Спосіб визначення молекулярного йоду у воді

Реферат: Винахід належить до галузі аналітичної хімії. Спосіб визначення молекулярного йоду у воді полягає у підкисленні води до рН 1-3, пропусканні проби через сорбент пінополіуретан на основі поліетерів і фотометруванні сорбента методом твердофазної спектрофотометрії. Застосування винаходу дає змогу порівняно з прототипом підвищити відтворюваність в 1,6 разу, знизити трудомісткість і тривалість у 2 рази, підвищити екологічність за рахунок усунення органічних розчинників та знизити межу визначення у 2 рази. UA 103832 C2 (12) UA 103832 C2 UA 103832 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до аналітичної хімії, зокрема до способів визначення йоду, і може бути використаний заводськими та науково-дослідними лабораторіями для контролю вмісту йоду в техногенних розчинах та в об'єктах довкілля. Широке застосування йоду в медичній практиці, ветеринарії, промисловості, розробка йодовмісних картриджів для дезінфекції питних і побутових вод, у тому числі для суден морського флоту і пілотованих космічних станцій, потребують високочутливих і надійних способів його визначення у складних об'єктах, зокрема в біоцидній молекулярній формі І 2. Йод у молекулярній формі І2 визначають титриметричним способом з використанням крохмалю, як індикатора [1], та фотометричним, зокрема йод-крохмальним способом з використанням крохмалю [2]. Недоліком титриметричного способу є недостатня чутливість, фотометричного - недостатня точність визначення. При визначенні мікрокількостей йоду у відомих способах здійснюють його попереднє концентрування у формі І2 екстракцією органічними розчинниками [3, 4] або сорбцією на полістирендивінілбензенових дисках [5, 6]. Недоліком екстракції органічними розчинниками (бензин, хлороформ, діетиловий етер, гексан) є їх леткість та токсичність; сорбції на полістирендивінілбензенових дисках - необхідність проведення додаткової стадії модифікації сорбенту органічним реагентом. Найбільш близьким до пропонованого за технічною суттю та результатами, що досягаються, є сорбційно-спектроскопічний спосіб [6]. Цей спосіб ґрунтується на концентруванні з розчину при рН 5,0 йоду у формі І2 на полістирендивінілбензенових дисках, модифікованих полівінілпіролідоном, з наступним фотометруванням аналіту на поверхні диска при 420 нм. 3 3 Межа визначення становить 0,1 мг/дм (1 мкг при об'ємі проби 10 см ) при точності визначення 9,7 % (Р=0,95; n=5). До недоліків відомого способу можна віднести: недостатню відтворюваність, що обумовлена частковим вимиванням водою полівінілпіролідону з поверхні полістирендивінілбензенових дисків, гідролітичним диспропорціонуванням йоду при рН >3 та частковою сублімацією його з поверхні сорбенту; трудомісткість і тривалість, що обумовлені двостадійністю способу внаслідок необхідності попереднього імпрегнування на поверхню полістирендивінілбензенових дисків органічного реагенту полівінілпіролідону з середовища токсичного водно-метанольного (1:1) розчину. В основу винаходу поставлено задачу підвищення відтворюваності, зниження трудомісткості і тривалості визначення. Це досягається за рахунок сорбції йоду у формі І 2 пінополіуретаном (випускається промисловістю під торговою маркою "поролон") з наступним фотометруванням 3 аналіту на поверхні сорбенту при 360 нм, що забезпечує межу визначення 0,05 мг/дм (0,5 мкг 3 при об'ємі проби 10 см ) при точності 6 %. Поставлена задача вирішується тим, що в способі визначення йоду у воді йод сорбують при рН 1-3 пінополіуретаном на основі поліетерів та визначають фотометруванням аналіту на поверхні сорбенту. Відмінними ознаками способу, що заявляється, є сорбція йоду з водних розчинів при рН 1-3 на пінополіуретані на основі поліетерів. В основу пропонованого способу визначення йоду у воді покладено виявлений ефект кількісної сорбції слідових кількостей молекулярного йоду зі кислого середовища пінополіуретаном на основі поліетерів та міцного утримання молекулярного йоду згаданим сорбентом. Інтервал кислотності, що заявляється, забезпечує кількісну сорбцію з водних розчинів молекулярного йоду на пінополіуретані на основі поліетерів, що дозволяє за рахунок високої спорідненості сорбенту до аналіту досягти вищої чутливості і точності, одностадійності та усунути сублімацію йоду з поверхні сорбенту. Слід відзначити, що тільки у разі використання, як сорбенту, пінополіуретану на основі поліетерів, що характеризується вищою спорідненістю до йоду порівняно з пінополіуретаном на основі поліестерів, досягається висока чутливість та точність визначення завдяки усуненню сублімації йоду з поверхні сорбенту. Порівняно з прототипом [6] пропонований спосіб дає можливість знизити межу визначення з 3 3 0,1 мкг І2/см (1 мкг І2) при точності 9,7 % до 0,05 мкг І2/см (0,5 мкг І2) при точності 6,0 %. Пропонований спосіб є одностадійним (не потребує попереднього імпрегнування органічного реагенту полівінілпіролідону в сорбент із середовища токсичного водно-метанольного розчину), усуває сублімацію молекулярного йоду з поверхні сорбенту. Останнє надає можливість вимірювати аналітичний сигнал навіть через кілька годин після концентрування, а отже, за необхідності, здійснювати позалабораторне концентрування з наступною доставкою концентрату в лабораторію для вимірювання аналітичного сигналу (таблиця 1). 1 UA 103832 C2 Таблиця 1 Переваги запропонованого способу порівняно з відомим [6] Параметр Межа визначення Точність визначення Пропонований спосіб 3 0,05 мкг І2/см Відомий спосіб [6] 3 0,1 мкг І2/см 6,0 % 9,7 % Дві: 1 - імпрегнування органічного реагенту в сорбент; 2 - сорбція аналіту Використання токсичного водноЕкологічність метанольного (1:1) розчину для Використання лише водних розчинів способу імпрегнування полівінілпіролідону на поверхню сорбенту Впродовж одного тижня втрата Сублімація І2 з поверхні сорбенту аналіту з поверхні сорбенту помітна через кілька секунд, що Сублімація І2 з становить 2,5 %, що надає вимагає вимірювання аналітичного поверхні сорбенту можливість після сорбції I2 сигналу впродовж 2 с після вимірювати аналітичний сигнал в проведення стадії сорбції зручний для оператора час Кількість стадій способу Одна: сорбція аналіту 3 5 10 15 20 25 30 35 Спосіб реалізується наступним чином. У нижній частині медичного шприца на 10 см закріплюють таблетку пінополіуретану діаметром 15 мм, висотою 5 мм і масою - 0,025 г. Поршень шприца опускають вниз до упору, витискуючи при цьому повітря з сорбенту. Далі 3 впродовж 0,5 хв через сорбент у шприц втягують 10 см розчину з рН 1-3, що містить 0,5-50 мкг 3 молекулярного йоду (0,05-5 мкг/см ). Розчин відкидають, а сорбент виймають зі шприца, промивають дистильованою водою, віджимають між аркушами фільтрувального паперу і фотометрують методом твердофазної спектрофотометрії при 360 нм. Вміст молекулярного йоду розраховують за градуювальним графіком. Далі приклади уточнюють, але не обмежують даний винахід. 3 Приклад конкретного визначення. У нижній частині медичного шприца на 10 см закріплюють таблетку пінополіуретану діаметром 15 мм, висотою 5 мм і масою ~0,025 г. Поршень шприца опускають вниз до упору, витискуючи при цьому повітря з сорбенту. Далі 3 впродовж - 0,5 хв через сорбент у шприц втягують 10 см розчину з рН 2, що містить 25 мкг 3 молекулярного йоду (2,5 мкг/см ). Розчин відкидають, а сорбент виймають зі шприца, промивають дистильованою водою, віджимають між аркушами фільтрувального паперу і фотометрують методом твердофазної спектрофотометрії при 360 нм. Вміст молекулярного йоду розраховують за градуювальним графіком. Згідно з розрахунками з градуювального графіка відносна похибка визначення молекулярного йоду становить 6,0 % (Р=0,95; n=5). Знайдено (27±4,3) мкг йоду. Для побудови градуювального графіка виконують 7 дослідів з 7 таблетками сорбенту. Діють, 3 як у прикладі 1, лише через кожну таблетку сорбенту по черзі прокачують 10 см розчинів, що 3 містять 0; 0,05; 0,1; 0,5; 1,0; 2,5; 5,0 мг/дм (мкг/см) йоду, тобто 0; 0,5; 1; 5; 10; 25; 50 мкг 3 молекулярного йоду в 10 см відповідно. Далі діють, як у прикладі конкретного визначення. Параметри способу, що заявляються, для визначення йоду (рН сорбції 1-3, пінополіуретан на основі поліетерів) вибрано з умов, що забезпечують кількісну сорбцію слідових кількостей молекулярного йоду з води, що дозволяє досягти нижчої межі визначення і вищої точності визначення (табл. 2, приклади 1-3). Позамежне зниження рН сорбції молекулярного йоду до 0,5 призводить до підвищення межі визначення йоду до 0,6 мкг (табл. 2, приклад 4) внаслідок його часткового кислотного гідролізу. Позамежне збільшення рН сорбції йоду до 5 призводить до підвищення межі визначення йоду до 1 мкг (табл. 2, приклад 5) внаслідок його часткового лужного гідролізу. Заміна сорбенту пінополіуретану на основі поліетерів на сорбент пінополіуретан на основі поліестеру призводить до підвищення межі визначення йоду до 1 мкг при рН 2 (табл. 2, приклад 6) за рахунок погіршення сорбції йоду на даному типі матеріалу. 2 UA 103832 C2 Таблиця 2 Приклад 1 2 3 4 5 6** рН сорбції І2 на пінополіуретані на основі поліетерів 1 2 3 0,5 5 2 Межа визначення вмісту І2, мкг* 0,5 0,5 0,5 0,6 1 1 3 Примітки: *точність визначення не перевищує 6 %; об'єм проби, що аналізується, 10 см ; **сорбент - пінополіуретан на основі поліестерів. 5 10 15 Джерела інформації: 1. ГОСТ 23268.0-78-23268.18.78. Воды минеральные и питьевые лечебные, лечебностоловые и природные столовые. - М.: Издательство стандартов, 1985. 2. ДСТУ 4886.9:2007. Сіль кухонна. Визначення вмісту йоду. - К.: Видавництво стандартів, 2008. 3. ГОСТ 26185-84. п. 3.14. Водоросли морские и продукты их переработки. - М.: Издательство стандартов, 1985. 4. Марченко З. Фотометрический анализ. - М.: Наука, 1975. - 260 с. 5. Gazda D.B., Lipert R.J., Fritz J.S., Porter M.D. Investigation of the iodine-poly(vinylpyrrolidone) interaction employed in the determination of biocidal iodine by colorimetric solid-phase extraction // Analytica Chimica Acta. - 2004. - V. 510. - P. 241-247. 6. Arena M.P., Porter M.D., Fritz J.S. Rapid, specific determination of iodine and iodide by combined solid-phase extraction/diffuse reflectance spectroscopy // Anal. Chem. - 2002. - V. 74. - P. 185-190. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 20 Спосіб визначення молекулярного йоду у воді, що включає сорбційне концентрування та наступне фотометрування аналіту на сорбенті, який відрізняється тим, що сорбцію йоду здійснюють при рН водного розчину 1-3 на пінополіуретані на основі поліетерів. Комп’ютерна верстка А. Крулевський 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 3