Спосіб визначення алюмінію (ііі) в водних середовищах з еріохромціаніном-r, іммобілізованим в желатиновій плівці

1. Спосіб визначення алюмінію (III) у воді з еріохромціаніном-R, іммобілізованим в желатиновій плівці, що включає переведення алюмінію (Ш) з проби води на сорбент у вигляді комплексної сполуки з еріохромціаніном-R з наступним визначенням концентрації алюмінію (III) за допомогою попередньо встановленої градуювальної залежності оптичних характеристик іммобілізованого комплексу алюмінію (III) з еріохромціаніном-R від вмісту алюмінію (III) у досліджуваній воді, який відрізняється тим, що при проведенні тестування та встановленні градуювальної залежності оптичних характеристик, наприклад таких, як світлопоглинання або інтенсивність забарвлення, іммобілізованого комплексу алюмінію (III) з еріохромціаніном-R від вмісту алюмінію (III) у досліджуваній воді, як сор U 2 (19) 1 3 алюмінію (III) в діапазоні концентрації 0,1-1,0 мг/л. Недоліком даного способу є потреба в автоматичному пристрої для прокачування розчинів і в дозаторі для додавання розчину хромазуролу-S [2]. Найближчим аналогом за сукупністю суттєвих ознак до технічного рішення, що заявляється, є спосіб визначення алюмінію (III) з еріохромціаніном-R у воді методом спектроскопії дифузного відбиття [3], що включає переведення алюмінію (III) з проби води на сорбент у вигляді комплексу з еріохромціаніном-R з наступним визначенням концентрації алюмінію (III) за допомогою попередньо встановленої градуювальної залежності оптичних характеристик іммобілізованого комплексу алюмінію (III) з еріохромціаніном-R від вмісту алюмінію (III) у досліджуваній воді. Для реалізації способу до проби досліджуваної води додають як сорбент дрібнодисперсну целюлозу, розчини аскорбінової кислоти і тіосульфату натрію (для маскування впливу заліза, марганцю і міді), буферний розчин з рН 5,9-6,2 та розчин еріохромціаніну-R, потім перемішують суспензію, відфільтровують її, вимірюють коефіцієнт дифузного відбиття вологого концентрату і розраховують концентрацію алюмінію (III) у пробі води за попередньо отриманою градуювальною залежністю. Недоліками даного способу є необхідність при кожній процедурі аналізу приготування свіжого розчину еріохромціаніну-R і стандартних зразків модифікованої дрібнодисперсної целюлози для градуювання, наявність стадії фільтрування суспензії. Задача корисної моделі полягає у спрощенні процедури аналізу, яка б не потребувала спеціальних пристроїв і дозаторів, а також у виборі прозорого сорбенту, який можна використовувати як для візуально-тестового, так і для більш поширеного фотометричного аналізу. Поставлена задача вирішується тим, що в способі, що включає переведення алюмінію (III) з проби води на сорбент у вигляді комплексу з еріохромціаніном-R з наступним визначенням концентрації алюмінію (III) за допомогою попередньо встановленої градуювальної залежності оптичних характеристик іммобілізованого комплексу алюмінію (III) з еріохромціаніном-R від вмісту алюмінію (III) у досліджуваній воді, згідно корисної моделі, при проведенні тестування та встановленні градуювальної залежності оптичних характеристик, наприклад таких, як світлопоглинання або інтенсивність забарвлення, іммобілізованого комплексу алюмінію (III) з еріохромціаніном-R від вмісту алюмінію (III) у досліджуваній воді як сорбент використовують прозору желатинову плівку з попередньо іммобілізованим еріохромціаніном-R, яку занурюють на 20 хв. в досліджувані або градуювальні розчини з концентрацією алюмінію (III) від 0,08 до 1,10 мг/л і доданками розчинів цетилпіридиній хлориду і ацетатного буферу з рН 5,5 та висушують на повітрі, причому при фотометричному визначенні алюмінію (III) градуювальну залежність встановлюють у вигляді математичного рівняння, вимірюючи світлопоглинання забарвлених в синій колір желатинових плівок з іммобілізованим ком 64666 4 плексом алюмінію (III) з еріохромціаніном-R при довжині хвилі λmах=610 нм, а при візуальному тестуванні встановлену градуювальну залежність подають у вигляді колірної шкали порівняння для діапазону концентрації алюмінію (III) від 0,13 до 1,10 мг/л. Крім того, як прозору желатинову плівку використовують фотографічну плівку з желатиновим покриттям, з якого попередньо повністю видаляють галогеніди срібла, а після виготовлення з неї контрольних зразків та колірних шкал порівняння багаторазового використання зберігають при кімнатній температурі в темному закритому місці не менше як півроку. Технічний результат у запропонованій корисній моделі досягається завдяки відсутності недоліків, що притаманні зазначеним відомим аналогам, та завдяки використанню як сорбенту прозорої желатинової плівки з іммобілізованим еріохромціаніном-R, що дозволяє виявляти забрудненість питних та природних вод алюмінієм (III) на рівні гранично допустимих концентрацій двома способами: за допомогою візуального тестування та методом фотометрії. Спосіб реалізують наступним чином. Спочатку готують плівки з іммобілізованим еріохромціаніном-R, для цього зразки безбарвної желатинової плівки витримують впродовж 20 хв. в розчині еріохромціанину R, що містить цетилпіридиній хлорид і ацетатний буфер з рН 5,5, витягують з розчину і висушують на повітрі. Готують колірну шкалу порівняння та тестзразки для градуювання, для цього зразки желатинової плівки з іммобілізованим еріохромціаніном-R занурюють на 20 хв. в розчини, що містять цетилпіридиній хлорид, ацетатний буфер з рН 5,5 та алюміній (III) в діапазоні концентрації від 0,08 до 1,10 мг/л (у випадку фотометричного визначення) і від 0,13 до 1,10 мг/л (у випадку візуального тестування). Вимірюють світлопоглинання плівок з іммобілізованим комплексом алюмінію (III) з еріохромціаніном-R відносно плівки з еріохромціаніномR при λmах=610 нм на спектрофотометрі або фотоколориметрі та отримують рівняння градуювальної залежності світлопоглинання комплексу в плівці від концентрації алюмінію (III) в розчині. У випадку візуального тестування зразки колірної шкали порівняння розміщують на білому папері в порядку зростання концентрації алюмінію (III). В пробу досліджуваної води, яка за умови присутності органічних сполук попередньо піддається кислотному розкладу, додають цетилпіридиній хлорид, ацетатний буфер з рН 5,5, аскорбінову кислоту та тіосульфат натрію (для усунення заважаючого впливу заліза, марганцю і міді) і занурюють на 20 хв. два-три зразки желатиновій плівки з іммобілізованим еріохромціаніном-R. Плівки витягують з розчину і висушують на повітрі. Вимірюють при λmах=610 нм поглинання плівок з іммобілізованим комплексом алюмінію (III) з еріохромціаніномR відносно плівки з еріохромціаніном-R на спектрофотометрі або фотоколориметрі та розраховують концентрацію алюмінію (III) в пробі за рівнянням градуювальної залежності. При візуальному тестуванні порівнюють забарвлення контрольної 5 64666 плівки після її занурення у досліджувану пробу води з колірною шкалою і оцінюють концентрацію алюмінію (III) в досліджуваній пробі. Приклад реалізації корисної моделі. Як прозорий безбарвний носій використовували зразки фотографічної плівки для офсетного друку фірми "AGFA", з яких попередньо повністю видаляли галогеніди срібла. Витяг в желатинову матрицю еріохромціаніна R проводили, занурюючи зразки плівок розміром 2,5×3,5 см на 20 хв. в роз4 чин, що містив 5,0·10- моль/л еріохромціанину R, ацетатний буфер з рН 5,5 і 0,01 моль/л цетилпіридиній хлориду. Рівномірно зафарбовані в оранжевий колір плівки висушували на повітрі та зберігали при кімнатній температурі в темному закритому місці. Для отримання рівняння градуювальної залежності зразки желатинової плівки з іммобілізованим еріохромціаніном-R занурювали на 20 хв. в розчини, що містили ацетатний буфер з рН 4 5,5,1·10- моль/л цетилпіридиній хлориду та нітрат алюмінію з масовою концентрацією алюмінію 0;0,08;0,13;0,27;0,55 і 1,10 мг/л. Поглинання плівок з іммобілізованим комплексом алюмінію (III) з еріохромціаніном-R вимірювали відносно плівки з іммобілізованим еріохромціаніном-R при λmах=610 нм на фотоколориметрі КФКЗ, закріплюючи плівки безпосередньо в кюветному відділі приладу, і отримали рівняння градуювальної залежності з коефіцієнтом кореляції 0,999: 3 А=(-0,008±0,004)+(4,1±0,2)·10 с, Введено 0,15 0,45 0,70 6 де А - світлопоглинання іммобілізованого в плівці комплексу, с - концентрація алюмінію (III) в розчині. Для отримання колірної шкали порівняння зразки желатинової плівки з іммобілізованим еріохромціаніном-R занурювали на 20 хв. в розчини, 4 що містили ацетатний буфер з рН5,5,1·10- моль/л цетилпіридиній хлориду та нітрат алюмінію з масовою концентрацією алюмінію 0;0,13;0,27;0,55 і 1,10 мг/л. Для перевірки правильності результатів візуально-тестового та фотометричного аналізу приготували розчини об'ємом 25 мл, що містили ацета4 тний буфер з рН 5,5,1·10- моль/л цетилпіридиній хлориду та нітрат алюмінію з масовою концентрацією алюмінію 0,15;0,45 і 0,70 мг/л. В кожен з розчинів на 20 хв. занурювали по три зразки желатинової плівки з іммобілізованим еріохромціаніномR. Вимірювали поглинання забарвлених зразків плівок на фотоколориметрі КФК 3 і за попередньо отриманим рівнянням градуювальної залежності розраховували вміст алюмінію (III) в приготовлених розчинах. Три спостерігача візуально порівнювали інтенсивність забарвлення плівок з колірною шкалою на фоні білого паперу. Результати фотометричного і тестового визначення алюмінію (III) в приготованих розчинах наведені в таблиці. Результати свідчать, що обидва методи показали правильні результати, значення введеної концентрації алюмінію (III) попали в довірчі діапазони результатів аналізу, тобто пропоновані методики не містять систематичної похибки. Концентрація алюмінію (III) в розчині, мг/л Знайдено (n - кількість паралельних визначень, Р - довірча ймовірність) фотометричний аналіз (n=3, Р=0,95) тестовий аналіз (n=9, Р=0,95) 0,14±0,02 0,16±0,05 0,42±0,07 0,49±0,14 0,76±0,08 0,63±0,17 Додатково була досліджена селективність визначення алюмінію (III) згідно запропонованого способу. Було встановлено, що визначенню алюмінію (III) не заважають наступні іони при їх крат+ + ному молярному надлишку: К (20000), Na (20000), + 2+ 2+ 2+ NH4 (500), Mg (500), Са (100), Со (500), 2+ 2+ 2+ Pb (200), Zn (200), Cd (200), Cl (20000), NO3 222(20000), SO4 (2000), HPO4 (200), CO3 (100). Додавання в проби досліджуваної води аскорбінової кислоти і тіосульфату натрію усуває суттєвий заважаючий вплив Fe(III), Mn(II) і Сu(ІІ). Попередній кислотний розклад проби води дозволяє зруйнувати розчинні органічні сполуки і видалити фториди. Були проаналізовані три проби природної підземної води Борисівського газоконденсатного родовища, що була відібрана з глибини 3700 м. Розклад проб проводили наступним чином: в три термостійкі стакани наливали по 500 мл води і додавали по 5 мл щойно приготованого розчину персульфату амонію (5 г персульфату амонію розчиняли в 10 мл дистильованої води). Розчини випарювали до білих густих парів (майже досуха), стакани охолоджували, стінки омивали дистильованою водою і повторювали випарювання. До вологих залишків додавали поступово по 30 мл під кисленої дистильованої води (на 100 мл води 0,3 мл 0,1 моль/л соляної кислоти), отримані розчини нейтралізували розчином гідроксиду натрію і кількісно переносили в мірні колби місткістю 50 мл, 3 додавали по 2,5 мл розчину 1·10- моль/л цетилпіридиній хлориду, 2 мл 1 % розчину аскорбінової кислоти, 0,25 мл 15 % розчину тіосульфату натрію і доводили загальний об'єм розчинів до мітки ацетатним буфером з рН 5,5. Подальші стадії аналізу були аналогічні описаним у прикладі дослідження розчинів з відомою концентрацією алюмінію (III). Згідно результатам фотометричного аналізу проб з використанням модифікованих плівок вміст алюмінію (III) в природній підземній воді склав (12,9±1,7) мкг/л. Із 10 результатів тестування п'ятьма спостерігачами отримали середнє значення концентрації алюмінію (III) (12±4) мкг/л. Різниця між середніми значеннями статистично незначна, довірчі діапазони результатів аналізу перекриваються. Технічний результат, що може бути одержаний при використанні запропонованої корисної моделі, полягає в спрощенні як візуально-тестового, так і фотометричного аналізу забрудненості водних середовищ алюмінієм (III) на рівні гранично допус 7 тимих концентрацій завдяки відсутності недоліків, що притаманні зазначеним відомим аналогам, зокрема необхідності використання спеціальних пристроїв і дозаторів, а також завдяки використанню як сорбенту прозорих модифікованих желатинових плівок. Джерела інформації: 1. Островская В.М., Решетняк Е.А., Немец Н.Н., Шевченко В.Н. Определение алюминия в природных водах тест-полосами на основе алю Комп’ютерна верстка І. Скворцова 64666 8 минона. Методы и объекты химического анализа.2009. Т. 4. - № 1. - c.86-91. 2. Способ фотометрического определения химических загрязнителей воды. Патент РФ. № 2089886, опубл. 10.09.1997, кл. G01N21/78. 3. Иванов В.М., Ершова Н.И. Определение алюминия и бериллия методом спектроскопии диффузного отражения с использованием цветометрических функций. Журн. аналит. химии. 2001. Т. 56. № 12.c. 1257-1262. Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601