Спосіб визначення важких металів у розчинах

Реферат: Спосіб визначення важких металів в мінеральних водах виконують шляхом електротермічної атомно-абсорбційної спектрометрії. При цьому додатково готують пробу, в якій в досліджуваний зразок внесено стандартну добавку металу, що визначається. UA 87497 U (12) UA 87497 U UA 87497 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель належить до аналітичної хімії при визначенні важких металів у поверхневих та підземних водах. Відомий спосіб визначення свинцю [1] шляхом електротермічної атомізації з використанням як модифікатора суміші нітратів амонію та паладію, аскорбінової, лимонної та щавлевої кислот, оксалату амонію, трилону Б, фруктози, глюкози. Визначення елемента засновано на вимірюванні атомної абсорбції при випаровуванні аналізованої проби, введеної спільно з модифікатором, з внутрішньої поверхні графітової кювети, що нагрівається електрострумом. Проте недоліками такого способу є: трудомісткість, незадовільна відтворюваність результатів, значне скорочення часу роботи графітової трубки. Відомий спосіб визначення свинцю [2] шляхом електротермічної атомізації з використанням попереднього концентрування проби на катіоніті КУ-2-8 та на його модифікованих аналогах. Показано задовільну відтворюваність результатів тільки для мінеральних вод з мінералізацією 3 від 0,5 до 7,5 г/дм . Проте, розроблена сорбційно-атомно-абсорбційна методика передбачає спеціальну конструкцію атомізатора "піч в атмосфері повітря", що дозволяє аналітичну наважку (5 мг) повітряно-сухих зразків концентратів вносити в кратер графітової печі. Як найближчий аналог прийнятий спосіб визначення важких металів [3] в підземних та поверхневих водах шляхом атомно-абсорбційної спектрометрії з електротермічною атомізацією. Отримані розчини в об'ємі 20 мкл за допомогою автоматичного дозування вводять в графітову піч. Потім проводять термічну обробку за заданою програмою атомізації кожного металу. Визначення засноване на вимірюванні атомної абсорбції на резонансній спектральній лінії металу, що визначається в графітовій трубці, яка нагрівається електрострумом, при випаровуванні аналізованої проби з її внутрішньої поверхні. Пряме атомно-абсорбційне визначення низького вмісту важких металів в складних об'єктах, таких як мінеральні води, ускладнене через значний вплив супутніх макрокомпонентів, що зменшує точність і відтворюваність. Мірою правильності вимірювань може служити повнота визначення внесеної стандартної добавки металу. У випадках визначення міді, цинку та стронцію у мінеральних водах внесені добавки задовільно вимірюються з процентною мірою правильності 80-110 %. Визначення концентрації інших важких металів вимагає додаткової корекції результатів вимірювання. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалення способу визначення важких металів у розчинах шляхом електротермічної атомно-абсорбційної спектрометрії двох паралельних проб, одна з яких містить стандартну добавку металу з подальшою корекцією концентрації металу, що дозволить значно зменшити негативний вплив макрокомпонентного складу зразка, привести до зростання точності та збіжності результатів при визначенні важких металів у мінеральних водах та зробить спосіб універсальним. Поставлена задача вирішується тим, що у способі визначення важких металів у розчинах, який виконують шляхом електротермічної атомно-абсорбційної спектрометрії, згідно з корисною моделлю, додатково використовують як зразок пробу, в якій в досліджуваний зразок внесено стандартну добавку металу, що визначається, а результати вимірювань корегуються відповідно до міри правильності визначення внесеної стандартної добавки за формулою: Xпр  С доб , X X доб  Xпр де: 3 X пр - концентрація металу, яку знайдено у пробі, мкг/дм ; 3 X доб - концентрація металу, яку знайдено у пробі з добавкою, мкг/дм ; 3 С доб - концентрація добавки металу до проби, мкг/дм . Суть способу полягає у тому, що визначення металу проводять в однакових умовах для двох паралельних проб. До однієї з цих проб вносять стандартну добавку металу, який визначається, згідно з таблиця 1. Усі проби попередньо підкислюються 8 % азотною кислотою в 3 кількості 30 мкл на 1 см проби. 1 UA 87497 U Таблиця 1 3 Стандартні добавки до 1 см проби Метал Cd Pb V 5 Концентрація стандартного 3 зразка, мкг/дм . 2 1 10 . 3 1 10 . 4 1 10 Об'єм стандартного зразка, мкл 5-10 5-10 7-10 Отримана концентрація 3 добавки, мкг/дм 0,5-1,0 5-10 70-100 Отримані розчини в об'ємі 20 мкл за допомогою автоматичного дозування вводять в графітову піч і проводять термічну обробку за температурними програмами, які приведено в таблиця 2. Таблиця 2 Режими атомізації металів Метал Cd Pb V 10 15 20 25 30 35 40 Висушування Температура, °C Час, с 90 30 100 35 90 25 Озолення Температура, °C 300 400 1000 Час, с 15 20 10 Атомізація Температура, °C Час, с 1800-2000 5 2000-2100 5 2600-2700 5 Вимірювання виконують на спектрофотометрі атомної абсорбції Сатурн-4-ЕАВ з дейтерієвим коректором фону і електротермічним атомізатором Графит-5. Джерелом світла служить лампа з порожнистим катодом. Атомне поглинання вимірюють по резонансній лінії (Cd 228,8 нм, Рb - 283,3 нм, V - 318,5 нм). Для визначення важких металів в мінеральних водах за способом атомної абсорбції з прямою електротермічною атомізацією проб пропонується модернізована методика вимірювання кількості свинцю, кадмію та ванадію. Так, для підвищення точності та надійності результатів вимірювань кількості важких металів поєднують пряму атомну електротермічну абсорбцію з вимірюванням адсорбційності проби, в яку попередньо було внесено стандартну добавку елемента, який потрібно визначити. Залишковий вплив складу мінеральної води виключається проведенням кількісного визначення за способом добавок. Для цього роблять дві паралельні проби. В одну із цих проб вносять добавки металів, які 3 3 визначаються. У випадку свинцю добавка складає 5-10 мкг/дм , для кадмію - 0,5-1,0 мкг/дм , для 3 ванадію - 70-100 мкг/дм . Визначення проводять при однакових умовах за приведеним вище 3 способом. Обробку результатів визначення концентрації металу X, мкг/дм у розчинах проводять за формулою 1. Приклад 1: хлоридна натрієва мінеральна вода, с. Клюсівка Новосанжарського р-ну 3 Полтавської обл., свердловина № 911, мінералізація 0,37 г/дм . 3 До однієї з двох паралельних проб об'ємом 1 см вносять 5 мкл стандартної добавки свинцю . 3 3 концентрацією 1 10 мкг/дм . Пробу мінеральної води та пробу води з добавкою свинцю (5 3 3 мкг/дм ) попередньо підкислюють 8 % азотною кислотою в кількості 30 мкл на 1 см кожної проби. Отримані розчини в об'ємі 20 мкл за допомогою автоматичного дозування вводять в графітову піч і проводять термічну обробку за приведеною вище програмою (таблиця 2). Результати трьох паралельних вимірювань представлено в таблиця 3. Потім за формулою 1 розраховують скореговану масову концентрацію свинцю в мінеральній воді, яка складає 15,14 3 мкг/дм . Розраховано: середнє значення, середньоквадратичне відхилення S. Відносне стандартне відхилення (Sr) складає у випадку свинцю - 13-32 %, що істотно нижче за норми похибки, які регламентуються [Руководящий документ (РД) 52.24.377-95. Методические указания. Атомно абсорбционное определение металлов (Аl, Ag, Be, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Mn, Mo, Ni, Pb, V, Zn) в поверхностных водах суши с прямой электротермической атомизацией проб. - Ростов-на-Дону, 3 1995. - 138 с]. Для діапазону концентрацій свинцю від 0,5 до 10 мкг/дм РД дає норми похибки ±50 %. Таким чином, пропонований спосіб дозволяє отримати більш коректні результати (15,14 3 3 мкг/дм ) у порівнянні з прямим визначенням свинцю (3,24 мкг/дм ), завдяки урахуванню міри правильності визначення введеної стандартної добавки. 2 UA 87497 U 5 10 15 20 25 30 Приклад 2: гідрокарбонатна кальцієва мінеральна вода, с. Хижинці Черкаської обл., 3 джерело, мінералізація 0,65 г/дм . 3 До однієї з двох паралельних проб об'ємом 1 см вносять 5 мкл стандартної добавки кадмію . концентрацією 1 10 мкг/дм. Пробу мінеральної води та пробу води з добавкою кадмію (0,5 3 3 мкг/дм ) попередньо підкислюють 8 % азотною кислотою в кількості 30 мкл на 1 см кожної проби. Отримані розчини в об'ємі 20 мкл за допомогою автоматичного дозування вводять в графітову піч і проводять термічну обробку за приведеною вище програмою (таблиця 2). Результати трьох паралельних вимірювань представлено в таблиця 4. Потім за формулою 1 розраховують скореговану масову концентрацію кадмію в мінеральній воді, яка складає 0,14 3 мкг/дм . Приклад 3: хлоридна натрієва мінеральна вода "Миргородська", м. Миргород Полтавської 3 обл., мінералізація 3,30 г/дм . 3 До однієї з двох паралельних проб об'ємом 1 см вносять 10 мкл стандартної добавки . 4 3 ванадію концентрацією 1 10 мкг/дм . Пробу мінеральної води та пробу води з добавкою 3 ванадію (100 мкг/дм ) попередньо підкислюють 8 % азотною кислотою в кількості 30 мкл на 1 3 см кожної проби. Отримані розчини в об'ємі 20 мкл за допомогою автоматичного дозування вводять в графітову піч і проводять термічну обробку за приведеною вище програмою (таблиця 2). Результати трьох паралельних вимірювань представлено в таблиці 5. Потім за формулою 1 розраховують скореговану масову концентрацію ванадію в мінеральній воді, яка складає 14,14 3 мкг/дм . У порівнянні з найближчим аналогом і іншими відомими способами корисна модель, що заявляється, універсальна та дозволить значно зменшити негативний вплив макрокомпонентного складу зразка, що визначається, що дозволяє одержувати більш коректні результати, завдяки урахуванню міри правильності визначення введеної стандартної добавки важких металів до досліджуваних розчинів. Джерела інформації: 1. Чмиленко Ф.А., Бакланова Л.В. // Химия и технология воды. - 1997. - Т.19, № 3. - С.. 268274. 2. Чеботарев А.Н., Щербакова Т.М., Топоров С.В., Никипелова Е.М. // Медицинская реабилитация, курортология и физиотерапия. - 1998. - № 1 - С. 48-50. 3. Ермаченко Л.А., Ермаченко В.М. Атомно-абсорбционный анализ с графитовой печью. Под ред. Л.Г.Подуновой. - М.: ПАИМС, 1999.-220 с. - найближчий аналог. Таблиця 3 Визначення свинцю у мінеральній воді с. Клюсівка, свр. № 911 3 Концентрація свинцю, мкг/дм Проба без добавки Проба з добавкою 3,03 3,37 3,73 5,87 2,96 3,68 3,24 4,31 0,42 1,36 0,13 0,32 21,4 15,14 № 1 2 3 X Середньоквадратичне відхилення, S Відносна похибка, Sr Процентна міра правильності, % 3 Перерахована концентрація, мкг/дм 35 3 UA 87497 U Таблиця 4 Визначення кадмію у мінеральній воді джерела с. Хижинці 3 Концентрація кадмію, мкг/дм Проба без добавки Проба з добавкою 0,06 0,19 0,03 0,18 0,02 0,17 0,04 0,18 0,02 0,01 0,50 0,06 28,0 0,14 № 1 2 3 X Середньоквадратичне відхилення, S Відносна похибка, Sr Процентна міра правильності, % 3 Перерахована концентрація, мкг/дм Таблиця 5 Визначення ванадію в мінеральній воді "Миргородська" 3 Концентрація ванадію, мкг/дм Проба без добавки Проба з добавкою 3,90 28,66 4,65 32,33 4,07 40,91 4,21 33,97 0,40 6,28 0,09 0,18 30,0 14,14 № 1 2 3 X Середньоквадратичне відхилення, S Відносна похибка, Sr Процентна міра правильності, % 3 Перерахована концентрація, мкг/дм ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 Спосіб визначення важких металів в мінеральних водах, який виконують шляхом електротермічної атомно-абсорбційної спектрометрії, який відрізняється тим, що додатково готують пробу, в якій в досліджуваний зразок внесено стандартну добавку металу, що . визначається, а результати вимірювань корегують за формулою: Х=(Хпр Сдоб)/(Хдоб-Хпр), де Хпр 3 концентрація металу, який знайдено у пробі, мкг/дм ; Хдоб - концентрація металу, який знайдено 3 3 у пробі з добавкою, мкг/дм ; Сдоб - концентрація добавки металу до проби, мкг/дм . Комп’ютерна верстка В. Мацело 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 4