Спосіб тестового визначення флуориду у воді

1 Спосіб тестового визначення флуориду у воді, що включає обробку сорбенту, мо Запропонований винахід відноситься до аналітичної хімії та стосується способу тестового визначення флуориду при його ВМІСТІ 0 2 - 2 0 мг/дм3, що може бути використано при аналізі питної та мінеральних вод В літературі ВІДОМІ способи сорбційноспектроскопічного [1] та візуально-тестового [2, 3] визначення флуориду, зокрема за допомогою імпрегнованого на целюлозі цирконійалізаринового лаку [3] Межа виявлення флуориду становить 20 мг/дм3, що у 13 разів більше, ніж ГДК флуориду у водах побутового та санітарногосподарського призначення (1 5 мг/дм3 [4]) Визначенню не заважають іони (кратні надлишки) ЛМ, ЛЗМ, Co, Ni, Cu, Zn, Cd, NO3(103), PO4 , Cr(lll), Mn(ll) (500), SO 4 2 , S2O32 (102), Al, Fe (20), C2O4 , тартрати (10) Найбільш близьким за технічною сутністю та результатом, що досягається, є тест-метод визначення флуориду, в основі якого лежить обробка ксерогеля кремнієвої кислоти, модифікованого ксиленоловим оранжевим, розчином флуориду у присутності Zr(IV) [2] Межа виявлення флуориду у такий спосіб становить 1 0 мг/дм3, час аналізу - 70 хв Визначенню не заважають іони (кратні надлишки) К+ Na+(190), Ca2+(25) Mg2+(10), Fe(lll)(5), АІ(ІІІ)(4), СІ (250), СО32(2,5), SO 4 2 (25), NO3 (6) Застосування цього способу для аналізу вод обмежене через невисоку вибірковість щодо феруму (III), алюмінію, карбонат-, сульфат- та нітрат-юнів, вміст яких у природних водах значний В основу винаходу поставлено задачу вдосконалення способів візуально-тестового та дифікованого органічним реагентом, розчином флуориду в присутності Zr(IV) з наступним візуальним чи спектроскопічним детектуванням аналітичного відгуку, який відрізняється тим, що як сорбент застосовують силікагель Л 5/40-100/250 ("Chemapol"), як модифікатор - алізарин 2 Спосіб по п 1, який відрізняється тим, що обробку здійснюють у статичних умовах з 200 см 3 розчину при рН 2,8-3,2 у присутності 50 мкмоль/дм3 Zr(IV) сорбційно-спектроскопічного визначення флуориду шляхом заміни матриці та модифікатора, що дозволяє підвищити чутливість та вибірковість визначення Вирішення задачі досягається тим, що у способі визначення флуориду, що включає обробку модифікованого сорбента розчином флуориду у присутності Zr(IV) у розчині з наступним візуальним чи спектроскопічним (спектроскопія дифузного відбиття) детектуванням аналітичного відгуку, як сорбент застосовують силікагель Л 5/40-100/250 ("Chemapol"), модифікований алізарином, а обробку здійснюють у статичних умовах при рН 2 8-3 2 з 200 см 3 розчину з концентрацією Zr(IV) 50 мкмоль/дм Використання способу тестового визначення флуориду, що заявляється, дає позитивний ефект у порівнянні з відомим способом, який полягає у підвищенні чутливості визначення флуориду у 5 разів (межа виявлення флуориду становить 0 2 мг/дм3 замість 1 0 мг/дм3 за прототипом) та вибірковості щодо ІОНІВ К + та Na + (y52 рази), Мд2+(у 100 разів), АІ(ІІІ)(у 2 5 рази), СІ (у 4 рази), НСО3 (у 400 разів), ІЧОз (у 170 разів), а також значного скорочення часу елементо-визначення (у 2 рази) Оптимальні умови визначення флуориду Сорбент - силікагель Л 5/40 -100/250 "Chemapol", модифікований алізарином, з ємністю за реагентом 14 мкмоль/г Концентрація Zr(IV) - 50 мкмоль/дм3 рН визначення - 2 8 - 3 2 Об'єм розчину - 200 см 3 , маса сорбенту - 0 2 г , час перемішування -15 хв CO (О о> о> ю 59963 Визначенню не заважають іони (кратні КІЛЬКОС+ 2+ 2+ ТІ) К Na+(10000), Mg (1000), Ca , Cu(ll), Ti(IV) (100), Mn(ll) Sn(IV), Co(ll)(IO), Mo(IV), Cr(lll), AI(lll)(10), B a , Pb(ll), Ni(ll), Zn(ll), Cd(ll)(1000), Cl, 3 2 НСОз, NO3(1000), Fe(lll), Ti(IV), PO 4 , BO3 (100), 2 3 SO 4 (10), PO4 (1), тартрат, СН3СОО , цитрат (0 1) Зміна забарвлення шкали ВІД червонофіолетового до жовтого спостерігається в 3 діапазоні концентрації флуориду 0 2-2 0 мг/дм Межа визначення флуориду при детектуванні аналітичного відгуку спектроскопічним методом за 3 За -критерієм становить 0 2 мг/дм Таким чином, суттєвими ознаками запропонованого способу є те, що обробку сорбента, модифікованого органічним реагентом, розчином флуориду здійснюють у присутності Zr(IV) з наступним візуальним чи спектроскопічним (спектроскопія дифузного відбиття) детектуванням зміни його забарвлення, як сорбент застосовують силікагель Л 5/40 - 100/250 ("Chemapol"), модифікований алізарином Обробку краще здійснювати у статичних умовах при рН 2 8-3 2 у присутності 50 мкмоль/дм3 Zr(IV), переміщуючи 200 см 3 розчину з 0 2 г сорбенту Застосування для визначення флуориду силікагелю Л 5/40 - 100/250 ("Chemapol"), модифікованого алізарином, при рН 2 8-3 2 у присутності 50 мкмоль/дм3 Zr(rV) у літературі не відомо, що дозволяє вважати запропонований спосіб таким, що відповідає критеріям "новизна", "винахідницький рівень" Винахід є промислове придатним, оскільки дозволяє визначати вміст флуориду у питній воді на рівні ГДК Винахід ілюструється наступними прикладами Приклад 1 Силікагель L 5/40,40/100 або 100/250 модифіковали алізарином таким чином 1 0 г силікагелю перемішували магнітною мішалкою впродовж 2 хв з 250 см толуольного розчину алізарину з концентрацією 1 610 4 моль/дм3 Модифікований сорбент відокремлювали центрифугуванням, висушували при кімнатній температурі та зберігали в темній склянці з притертим корком в сухому темному МІСЦІ (ємність сорбенту за алізарином становила 10 мкмоль/г) До 200 см 3 розчину, що містить 0 04 - 0 4 мг флуориду додавали 1 0 см 3 0 1 моль/дм3 НСІ та 1 0 см 3 0 01 моль/дм3 розчину Zr(IV) у 1 моль/дм3 НСІ, 0 2 г модифікованого силікагелю і перемішували упродовж 15 хв Сорбент ВІДДІЛЯЛИ ВІД розчину і реєстрували коефіцієнт дифузного відбиття вологих зразків при ^-=555 нм Для отримання візуальної кольорової шкали готували розчини з вмістом флуориду 0 0, 0 04, 0 10, 0 16, 0 22, 0 28, 0 34 мг, додавали реагенти і перемішували з наважками модифікованих сорбентів, як вказано вище Колір сорбентів змінювався від червонофіолетового до жовтого Концентрацію флуориду в розчині знаходили, порівнюючи забарвлення сорбенту зі стандартною шкалою, або за градуювальним графіком, побудованим у координатах "функція Гуревича-КубелкиМунка при ^-=555 нм - концентрація флуориду, мг/дм3" Рівняння градуювального графіка має AF(R) 55HM=(28±1) мг/дм" вигляд ЛІНІЙНІСТЬ графіка зберігається в інтервалі концен3 трації флуориду 0 2 - 2 0 мг/дм Приклади 2-6 Обгрунтування оптимального для визначення флуориду рН розчину Сорбент готували, як вказано у прикладі 1 3 До 200 см розчину, що містить 0 22 мг флуориду, додавали всі компоненти, як у прикладі 1, крім розчину хлороводневої кислоти, яку вводили у кількостях, необхідних для створення рН 2 0, 2 5, 2 8,3 0,3 2,3 5, контролюючи рН-метром Далі проводили всі операції, як вказано у прикладі 1 Вміст флуориду в розчині знаходили, як у прикладі 1 Результати наведені у таблиці 1 Видно, що оптимальним є рН 2 8-3 2 При рН3 2 контрастність кольорової реакції на поверхні нижча, що обумовлено конкуренцією збоку хлорид- та 5 п д р о к с и д ю н і в В І Д П О В І Д Н О К р і м т о г о , п р и р Н £ 3 2 відбувається дисоціація іммобілізованого алізарину, що спричиняє зростання "фону" Таблиця 1 Вплив рН розчину на правильність визначення флуориду Приклад № рН 2 3 4 1 5 6 20 25 28 ЗО 32 35 Правильність визначення флуориду, % 12 83 98 100 102 110 Приклади 7-12 Обгрунтування оптимальної для визначення флуориду концентрації Zr(IV) у розчині Сорбент готували, як вказано у прикладі 1 До 200 см 3 розчину, що містить 0 22 мг флуориду, додавали всі компонент, як у прикладі 1, крім розчину 10 2 моль/дм3 розчину Zr(IV) у 1 моль/дм3 НСІ, який вводили у КІЛЬКОСТІ 0 3,05,1 5 мл, та розчину хлороводневої кислоти, яку вводили у кількостях, необхідних для створення рН=3 0, контролюючи кислотність розчину рН-метром Далі проводили всі операції, як вказано у прикладі 1 Вміст флуориду у розчині знаходили, як у прикладі 1 Результати наведені у таблиці 2 Видно, що оптимальною є концентрація Zr(IV) 5*10 5 моль/дм3 При меншій концентрації Zr(IV) у розчині контрастність реакції невисока, а при більш високій - у розчині утворюються інертні полімерні пдроксокомплекси Zr(IV) 59963 Таблиця 2 Вплив концентрації Zr(IV) у розчині на правильність визначення флуориду Приклад № 7 8 9 10 1 11 12 Концентрація Zr(IV), мкмоль/дм 15 25 40 45 50 60 75 Правильність визначення флуориДУ, % 25 51 89 95 99 104 110 Приклади 13-39 Вплив сторонніх ІОНІВ на результати визначення флуориду. Сорбент готували, як вказано у прикладі 1 3 До 200 см розчину, що містить 0 22 мг флуориду, додавали всі компоненти, як у прикладі 1, а також розчини солей, що вказані у таблиці 3 Далі проводили всі операції, як вказано у прикладі 1 Вміст флуориду в розчині знаходили, як у прикладі 1 Результати наведені у табл 3 Видно, що ви+ значенню не заважають іони (кратні КІЛЬКОСТІ) К 2+ 2+ Na+(10000), Mg (1000), Ca , Cu(ll), Ti(IV) (100), Mn(ll), Sn(IV), Co(ll)(10), Mo(IV), Cr(lll), АІ(ІІІ)(10), 2+ Ва , Pb(ll), Ni(ll), Zn(ll), Cd(ll)(1000) СІ, НСО 3 , 2 NO 3 (1000), Fe(lll), Ti(IV), PO 4 , BO3 (100), SO 4 3 (10), PO 4 (1), тартрат, СН3СОО , цитрат (0 1) Таблиця З Вплив сторонніх ІОНІВ на правильність визначення флуориду Приклад № Іон Сгр/Omax 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 25 26 К+ Na+ MgСа^+ СІ scV 100 -'• 67 1 1 10 015 1 5 нсоз рсу 33 B