Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Спосіб визначення заліза у водних розчинах електрохімічним методом, що включає вимірювання на електроді при заданому потенціалі, який відрізняється тим, що вимірювання виконують методом інверсійної хронопотенціометрії у пробах після мінералізації органічних речовин з наступним визначенням концентрації заліза за методом добавок на фоні 2М НСl за допомогою амальгованого срібного електрода та допоміжного хлорсрібного електрода при потенціалах концентрування заліза -1400±50 мВ та його інверсії в інтервалі від -950 до -650 мВ.

Текст

Реферат: Винахід належить до аналітичної хімії. Спосіб визначення заліза у водних розчинах здійснюють методом інверсійної хронопотенціометрії у пробах після мінералізації органічних речовин. Визначенням концентрації заліза виконують за методом добавок на фоні 2М НСl за допомогою амальгованого срібного електрода та допоміжного хлорсрібного електрода при потенціалах концентрування заліза -1400±50 мВ та його інверсії в інтервалі від -950 до -650 мВ. Спосіб використовується у необхідному для практики діапазоні вимірювань концентрації заліза від 1 до 3 1000 мкг/дм , причому межа абсолютної похибки вимірювання концентрації заліза С не перевищує ±0,3∙С за відносної похибки вимірювань до ±10 %. UA 110752 C2 (12) UA 110752 C2 UA 110752 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до аналітичної хімії водних систем і спрямований на розробку способів електрохімічного контролю параметрів природних і техногенних водних об'єктів навколишнього середовища за вмістом біогенних елементів та їх фонового моніторингу. Необхідність високоточного визначення концентрації заліза зумовлена діючими нормативами вмісту біогенного елемента Fe у воді, регламентованими для чистої води концентраціями менше 50 3 3 3 мкг/дм , для води джерел централізованого водопостачання від 50 мкг/дм до 2000 мкг/дм , для 3 води рибогосподарських підприємств ГДК 100-1000 мкг/дм , і у цьому діапазоні концентрацію заліза потрібно надійно вимірювати (ДСТУ 4808:2007 Джерела централізованого питного водопостачання. Гігієнічні та екологічні вимоги щодо якості води і правила вибирання. - К.: Держспоживстандарт України, 2007. - 36 с; Державні санітарні норми та правила" Гігієнічні вимоги до води питної, призначеної для споживання людиною" (ДСанПіН 2.2.4-171-10). Затверджено наказом Міністерства охорони здоров'я України від 12. 05. 2010, N 400. - Реєстр. 1 липня 2010 р. за N 452/17747; СОУ 05.01-37-385:2006 Води рибогосподарських підприємств. Загальні вимоги та норми. Введено 01.11.2007). Відомий спектрометричний метод визначення у воді заліза загального, який покладено у основу ряду стандартів (ИСО 6332:1988, СТ РК ИСО 6332-2008, ДСТУ ISO 6332:2003 Качество воды. Определение железа. Спектрометрический метод с применением 1.10-фенантролина; ГОСТ 27395-87 Метод определения подвижных соединений дву- и трехвалентного железа по Веригиной-Аринушкиной). Суть цього способу визначення заліза у вимірюванні світлопоглинання при 510 нм забарвленої (помаранчево-червоної) сполуки, що утворюється за реакцією 1,10-фенантроліну з залізом (II) при рН 3,5-5,5. Недоліки цього способу у тому, що його здійсненню можуть заважати мідь, кобальт, хром, цинк, нікель, вісмут, срібло, ртуть, ціаніди і сульфіди, які часто присутні у воді і їх потрібно попередньо видаляти або надійно маскувати, що ускладнить виконання вимірювань. Відомий також спосіб визначення заліза (III) в диметилформаміді або диметилацетаміді за допомогою полярографії змінного струму на фоні перхлорату літію та первинного розчинника мурашиної кислоти або оцтової кислоти заданої концентрації за висотою піку відновлення при Е = -1,20 В (Патент SU 994417 Способ определения железа / О.Я. Чеснокова, В.В. Богословский, А.В. Новиков. - Опубл. 07.02.83). При цьому недоліками такого способу вимірювання концентрації Fe (III) є необхідність видалення із зони вимірювання кисню (окисників) продуванням азотом, використання у якості фонових розчинів токсичних органічних речовин, недостатня чутливість і точність аналізу. Найбільш близьким за хімічною суттю і досягнутим результатом до винаходу, що передбачається, є інверсійно-вольтамперометричне визначення заліза загального (ГОСТ Р 51823-2001 Алкогольная продукция и сырье для ее производства. Метод инверсионновольтамперометрического определения содержания кадмия, свинца, цинка, меди, мышьяка, ртути, железа и общего диоксида серы. - М.: Госстандарт России. - Введен 05.11.2001 г., № 452-ст.). За цією методикою діапазон вимірювання масових концентрацій заліза складає від 30 до 3 10000 мкг/дм . Методика заснована на інверсійно-вольтамперометричному вимірюванні у азотнокислому розчині мінералізату проби на фоні триетаноламіну з добавкою гідроксиду натрію і нітрату ртуті (II) електроактивної форми заліза із степенем окислення 3+; електронакопичення проводять на вуглецевоситаловому або золотографітовому електродах при потенціалі -0,7 або -1,0 В; потенціал аналітичного сигналу піку заліза реєструють при - 0,10 або 0,15 В. За цією методикою вимірювання встановлений норматив відносної похибка результатів визначення заліза ±16 %. Недоліком прототипу стосовно способу, що заявляється, є: - використання реагенту концентрування заліза - триетаноламіну з добавкою гідроксиду натрію і нітрату ртуті (II), які, як проміжний ланцюг реакції відновлення, можуть бути причиною зростання похибки вимірювань; - оскільки у вольтамперометричному методі із золотографітовим вимірювальним електродом відбувається постійнострумове розвертання потенціалу, то диференційний метод не дозволяє повною мірою запобігати небажаним для аналізу супутніх ефектів як адсорбційні явища і утворення "передхвилі"; - ускладнення методики вимірювання заліза внаслідок необхідності контролю наявності кисню в пробі, який потрібно видаляти продування розчину інертним газом під час процесу накопичення на електроді або додавати відновники для його зв'язування; - занадто висока похибка вимірювань; - необхідність розширення нижньої межі концентраційного діапазону вимірювання загального заліза, особливо для питних очищених вод. 1 UA 110752 C2 5 10 В основу винаходу поставлена задача створити спосіб визначення масової концентрації заліза загального методом інверсійної хронопотенціометрії у водному розчині (пробах води різного природного і техногенного походження) у необхідному для практики діапазоні від 1 3 3 мкг/дм до 1000 мкг/дм з відносною сумарною похибкою вимірювання не більше ± 10 %. Поставлена задача вирішується тим, що інверсійно-хронопотенціометричне визначення заліза у пробах води або промислових водних розчинах виконують після їх випаровування і 3 мінералізації органічних речовин азотною кислотою з густиною 1,4 г/см та 30 %-ним пероксидом водню, розчинення мінералізату у розчині 2М НСl з наступним вимірюванням концентрації заліза за методом добавок на твердому срібному електроді, покритому амальгамою, з допоміжним хлорсрібним електродом при заданих електрохімічних параметрах вимірювання заліза. Порядок виконання вимірювання концентрації заліза наступний: - аналізують контрольний (фоновий) розчин, одержаний аналогічно до приготування проб води для аналізу з використанням як проби бідистильованої води, та визначають час інверсії ф ; 15 - аналізують пробу досліджуваного розчину (мінералізат + 2М НСl) та визначають час інверсії проби  п ; 3+ - у пробу вносять добавку стандартного розчину іонів Fe (одну або декілька добавок) з 3 концентрацією заліза відповідно 100,0; 10,0; 1,0 та 0,1 мкг/см , одержаних шляхом розведення розчином 2М НСl стандартного зразку розчину іонів заліза (ДСЗУ 022.19-96) та визначають час 20 інверсії проби з добавкою  д . За одержаними значеннями часу інверсії контрольного (фонового) розчину, проби 3+ досліджуваного розчину (мінералізату) та проби з добавкою стандартного розчину іонів Fe розраховують масову концентрацію заліза у досліджуваному розчині за формулою: C  k m 25 30 35 40 п  ф  д  п , 3+ 3 де С - концентрація Fe в г/дм ; k - коефіцієнт переведення значень концентрації розчину 3 електролізера у відповідні значення концентрації проби води в 1/дм ; m - маса добавки 3+ стандартного зразку розчину іонів Fe в г. Приклад 1. Визначення масової концентрації Fe у модельних розчинах. Для цього готують 3 модельні розчини з концентрацією Fe 1,0; 0,1; 0,01; 0,001 мкг/см , шляхом додавання у фоновий розчин 2М НСl відповідної кількості стандартного розчину заліза. Для виконання вимірювань індикаторний електрод (твердий срібний електрод) покривають амальгамою, порівняльний електрод (хлорсрібний електрод) заповнюють розчином 2М НСl і занурюють їх у розчин електролізера, встановлений на магнітну мішалку. Проводять вимірювання при таких параметрах: потенціал регенерації +0,02 В; потенціал концентрування -1400±50 мВ; час концентрування залежить від очікуваної концентрації та знаходиться у діапазоні від 15 с до 210 с; діапазон потенціалу інверсії від -950 до -650 мВ; час інверсії іонів заліза визначають за одержаною потенціограмою у діапазоні вказаних потенціалів. За одержаним значенням часу інверсії фону, проби та проби з добавкою виконують обробку результатів вимірювання. У табл. 1 наведені результати вимірювання концентрації заліза, відносні похибки для п'ятикратних вимірювань в інтервалі концентрації елементу у розчині від 3 0,001 до 1 мкг/см . Таблиця 1 Похибки вимірювань концентрації заліза у модельних розчинах Параметри вимірювань показники концентрація Fe у розчині 1,0 Задана і виміряна концентрації 0,1 елемента у модельному розчині, 0,01 3 мкг/см 0,001 Відносна похибка вимірювань % 45 Знайдено Fe за результатами вимірювань 1,078 0,106 0,0093 0,00094 6,2-7,8 За результатами досліджень, наведеними в прикладі 1, встановлено, що межа абсолютної похибки вимірювання концентрації Fe (С) не перевищує ±0,3∙С, а відносна похибка вимірювань 2 UA 110752 C2 5 в залежності від концентрації коливається від 6,2 до 7,8 %. Це свідчить, що спосіб визначення масової концентрації заліза за розробленою методикою виконання вимірювань методом інверсійної хронопотенціометрії у водних розчинах може використовуватись у широкому 3 діапазоні концентрацій заліза від 1 до 1000 мкг/дм із прогнозованою точністю. Приклад 2. У пробі природної води визначали вміст Fe методом інверсійної хронопотенціометрії, як описано в Прикладі 1, та порівнювали з результатами аналізу, одержаними за методом атомно-абсорбційної спектроскопії (ГОСТ Р 51309-99 Вода питьевая. Определение содержания элементов методами атомной спектрометрии. - М.: Госстандарт России. - 20 с). Результати вимірювань наведено у табл. 2. 10 Таблиця 2 Порівняння результатів вимірювання концентрації Fe у воді різними методами аналізу 3 Методи аналізу Атомно-абсорбційний аналіз Інверсійна хронопотенціометрія 15 20 25 Результати вимірювання концентрації Сr, мкг/см проба 1 проба 2 проба 3 середнє значення 0,435 0,418 0,448 0,434±0,015 0,385 0,378 0,390 0,384±0,006 За прикладом 2 встановлено співпадіння концентрації Fe у зразках природної води, одержаних різними методами аналізу, з різницею результатів вимірювання в межах ±10 %. При необхідності для досягнення заданої точності вимірювання масової концентрації заліза у пробі води потрібно: - розбавити мінералізат проби розчином 2М НСl та повторити вимірювання концентрації заліза, якщо результати вимірювання концентрації у мінералізаті проби значно перевищують 3 значення 1 мкг/см ; - попередньо сконцентрувати пробу, для чого збільшити початковий об'єм фільтрату проби 3 води (100 см ), та повторити вимірювання концентрації заліза, якщо результати вимірювання 3 концентрації Fe у мінералізаті проби менші значення 0,001 мкг/см . Запропонований спосіб визначення заліза методом інверсійної хронопотенціометрії у пробах води різного походження може використовуватись у необхідному діапазоні вимірювань 3 3 для джерел природної води та стічної води від 0,001 мг/дм до 1 мг/дм з відносною похибкою вимірювання концентрації заліза, що не перевищує ±10 %. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 30 Спосіб визначення заліза у водних розчинах електрохімічним методом, що включає вимірювання на електроді при заданому потенціалі, який відрізняється тим, що вимірювання виконують методом інверсійної хронопотенціометрії у пробах після мінералізації органічних речовин з наступним визначенням концентрації заліза за методом добавок на фоні 2М НСl за допомогою амальгованого срібного електрода та допоміжного хлорсрібного електрода при потенціалах концентрування заліза -1400±50 мВ та його інверсії в інтервалі від -950 до -650 мВ. 35 Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3

Дивитися

Додаткова інформація

Автори англійською

Kopilevych Volodymyr Abramovych, Syrovtsev Ihor Viktorovych, Halimova Valentyna Mykhailivna

Автори російською

Копилевич Владимир Абрамович, Суровцев Игорь Викторович, Галимова Валентина Михайловна

МПК / Мітки

МПК: G01N 27/48, G01N 33/20, C01G 49/00, G01N 33/18

Мітки: розчинах, водних, заліза, спосіб, визначення

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/5-110752-sposib-viznachennya-zaliza-u-vodnikh-rozchinakh.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб визначення заліза у водних розчинах</a>

Подібні патенти