залежить від концентрації меркурію (II) у взятій пробі, після чого порівнюють забарвлення зразків з колірною тест-шкалою і по збігу забарвлення зразку і стандарту на шкалі визначають концентрацію меркурію (II) у воді. Відмінними (новими) ознаками пропонованого способу від прототипу є наступні: у відібрану пробу з відповідним значенням кислотності середовища (рН 6-7) додають 25 об. % диметилсульфоксиду, що призводить до зниження мінімальної межі визначення в 5 разів (в порівнянні з прототипом) і дозволяє визначати меркурій (II) у стічній воді більш чистої категорії. Економічний ефект: Мала вартість аналізу однієї проби води пропонованим способом. Ціна одного незабарвленого тканинного квадратика пло 7 50737 щею 4см2 0,05грн.; оцтово-ацетатна буферна суміш (20мл) коштує ~0,03грн; водний розчин кармоазіну концентрації 1-10-1моль/л ~0,40грн.; диметилсульфоксид (20мл) ~0,50грн. Розрахунки показують, що загальна вартість визначення концентрації меркурію (II) в одній пробі води, способом який пропонується складає приблизно до Комп’ютерна верстка А. Крулевський 8 1,00грн, в залежності від необхідності проведення попередньої стадії пробопідготовки. Таким чином, пропонований спосіб є не дорогим і більш чутливим ( в 5 разів ніж прототип) і може бути використаний у поза лабораторних або польових умовах для експресного визначення меркурію (II) у воді. 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