Спосіб кількісного визначення іонів важких металів у водних розчинах паперовою хроматографією

МПК6 G 01 N 30/90 G 01 N 33/44 СПОСІБ КІЛЬКІСНОГО ВИЗНАЧЕННЯ ІОНІВ ВАЖКИХ МЕТАЛІВ У ВОДНИХ РОЗЧИНАХ ПАПЕРОВОЮ ХРОМАТОГРАФІЄЮ Винахід належить до аналітичної хімії, а саме до способів кількісного визначення хрому паперовою хроматографією і може бути використаний при аналізі хромвміщуючих матеріалів наприклад, , дубителів, шкір, стопів, промислових стічних вод, тощо. Відомий спосіб кількісного визначення Сг(ІІІ) методом пікової паперової хроматографії (див. авторське свідоцтво N 182039АЗ, кл. G 01 N 30/90, 1993), що включав нанесення досліджуваного розчину на стартову лінію смужки фільтровального паперу та поміщення її в камеру елюації. В якості елюента використовують SO - 30% розчин етілового спирту з добавкою 1,2 - 1,5 мас.% алізарінового червоного, отримують забарвлені піки, висота яких залежить від концентрації іонів хрому. Однак, метод є тривалим та потребуб високої кваліфікації виконавця. Відомий також спосіб кількісного визначення іонів важких металів у водних розчинах паперовою хроматограф! ю (Патент Украіни N 20957А, ПК G 01 N 30/90, 1997), при якому папір просочують осадником, який вступає у хімічну вза€модію з певними іонами з утворенням кольорового комплексу при рН = 1 - 4, наносять проби досліджуваних розчинів солей важких металів та стандартних розчинів на папір та судять про концентрацію іонів досліджуваних розчинів по розміру діаметру кольорового кругу що утворився. , Цей спосіб дозволя визначати концентрацію іонів Cu2+, Cd 2+, Bi2+, Ni2+, Pb2+, Al3+, Co2+. Спосіб простий та експресний не , потребує великих витрат реактивів та тепла, складного обладнання. Серед осадників, які вступають в хімічну взаємодію з іонами важких металів, відсутній осадник для іону Сг3+. Задачею винаходу є створення способу кількісного визначення іонів важких металів у водних розчинах паперовою хроматографі ю , який шляхом змінювання умов виконання дій» дозволив би експресно визначати кількість іонів Сг 3+, зокрема у шкірах та дубителях. Поставлена задача вирішується тим, що у способі, при якому папір просочують осадником, який вступає у хімічну взаємодію з певними іонами з утворенням кольорового комплексу при рН = 1 4, наносять проби досліджуваних розчинів солей важких металів та стандартних розчинів на папір і судять про концентрацію іонів досліджуваних розчинів по розміру діаметру кольорового кругу, що утворився; згідно винаходу, папір просочують осадником, який вступам у хімічну взаємодію з іонами Сг3+, причому в якості осадника використовують^^ розчин карбамата амонію. При використанні більш або менш концентрованих розчинів карбамату амонію не утворюються чіткі хроматограми. В якості осадника може також використовуватись 0,04М реактив Неслера, проте у цьому випадку, при наявності у досліджува2+ ному розчині іонів Си , Мп2+, Со2+ а ними також утворюються кольорові круги, які заважають визначенню іонів Сг 3+. У якості осадника може використовуватись 10% розчин уротропіна, однак у цьому випадку при наявності у досліджуваному розчині іонів Cu2+, Pb2+, Rb+ з ними також утворюються кольорові круги, які заважають визначенню іонів Сг3+. Застосування запропонованих речовин у якості осадників, що вступають у хімічну взаємодію з Сг(III) на папері, невідомо із -злітератури. Так, карбамат амонію є проміжним продуктом у виробництві сечовини і застосовується для отримання інших карбаматів ; реактив Неслера використовують для аналізу сполук амонію та первинних і вторинних спиртів, альдегідів; уротропін застосовують для осадження та відокремлення Fe, A1, Сг, Zr, Ті від двовалентних металів групи f-feS у розчинах. (Див. "Краткая химическая энциклопедия", М., "Советская энциклопедия", 1963). Використання в якості осадника іонів Сг3+ карбамата амонію призводить до утворення на просоченому ним папері чіткіх сіро зелених кругів, розмір діаметру яких залежить від концентра-ціі іонів Сг3+, що дозволяє експресно визначати іони Сг3+ у водних розчинах. рН розчинів для даного процесу повинно бути у межах 1 - 4 ; при підвищенні рН інтенсивність забарвлення кругів та чіткість хроматограм різко знижується. Спосіб реалізують наступним чином. Для кількісного визначення іонів Сг3+ попередньо готували стандартні розчини солі Сг3+. Для цього готують вихідний розчин N1 з розрахунку 15г х 6Н2О на 100 мл розчину. Розчини N2,3 одержують послідовним розведенням вихідного розчину в!,2 рази (10,0 мл попереднього розчину + 2,0 мл води), розчини N4-10 - послідовним розведенням розчину N3 в 2 рази (10 мл попереднього розчину + 10,0 мл води). Розраховують концентрацію Сг3+ у кожному розчині. Так, концентрація вихідного розчину буде складати 3,132г Сг3+ у ЮОмл розчину, або 31,32 мг/мл. Так як об' м проби склада 5 мкл, то вміст в ньому Сг3+ для вихідного розчину буде складати 0,156мг. рН розчинів дорівнює 1 - 4 . Фільтровальнии папір просочують розчином осадника - 10% розчином карбамата амонію. На підсушений просочений папір калібровочним капіляром наносять стандартні розчини об'ємом 5мкл. -4Одержують чіткі кольорові круги різних діаметрів, які зменшуються зі зменшенням концентрації хрому таким чином отримують тести , круговоі хроматографії. У таблиці 1 наведені величини діаметрів кругів, що утворилися на папері, просоченому 10% розчином карбамату амонію, 0.04М розчином реактиву Неслера, або 10% розчином уротропіна, для стандартних розчинів Сг3+. На папір, просочений карбаматом амонію, наносять калібровочним капіляром 5 мкл досліджуваного розчину. Наявність іонів Сг3+ видно по утворенню сіро-зеленого круга, концентрацію іонів Сг3+ визначають за тестами стандартних розчинів. Приклад 1. Аналізували хромові дубителі на вміст Сг(ІІІ Для цього ). хромові екстракти (проба 1) розводили дистильованою водою у 50 разів, початковий розчин хромової рідини (проба 2) - у 10 разів, відпрацьований розчин хромово; солі не розводили. На просочений 10% розчином карОамата амонію папір калібровочним капіляром наносили розведену пробу 1 в об' мі 5 мкл і одержували сіро-зелений круг діаметром 7,0 мм. За таблицею 1 визначали, що цей діаметр відповідач 0,0135мг/5мкл Сг3+, або 197,5 мг/мл Сг3+ у досліджуваному розчині з урахуванням розведення. В таблиці 2 приведені результати аналізу хромових дубителів за даним способом . Приклад 2, Визначали вміст хрому (III) у шкірі. Для цього подрібнену шкіру масою 1-3,5 г зважували на аналітичних терезах, розчиняли в стаканчику в 15-18 мл концентрованої сірчаноі кислоти, доводили значення рН до 2-3 гідроксидом натрію, кількісно переносили у мірну колбу на 25 мл, доводили до позначки дистильованою водою і одержували розчин, готовий до аналізу аналогічно прикладу 1. В таблиці 3 приведені результати аналізу зразків шкіри на вміст Сг(пї) -5паперовою хроматографією з використанням карбамату амонію у якості осадника. Так, при аналізі зразка 1 шкіри одержали круг на карбаматі амонію діаметром 6мм, що відповідає 0,0068 мг/5 мкл Сг3+ у розчині (див. табл.1). В 25 мл розчину або в 1,0210г аналізованої шкіри буде вмішуватися така кількість хрому (III): 0,0068 мг Сг3+ - в 0,005 мл розчину х - в 25,0 мл розчину х = 34мг або 0,0340г Сг3+, що в перерахунку на СГ2О3 складатиме 0,0497г. Знаходимо відсотковий вміст СггОз У зразку: 1,0210г 100% 0,0497г - X Х=4,86% СГ2О3 У ШКІрІ. У таблиці 1 приведені розміри діаметрів кругів для стандартних розчинів у разі використання у якості осадників 0,04М розчина реактива Неслера та 10% розчина уротропіна. Аналізу на папірі, просоченому цими осадниками заважав присутність сторонніх іонів : для реактива Неслера - Си2+, Мп2+, Со2+, для уротропіна - Cu2+, Pb2+, Rb+. Однак при дослідженні на вміст СгС III) шкір та дубителів ці осадники можна використовувати, тому що заважаючі іони у цих матеріалах відсутні. Приклад 3. Аналізували дубителі на вміст Сг(ІІІ) аналогічно прикладу 1, але в якості осадника використовували 0,04М розчин реактиву Неслера. Приклад 4. Аналізували шкіру на вміст Сг(ІІІ) аналогічно прикладу 2, але в якості осадника використовували 10% розчин уротропіну. Відносна помилка розробленого експрес-способу кількісного визначення хрому (III) паперовою осадовою хроматографією від 0,3 ~ a 4+ Таблиця 1. Діаметри кругів для стандартних розчинів Сг° на деяких осадниках. N Р Концентрація Діаметр круга, мм CrJ в станд. ра розчині, Карбамат Реактив Уротропін мг/5мкл амонію Неслера 1 Z 3 0,156 0,130 0,108 17,0 16,0 14,0 12,0 11,5 11,0 11,0 10,5 10,0 4 5 6 0,054 0,027 0,0135 10,0 8,0 7,0 9,0 7,5 7,0 7,0 6,0 5,5 7 8 9 0,0068 0,0034 0,0017 6,0 5,5 5,0 6,0 5,5 5,0 5,0 4,5 4,0 1 0 0,00085 4,5 4,0 3,0 Таблиця 2. Результати аналізу хромових дубителів на вміст Сг(ІІІ ) паперовою хроматографією. Вміст Сг20з, N Проба При- Розве- Діаметр Вміст Сг3+, мг/мл п/п близ- дення круга на мг ний карбамавміст ті амо- в в роз- у вих. Сг203 нію, мм 5 мкл в 1 мл веде- розчині мг/мл проби проби ній з урах. пробі розвед. 7,0 0,0135 2,7 3,95 197,5 1 хромовий 150- 1:50 екстракт -200 2 початк. 25розчин -30 хромової рідини 3 відпрац. 2-8 розчин хромовоі солі 1:10 6,0 0,0068 1,35 1,97 1:1 8,0 0,027 5,4 7,89 19,7 7,89 Таблиця 3. Результати аналізу шкір на вміст Сг(ІП) паперовою хроматографією. N Маса Діаметр Кількість Сг3 в Вміст у 25,0мл Вміст СГ2О3 У ШКІРІ, зра- зразку круга 5 мл розчину розчину % зку шкіри,г на кар- мкг 3+ бамат і Сг ,г СГ203,Г амонію мм 1 Z 3 4 1,0210 1,9320 3,0015 3,5540 6 7 8 5,5 0,0068 0,0135 0,02? 0,0034 0,034 0,0675 0,135 0,017 0,0497 0,0986 0,1973 0,02486 4,86 5,11 6,57 6,99 до 1% (зменшується при зменшенні концентрацій). Запропонований спосіб ма£ наступні переваги: - дозволяє виключно швидко і просто кількісно визначати Сг(ІІІ) в розчинах при рН=1-4; - не потребує попереднього вилучення хрому (III) із аналізованоі суміші, не потребує трудобмких проміжних операцій (екс тракції, осадження, очистки); - не потребує складної апаратури, великих витрат реактивів та електроенергії, може використовуватися у польових умовах для масових аналізів навколишнього середовища. Даний метод може застосовуватися для аналізу шкір та дуби телів. Проректор з наукової * $ роботах У-Г ^ ІЇЧ /kjX^4 М.П.Березненко ?