Спосіб визначення перхлорату

Спосіб визначення перхлорату, що включає одержання іонного асоціату перхлорату з катіонним барвником кристалічним фіолетовим та подальшу екстракцію іонного асоціату органічним розчинником, який відрізняється тим, що як органічний розчинник беруть бензол, іонний асоціат з екстракту концентрують на мембранному нітроцелюлозному фільтрі, а перхлорат визначають методом спектроскопії дифузного відбиття. (19) (21) a200505958 (22) 17.06.2005 (24) 15.12.2006 (46) 15.12.2006, Бюл. № 12, 2006 р. (72) Гончарук Владислав Володимирович, Кущевська Ніна Федорівна, Зуй Олег Вікторович, Доленко Світлана Олександрівна, Кочетков Сергій Вікторович (73) ІНСТИТУТ КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ ТА ХІМІЇ ВОДИ ІМ. А.В. ДУМАНСЬКОГО НАЦІОНАЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ НАУК УКРАЇНИ (56) SU 710917, A1, 25.01.80 3 77592 4 перхлорату, перемішують, переносять в ділильну В основу винаходу поставлено завдання розворонку об'ємом 100 см3, і екстрагують п'ять хвиробити фотометричний спосіб визначення перхлолин 10 см3 бензолу. Після розшарування водної та рату, що базується на одержанні неводного ексторганічної фаз екстракт фотометрують на лабораракту іонного асоціату перхлорату з катіонним торному фотоелектроколориметрі ФЕК-56 М при барвником кристалічним фіолетовим, в якому довжині хвилі 619 нм в кюветі довжиною 1 см . По одержання бензольного екстракту іонного графіку залежності світлопоглинання бензольного асоціату, проведення концентрування зазначеного екстракту від концентрації перхлорату визначають іонного асоціату на поверхні нітроцелюлозного концентрацію перхлорату в пробі; Нижня межа мембранного фільтру та визначення перхлорату визначення - 12 мкг/дм3 перхлорату. Час аналізу 7методом спектрофотометрії дифузного відбиття 10 хвилин. забезпечило б суттєве зниження нижньої межі В матеріалах [2] не відображена селективність визначення перхлорату в ґрунтових та поверхнеспособу. Відомо, що основними аніонними компових водах, підвищення селективності відносно нентами природних вод є хлорид, сульфат, основних заважаючих супутніх іонів природних вод гідрокарбонат, нітрат та йодид. Тому нами вивчено (нітрати, йодиди) та скорочення затрат часу. вплив цих компонетів на визначення перхлорату. Для вирішення поставленої задачі запропоноЯк встановлено нами, визначенню перхлорату ваний спосіб визначення перхлорату, що включає способом [2] заважають 10000-кратні надлишки одержання іонного асоціату перхлорату з карбонатів та сульфатів, 1000-кратні надлишки кристалічним фіолетовим та подальшу його хлоридів, 4-х кратні надлишки нітратів та йодиди в екстракцію органічним розчинником, в якому, кількостях менших за перхлорати. згідно з винаходом, як органічний розчинник викоТаким чином, недоліками способу [2] є його ристовують бензол, іонний асоціат з екстракту недостатньо низька нижня межа визначення і неконцентрують на мембранному нітроцелюлозному висока селективність по відношенню до нітрат- та фільтрі і перхлорат визначають методом йодид-іонів при визначенні перхлорату. спектроскопії дифузного відбиття. Найбільш близьким аналогом до винаходу за Відмінними ознаками запропонованого спосотехнічною сутністю та результатом, що бу визначення перхлорату є екстракція іонного досягається, є спосіб визначення перхлорату, суть асоціату перхлорату з кристалічним фіолетовим якого полягає в утворенні іонної пари перхлорату з бензолом, прийом концентрування зазначеного барвником кристалічним фіолетовим, екстракції іонного асоціату з органічного екстракту на мемотриманого іонного асоціату хлорбензолом і бранному нітроцелюлозному фільтрі та реєстрація фотометруванні інтенсивності забарвлення одераналітичного сигналу методом спектроскопії дижаного хлорбензольного екстракту [2, табл. 3, ряфузного відбиття. док 1] [3]. Спосіб використовують для визначення Концентрування іонного асоціату з бензольноперхлорату у модельних водних розчинах. го екстракту забезпечує утворення яскраво заСпосіб [3] реалізується наступним чином. В барвленого тонкого шару на мембранному мірну колбу на 25 см3 вносять 2,0 см3 1·10-3 нітроцелюлозному фільтрі, що значно збільшує моль/дм3 кристалічного фіолетового, додають 20 коефіцієнт концентрування самого перхлорату. Це, см3 модельного розчину, що містить 11-800 в свою чергу, забезпечує високочутливе детектумкг/дм3 перхлорату, доводять дистильованою вовання методом спектроскопії дифузного відбиття. дою до мітки, перемішують. Переносять одержаВ результаті значно знижується нижня межа виний розчин в ділильну воронку, додають 10 см3 значення перхлорату - до 0,5 мкг/дм3 перхлорату, хлорбензолу і екстрагують 5 хвилин. Відставляють що в 20 разів менше, ніж в [3]. Як нами встановледілильну воронку на 30 хвилин для розшарування но, одержаний результат досягається при водної та органічної фаз. Переносять органічний використанні тільки нітроцелюлозного мембранноекстракт в 1-см кювету і фотометрують на го фільтру. При цьому слід відзначити, що фотоелектроколориметрі при довжині хвилі 595 нм зазначені операції запропонованого способу, повідносно хлорбензольного екстракту контрольного перше, сприяють суттєвому відокремленню завадосліду. За градуювальним графіком визначають жаючих речовин від бензольного екстракту, що концентрацію перхлорату в пробі. Нижня межа підвищує селективність визначення перхлорату, а визначення 11 мкг/дм3 перхлорату. Час аналізу 40 по-друге, не потребують значного часу на хвилин. реалізацію, що призводить до скорочення В матеріалах [3] не відображена селективність тривалості аналізу (5-7 хвилин). способу. Як нами встановлено, визначенню перТаким чином, сукупність суттєвих ознак спосохлорату заважають 10000-кратні надлишки бу, що заявляється, є необхідною і достатньою карбонатів та сульфатів, 1000-кратні надлишки для досягнення технічного результату, який хлоридів, нітрати у рівних з перхлоратом забезпечується винаходом, - зниження нижньої кількостях, а йодид-іони заважають у кількостях, в межі визначення перхлорату до 0,5 мкг/дм3 пер10 разів менших за перхлорати. хлорату, підвищення селективності (визначенню Таким чином, основними недоліками відомого не заважають 100-кратні надлишки нітрату та 10способу [3] є досить висока нижня межа визначенкратні надлишки йодиду) та скорочення витрат ня і незначна по відношенню до нітратів та йодидів часу на аналіз (5-7 хвилин) при визначенні перселективність, що не дозволяє надійно проводити хлорату в ґрунтових та поверхневих водах. аналіз ґрунтових та поверхневих вод. Крім того, Спосіб реалізується наступним чином. даний спосіб характеризується значними витратаАналізували модельні розчини та поверхневі і ми часу (40 хв.). ґрунтові води, що містять перхлорат-іони (0,5-10 5 77592 6 мкг/дм3). В ділильну воронку вносять барвник Слід відзначити, що аналізом цього ж моделькристалічний фіолетовий, аліквоту аналізованої ного розчину відомим способом [3] перхлорат не води і органічний розчинник бензол. Здійснюють виявлено через недостатню чутливість способу екстракцію перхлорату у вигляді іонного асоціату з [3]. кристалічним фіолетовим. Після розшарування Приклад 2. Визначення концентрації перхло3 водної і органічної фаз бензольний екстракт рату в модельному розчині, що містить 5 мкг/дм фільтрують через нітроцелюлозний мембранний перхлорату. фільтр за допомогою воронки Бюхнера і водоПроводять ті ж операції і використовують ті струменевого насосу. Вимірюють інтенсивність самі розчини, що і в прикладі 1, але в модельний дифузного відбиття фільтру на приладі Spekol-11 розчин вводять 5 мкг/дм3 перхлорату. при довжині хвилі 610 нм. Порівнюють одержану В аналізованому розчині знайдено 5,0±0,1 інтенсивність дифузного відбиття з градуювальним мкг/дм3 перхлорату (n=5; Р=0,95), відносна похибграфіком, одержаним за таких же умов для проб ка визначення становить 2,4%. Затрати часу на дистильованої води з відомим вмістом перхлорату аналіз складають 5 хвилин. (0; 0,5; 1,0; 2,0; 5,0; 10,0 мкг/дм3 перхлорату). При визначенні перхлорату у цьому ж розчині Спосіб, що заявляється можна реалізувати в відомим способом [3] перхлорат не виявлено чепольових умовах. Для цього проводять всі рез недостатню чутливість способу [3]. операції, як вказано вище, аж до розшарування Приклад 3. Визначення концентрації перхловодної і органічної фаз. Концентрування перхлорату в модельному розчині, що містить 10 мкг/дм3 рату у вигляді іонного асоціату на мембранному перхлорату. фільтрі здійснюють за допомогою шприца з насадПроводять ті ж операції і використовують ті кою-фільтроутримувачем. Порівнюють забарвленсамі розчини, що і в прикладі 1, але в модельний ня одержаного концентрату зі шкалою стандартів, розчин вводять 10 мкг/дм3 перхлорату. підготовленою заздалегідь і одержаною за таких В аналізованому розчині знайдено 10,0±0,3 же умов для проб дистильованої води з відомим мкг/дм3 перхлорату (n=5; Р=0,95), відносна похибвмістом перхлорату. Герметизована шкала ка визначення становить 3,0%. Затрати часу на стандартів придатна для вживання протягом щоаналіз складають 5 хвилин. найменше трьох місяців за умови зберігання в При визначенні перхлорату у цьому ж розчині темряві. відомим способом [3], знайдено 10,0±1,5 мкг/дм3 Реалізація способу, що заявляється, перхлорату, відносна похибка визначення станозабезпечує низьку нижню межу визначення первить 15%. Затрати часу на проведення визначення хлорату (0,5 мкг/дм3) при тривалості аналізу 5-7 способом [3] - 42 хвилини. хвилин. Визначенню не заважають 100-кратні надПриклад 4. Визначення вмісту перхлорату у лишки нітрату та 10-кратні надлишки йодиду. річковій воді. Характеристика реагентів і приладів/ Проводять ті ж операції і використовують ті - Натрій хлорнокислий (перхлорат натрію), ТУ самі розчини, що і в прикладі 1. 6-09-3582, "ч". В річковій воді виявлено 0,62±0,06 мкг/дм3 - Кристалічний фіолетовий, МРТУ 6-09-5924перхлорату (n=5; Р=0,95), відносна похибка визна69, ч.д.а. чення становить 9,7%. Затрати часу на аналіз - Бензол, ГОСТ 5955-75, ч.д.а. складають 5 хвилин. - Прилад "Spekol-11" (Carl Zeiss, Йєна, При визначенні перхлорату у цій же воді Німеччина) з приставкою для вимірювання відомим способом [3] перхлорат не виявлено чеінтенсивності дифузного відбиття типу R d/0. рез недостатню чутливість способу [3]. - Фільтри мембранні нітроцелюлозні типу АА Приклад 5. Визначення вмісту перхлорату у виробництва корпорації Мillіроrе. річковій воді, в яку додано 5 мкг/дм3 перхлорату. - Вода дистильована, ГОСТ 6700-72. Проводять ті ж операції і використовують ті Приклади реалізації способу за винаходом. самі розчини, що і в прикладі 1, за винятком того, Приклад 1. Визначення концентрації перхлощо до річкової води додають 5 мкг/дм3 перхлора3 рату в модельному розчині, що містить 0,5 мкг/дм ту. перхлорату. Знайдено 5,60±0,24 мкг/дм3 перхлорату, 3 Для цього до 100 см модельного розчину довідносна похибка визначення становить 4,2%. Задають 20 см3 1·10-3 моль/дм3 розчину трати часу - 6 хвилин. кристалічного фіолетового, перемішують, переноСлід відзначити, що аналізом цієї ж води сять в ділильну воронку об'ємом 250 дм3 і додають відомим способом [3] перхлорату не виявлено 20 см3 бензолу. Ділильну воронку закривають і через недостатню чутливість способу [3]. екстрагують перхлорат протягом 2 хвилин. Після Приклад 6. Визначення вмісту перхлорату в розшарування водної і органічної фаз бензольний ґрунтовій воді. екстракт фільтрують через нітроцелюлозний мемПроводять ті ж операції і використовують ті бранний фільтр, наприклад, з розміром пор 0,8 самі розчини реагентів, що і в прикладі 1. 3 мкм. Вимірюють інтенсивність дифузного відбиття Знайдено 1,7±0,1 мкг/дм перхлорату, забарвленого фільтру на приладі "Spekol-11". відносна похибка визначення становить 7,0%. ЗаВміст перхлорату у модельному розчині витрати часу на проведення визначення - 6 хвилин. значають по градуювальному графіку. В Слід відзначити, що аналізом цієї ж води аналізованому розчині знайдено 0,54±0,05 мкг/дм3 відомим способом [3] перхлорату не виявлено перхлорату (n=5; P=0,95), точність 9,1%. Затрати через недостатню чутливість способу [3]. часу на аналіз складають 5 хвилин. 7 77592 8 Приклад 7. Визначення вмісту перхлорату у Знайдено 6,8±0,2 мкг/дм3 перхлорату, 3 ґрунтовій воді, в яку додано 5 мкг/дм перхлорату. відносна похибка визначення становить 3,1%. ЗаПроводять ті ж операції і використовують ті трати часу - 6 хвилин. самі розчини, що і в прикладі 1, за винятком того, Слід відзначити, що аналізом цієї ж води що до ґрунтової води додають 5 мкг/дм3 перхлоравідомим способом [3] перхлорату не виявлено ту. через недостатню чутливість способу [3]. Таблиця 1 Приклад № 1 2 3 4 5 6 7 Тип води Модельні розчини Річкова вода Ґрунтова вода Введено перхлоратів, мкг/дм3 0,5 5,0 10,0 0 5,0 0 5,0 Знайдено перхлорату, мкг/л 0,54±0,05 5,01±0,12 10,0±0,30 0,62±0,06 5,61±0,16 1,73±0,10 6,80±0,20 Відносна похибка визначення, % 9,1 2,4 3,0 9,7 2,9 5,9 2,9 (n=5; P=0,95) Дані, одержані за прикладами 1-7, наведені в таблиці 1. З розглянутих прикладів 1-7 видно, що через високу нижню межу визначення відомого способу [3], у порівнянні із заявлюваним, перхлорат у прикладах 1, 2, 4-7 не виявлений; способом [3] перхлорат виявлений лише в модельному розчині з високим вмістом перхлорату (приклад 3). При цьому затрати часу на визначення перхлорату за винаходом суттєво менші, ніж за відомим способом. Для визначення селективності способу, що заявляється, були проведені досліди по впливу основних аніонів річкових і ґрунтових вод на правильність визначення перхлорату. Дані представлені в таблиці 2,приклади 1-13. Правильність визначення являє собою ступінь близькості між отриманим результатом та істинним значенням, яка обумовлена в основному систематичною похибкою. Систематична похибка є різницею між математично очікуваним та істинним значенням. Систематична похибка, віднесена до істинного значення, є відносною систематичною похибкою, яка може виражатися у відсотках Причому чим менший відсоток відносної систематичної похибки, тим правильність визначення вища [Журнал аналитической химии. - 1998. - Т. 53, № 9. - с. 999-1008] [4]. Таблиця 2 Приклад № 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Введено аніонів, Введено мг/дм3 перхлоратів, мкг/дм3 SО421000 5,0 10000 НСО31000 5,0 10000 СІ500 1000 5,0 1500 NO3250 500 5,0 750 I10 50 5,0 100 Знайдено перхлорату, мкг/дм3 Відносна систематична похибка, % 5,03±0,13 5,70±0,14 0,6 14,0 4,97±0,11 5,55±0,13 0,6 11,0 4,95±0,12 5,32±0,14 6,03±0,16 1,0 6,4 20,6 5,08±0,13 5,13±0,12 7,31±0,22 1,6 2,6 46,2 5,05±0,14 5,14±0,15 6,40±0,19 1,0 2,8 28 (n=5; P=0,95) За даними таблиці 1 точність визначення 5 мкг/дм3 перхлорату в модельному розчині (приклад 2) становить 2,4%. Заважаючий аніон не впливає на визначення перхлорату, якщо відносна систематична похибка визначення перхлорату не перевищує 2,4%. Таким чином, дані таблиці 2 показують, що визначенню перхлорату не заважають великі надміри сульфат-, гідрокарбонат- та хлорид 9 77592 10 іонів (відносна систематична похибка визначення що значно перевищує селективність відомого споперхлорату не перевищує 2,4%), а при 100собу [3]. кратному надлишку нітрату та 10-кратному надПереваги запропонованого способу визначенлишку йодиду починає проявлятись вплив вказаня перхлорату відносно відомого способу [3] них іонів на правильність визначення пехлорату відображені в таблиці 3, де представлені (відносна систематична похибка визначення перпорівняльні дані по нижній межі визначення, по хлорату перевищує 2,4%). селективності і тривалості аналізу. Таким чином, запропонований спосіб характеризується досить високою селективністю, Таблиця 3 Запропонований спосіб Межа визначення, Заважаючі кратні мкг/дм3 кількості іонів 0,5 NO3-: 100 І-: 10 Час аналізу, хв. 5-6 Як видно з таблиці 3, реалізація запропонованого способу забезпечує: 1) нижню межу визначення перхлорату на рівні 0,5 мкг/дм3, що значно нижче (в 20 разів) межі визначення за способом [3]. 2) підвищення селективності, що характеризується збільшенням кратності надлишків йодиду і нітрату по відношенню до перхлорату, які не заважають його визначенню, в 100 разів. 3) значне зменшення тривалості аналізу з 4550 хвилин до 5-6 хвилин, тобто в 8-9 разів. Слід відмітити, що: 1. Запропонований спосіб забезпечує високу точність визначення перхлорату (2,4-9,1%) в широкому діапазоні концентрацій (0,5-10 мкг/дм3) при визначенні в річкових і ґрунтових водах. Комп’ютерна верстка М. Клюкін Межа визначення, мг/дм3 11 Спосіб [3] Заважаючі кратні кількості іонів NO3-: 1,0 І-: 0,1 Час аналізу, хв. 45-50 2. Достоїнством заявлюваного способу є зниження трудомісткості за рахунок використання простого устаткування (шприц), яке одночасно дозволяє проводити аналіз у польових умовах, безпосередньо на місці відбору проб, що значно підвищує надійність отримуваних результатів завдяки виключенню можливості зміни складу проб при транспортуванні. 3. Завдяки низькій нижній межі визначення перхлорату і достатньо високій селективності спосіб може бути застосований без зміни умов проведення визначення для аналізу вод, що є дуже відмінними за складом макрота мікрокомпонентів, без концентрування цих вод. 4. Спосіб простий і може виконуватися лаборантами. 5. Спосіб може використовуватися в польових умовах. 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