Спосіб визначення силіцію у водному середовищі

1. Спосіб визначення силіцію у водному середовищі, що включає одержання невідновленої силіцієво-молібденової гетерополікислоти, 3 концентрату [А.С. №1575111 СССР, МКИ G 01 N 31/22. Способ фотометрического определения кремния в деионизованной воде / Пилипенко А.Т., Терлецкая А.В., Богословская Т.А., Соломина В.В. - Опубл. 30.06.90, Бюл. №24] [2]. Спосіб використовують для визначення силіцію у дейонізованій воді. Спосіб [2] реалізується наступним чином. Беруть 200см3 аналізованого розчину, що містить 0,5-10мкг Si /дм3, вводять у колбу, додають 3,0см3 0,5Μ розчину сірчаної кислоти, 2,0см3 5% розчину молібдату амонію і залишають на 10 хвилин для утворення невідновленої силіцієво-молібденової ГПК. Далі в розчин додають 8,0см3 4,0Μ розчину сірчаної кислоти і 2,0см3 4% розчину аскорбінової кислоти для відновлення силіцієво-молібденової ГПК (утворення сині). Через 10 хвилин в розчин сині вносять 0,5см3 0,5% розчину цетилпіридиній хлориду (або аналогічної КПАР). Отриману суспензію фільтрують під вакуумом через мембранний фільтр і фільтр промивають водою (20-30см3). Вимірюють інтенсивність дифузного відбиття одержаного концентрату, що являє собою суміш молібдату КПАР з йонним асоціатом силіцієво-молібденової ГПК з КПАР [Пилипенко А.Т., Терлецкая А.В., Богословская Т.А. // Химия и технология воды. - 1990. - Т.12, №8. - С.723-726] [3]. Вміст силіцію визначають за градуювальним графіком, використовуючи залежність інтенсивності дифузного відбиття концентратів від концентрації силіцію. Чутливість становить 0,5мкг Si /дм3. Недоліком відомого способу [2] є недостатньо висока чутливість, особливо для аналізу вод високої чистоти, обумовлена присутністю у розчині надміру реагенту - молібдату амонію, який реагує з КПАР з утворенням нерозчинної солі. Остання реагує з аскорбіновою кислотою з утворенням сині і далі співосаджується з йонним асоціатом силіцієво-молібденової ГПК з КПАР на поверхні фільтра при фільтруванні. Надмір молібдату, так само, як і йонний асоціат силіцієво-молібденової ГПК з КПАР, утворює синє забарвлення при відновленні аскорбіновою кислотою, що підвищує величину контрольного досліду (інтенсивність синього забарвлення за відсутності силіцію) і таким чином знижує чутливість визначення силіцію.основу винаходу поставлене завдання В вдосконалити спосіб визначення силіцію у водному середовищі, що грунтується на спектроскопії дифузного відбиття, шляхом сорбційного концентрування на фільтрі йонного асоціату невідновленої силіцієво-молібденової ГПК з КПАР з подальшим відновленням концентрату до сині безпосередньо на фільтрі, що забезпечило б підвищення чутливості. Для вирішення поставленої задачі запропонований спосіб визначення силіцію у водному середовищі, що включає одержання невідновленої силіцієво-молібденової гетерополікислоти, введення аскорбінової кислоти, катіонної поверхнево-активної речовини, фільтрування, промивання водою і визначення концентрації силіцію, в якому, згідно з винаходом, в розчин невідновленої силіцієво-молібденової гетерополікислоти вводять розчин КПАР, 64597 4 отриману суспензію фільтрують, фільтр промивають водою, поверхню фільтра обробляють підкисленим розчином аскорбінової кислоти, одержаний концентрат витримують, промивають водою і визначають концентрацію силіцію шляхом вимірювання інтенсивності дифузного відбиття відновленого при витримці концентрату; причому, концентрат витримують протягом 9-15 хвилин. Нами показано, що концентрування отриманого йонного асоціату невідновленої силіцієво-молібденової ГПК з КПАР на паперовому фільтрі з наступним промиванням водою приводить до утворення твердої фази, що не містить надміру молібдату, яка при подальшій обробці підкисленим розчином аскорбінової кислоти утворює силіцієво-молібденову синь без домішки сині, обумовленої вільним молібдатом. Внаслідок цього чутливість визначення силіцію у воді підвищується до 0,3мкг Si /дм3. Таким чином, сукупність суттєвих ознак способу, що заявляється, є необхідною і достатньою для досягнення технічного результату, який забезпечується винаходом - підвищення чутливості визначення силіцію до 0,3мкг Si /дм3. Спосіб реалізується наступним чином. До 150см3 аналізованої води, що містить 0,3-14мкг Si /дм3, додають 1,2см3 1,0Μ розчину сірчаної кислоти і 0,1Μ розчин молібдату амонію до концентрації (1,0-1,5)x10-3 М. Розчин перемішують і відставляють на 15 хвилин для утворення невідновленої силіцієво-молібденової ГПК. Потім додають 1x10-3 Μ розчин цетилтриметиламоній броміду до концентрації (1,8-2,2)x10-5 М, суміш перемішують і отриману суспензію фільтрують через паперовий фільтр. Концентрат промивають 10см3 дистильованої води. На поверхню фільтра додають 1 краплину 4% розчину аскорбінової кислоти в 0,5Μ сірчаній кислоті і дають развинутись синьому забарвленню протягом 9-15 хвилин, далі відновлений при вказаній витримці концентрат промивають 10см3 дистильованої води. Вимірюють інтенсивність дифузного відбиття відновленого концентрату на приладі "Spekol-11" при довжині хвилі 640нм. Порівнюють інтенсивність дифузного відбиття відновленого концентрату з градуювальним графіком, одержаним в таких же умовах для проб дистильованої води з відомим вмістом силіцію (0; 0,3; Характеристика реагентів іSi /дм3). 0,5; 1,0; 2,0; 5,0; 10; 14мкг приладів Амоній молібденовокислий, ГОСТ 3765-78, ч.д.а. Сірчана кислота, ГОСТ 4204-77, х.ч. Натрію гексафторосилікат, ТУ 6-09-1461-76, ч.д.а. Цетилтриметиламоній бромід, ТУ 6-09-13-45275, ч. Аскорбінова кислота, фарм., ООО "Хімлаборреактив", м. Київ Вода дистильована, ГОСТ 6700-72, очищена від домішок повторною перегонкою в сталевому дистиляторі. Спектрофотометр "Spekol-11" (Німеччина) з приставкою для вимірювання інтенсивності дифузного відбиття. 5 Приклад 1. Визначення концентрації силіцію в модельному розчині, що містить 0,3мкг Si /дм3. Для цього до 150см3 модельного розчину додають 1.2см3 розчину сірчаної кислоти концентрації 1,0Μ і 1,95см3 розчину молібдату амонію концентрації 0,1Μ (концентрація 1,3x10-3 Μ в аналізованому розчині), перемішують і відставляють на 15 хвилин. Далі додають 3,0см3 1x10-3 Μ цетилтриметиламоній броміду (концентрація в аналізованому розчині становить 2,0x10-5 Μ), перемішують і отриману суспензію фільтрують через паперовий фільтр. Концентрат промивають 10см3 дистильованої води. На поверхню фільтра додають 1 краплину 4% розчину аскорбінової кислоти в 0,5Μ сірчаній кислоті і дають розвинутись синьому забарвленню протягом 9 хвилин, далі відновлений концентрат промивають 10см3 дистильованої води. Вимірюють інтенсивність дифузного відбиття відновленого концентрату на приладі "Spekol-11". Вміст силіцію у модельному розчині визначають за градуювальним графіком. В аналізованому розчині знайдено 0,32±0,03мкг Si /дм3 (n=5; Р=0,95, де n кількість паралельних дослідів, Ρ - довірча імовірність), відносна похибка визначення становить 9,4% (таблицящо приклад 1). цього ж Слід відзначити, 1, аналізом модельного розчину відомим методом [2] силіцію не виявлено через недостатню чутливість методу [2]. Приклад 2. Визначення вмісту силіцію у дейонізованій воді електронної промисловості. Проводять ті ж операції і використовують ті самі розчини сірчаної кислоти і молібдату, що і в прикладі 1. При цьому замість модельного розчину беруть 150см3 дейонізованої води електронної промисловості. Знайдено 0,94±0,08мкг Si /дм3 (n=5; P=0,95), відносна похибка визначення 64597 6 становить 8,5% (таблиця 2, приклад 2). Аналіз цієї ж дейонізованої води відомим методом [2] дав результат 0,92±0,09мкг Si /дм3 (n=5; P=0,95), відносна похибка визначення становить 9,8% (таблиця 2, приклад 7). Результати аналізу, одержані способом, що заявляється, і відомим способом [2], добре узгоджуються, що свідчить про їх правильність. Приклад 3. Визначення вмісту силіцію у конденсаті пари теплової електростанції. Проводять ті ж операції і використовують такі ж розчини сірчаної кислоти і молібдату, що і в прикладі 1. При цьому замість модельного розчину беруть 150см3 конденсату пари теплової електростанції. Знайдено 1,8±0,1мкг Si /дм3 (n=5; P=0,95), відносна похибка визначення становить 5,5% (таблиця 2, приклад 3). Аналіз цього ж конденсату пари відомим методом [2] дав результат 1,9±0,1мкг Si /дм3 (n=5; P=0,95), відносна похибка визначення становить 5,3% (таблиця 2, приклад 8). Результати аналізу, одержані способом, що заявляється, та відомим способом [2], добре узгоджуються, що свідчить про їх правильність. Експериментально встановлені значення концентрацій молібдату - (1,0-1,5)x10-3 Μ та КПАР - (1,8-2,2)x10-5 Μ в аналізованому розчині, необхідні для створення оптимальних умов утворення ГПК та йонного асоціату відповідно. Наведені концентрації забезпечують кількісне осадження йонного асоціату невідновленої силіцієво-молібденової ГПК з КПАР і відсутність співосадження молібдату КПАР на фільтрі при визначенні силіцію в широкому інтервалі його концентрацій (0,3-14мкг Si /дм3). Дані представлені в таблиці 1, приклади 1-18. 7 64597 8 9 Як випливає з даних таблиці 1, вибрані концентрації молібдату амонію та КПАР забезпечують високу чутливість і точність визначення силіцію в діапазоні 0,3-14мкг Si /дм3. Суттєвою ознакою заявлюваного способу є час витримування (9-15 хвилин) одержаного на фільтрі концентрату, при якому досягається повне його відновлення (розвиток синього забарвлення), що при збереженні решти умов визначення забезпечує високу чутливість і стабільність результатів в діапазоні визначуваних концентрацій силіцію 0,3-14мкг Si /дм3 (таблиця 1, приклади 118).При позамежному зниженні часу розвитку синьою забарвлення, що дорівнює, наприклад, 7 хвилинам, забарвлення розвивається не повністю, через це знижується чутливість визначення 64597 10 силіцію, внаслідок чого силіцій не виявлений у модельних розчинах (приклади 19, 20 таблиці 1) і виявлені на 49-52% занижені концентрації силіцію порівняно з введеними концентраціями (приклади 21, 22 таблиці 1). При позамежному підвищенні часу розвитку синього забарвлення, що дорівнює, наприклад, 18 хвилинам, створюються умови, при яких спостерігається надмірне посиніння концентрату, і внаслідок цього в модельних розчинах знаходять на 26-60% завищені концентрації силіцію (приклади 23-26 таблиці 1). В таблиці 2 наведені порівняльні дані визначення силіцію при різній його концентрації запропонованим способом і відомим способом [2]. 11 64597 Як видно з таблиці 2, реалізація запропонованого способу забезпечує високу точність (9,4-2,8%) визначення силіцію при його концентрації від 0,3мкг Si/дм3 (що відповідає чутливості способу) до 14мкг Si/дм3. Перевага запропонованого способу визначення силіцію у водному середовищі порівняно з відомим способом [2] полягає в тому, що реалізація запропонованого способу забезпечує підвищення чутливості визначення Комп’ютерна верстка І.Скворцова 12 силіцію порівняно зі способом [2] з 0,5мкг Si/дм3 до 0,3мкг Si/дм3, тобто в 1,7 рази. Це дозволяє визначати силіцій у водах з дуже низьким його вмістом. Перевагою запропонованого способу також є використання для концентрування паперових фільтрів, дешевших і доступніших, ніж мембранні фільтри, що використовуються у способі [2], які разом з тим забезпечують ефективне концентрування силіцію. 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