Спосіб визначення ртуті у воді

СПОСТБ ВИЗНАЧЕНІ ЇЯ РТУТІ У ВОДГ іj 1 Запропонований винахід відноситься до аналітичної хімії і може бути використаний при розробці оптичного сенсора, який дас чутливий, селективний відгук па зміну концентрації ртуті в розчині. Винахід можна запропонувати для систем контролю навколишнього середовища. Для визначення мікрокількостей ртуті у воді використовують екстракційнофотометричні способи з дифепіл'покарбазидом [1J та ПАН [2], фотометричні способи з 5-(2'-карбометоксифеніл)-азо-8-гідроксихіноліном [3] та 5-(2'-карбоксифеніл)-азо-8гідроксихіноліном [4], сорбційно- фотомеіричний спосіб з 4- фенолазо-Замінородапшом [5]. Способи 1-4 грунтуються на утворенні інтенсивно забарвлених сполук ртуті з органічними реагентами, розчинними в органічних розчинниках [1,2] або у воді [3,4] та вимірюванні світлопоглинання розчинів. Недоліки способів: недостатня чутливість та селективність визначення ртуті. Границя визначення : 20-50 мкг/л. Спосіб [5J оснований на попередньому вилученні ртуті з розчину сорбентом і визначенні кількості ртуті вимірюванням дифузійного відбиття. В якості сорбентів використовують полімерні волокнисті матеріали. Границя визначення - 20-30 мкг/л. Недолік способа: недостатня чутливість та селективність. Найближчим за технічною сіутністю та досягнутим резулыатом с сорбційнофотометричний спосіб з п-фенолазо-3-амінороданіном і сульфонітрофенолом М, закріпленими на капроновій мембрані [6]. Спосіб оснований на вилученні ртуті з розчину модифікованою капроновою мембраною і вимірюванні дифуз ійного відбитгя мембрани. Границя визначення - 20 мкг/л. Визначенню ртуті заважають більше ніж 10-кратні надлишки заліза, міді, цинка, кадмія та нікеля. Спосіб простий, експресний, [але його недоліками є недостатня чутливість та селективність. В основу запропонованого способа поставлена задача - підвищення чутливості і селективності визначення ртуті. І Поставлена задача досягається тим, що в способі визначення ртуті у воді шляхом попереднього вилучення ртуті з розчину сорбентом і послідуючого визначення кількості ртуті в якості сорбента використовують силікагель "Chemapo!" L 40/100 для хроматографії, модифікований фепілтюсемикарбазоном 1,2-нафтохінона (ФТСК) і сорбцію проводять на протязі 10-15 хвилин при рН 3-4, а кількість ртуті визначають візуальним порівнянням кольору сорбента зі стандартною шкалою концентрацій ртуті. Використання способу визначення ртуті у воді, що заявляється дає позитивний ефект у порівнянні з відомим способом (прототипом), який полягає в підвищенні чутливості в 2 рази (границя визначення 10 мкг/л порівняно 20 мкг/л за прототипом), збільшенні селективності (вибірковості) визначення в 10-50 разів (не заважають 200кратні надлишки міді, заліза(Ш),250-кратні надлишки свинцю, 500-кратні надлишки цинку та кадмію порівняно з можливими 10-кратними надлишками міді, заліза, цинку та кадмію за прототипом). , і Оптимальні умови визначення ртуті: Сорбент - силікагель "Chemapol" L 40/100 для хроматографії, модифікований фенілтіосемикарбазоном 1,2-нафтохінона (ФТСК). Ємність сорбента за ртуттю становить 0,01 ммоль/г. ,] \ і Оптимальний час сорбції -10 - 15 хвилин. Оптимальне рН водного розчину 3-4. Калібрувальний графік лінійний в інтервалі концентрацій р гуті 10-200 мкг/л [(5-10-8 - ПО-6) моль/л]. Границя визначення складає 2,5 мкг в 0,25 л. Таким чином, суттєвими ознаками способу, що пропонується є те, що вилучення рт ут і з водно ї фази зд ій снюєть ся сил ікагеле м, м оди фікованим фенілтіосемикарбазоном 1,2-нафтохінона протягом 10-15 хвилин при рН 3-4. Застосування силікагелю, модифікованого фенілтіосемикарбазоном 1,2нафтохінона для визначення ртуті в літературі не знайдено, що дозволяє вважати запропонований спосіб як такий, що відповідає ознакам "новизна" та "суттєві відмінності". Винахід ілюструється слідуючими прикладами. Приклад 1 ! В стакан ємністю 500 мл вміщували 250 мл розчину ртуті з концентрацією 1 10-6 моль/л (рН 3,5) і 0,1 г сорбента. Розчин перемішували на магнітній мішалці протягом 15 хвилин. Потім розчин фільтрували через фільтр "жовта стрічка" і визначали концентрацію ртуті таким чином! ' ' І 1. Порівнянням кольору відфільтрованого сорбента з візуальною шкалою стандартних концентрацій ртуті. 2. Вимірюванням оптичної густини ацетонових розчинів після вилучення комплексу ргуті з сорбента ацетоном і визначенням ртуті за калібрувальним графіком. і Візуальну шкалу стандартних концентрацій готувалим таким чином. В стакани ємністю 500 мл вміщували по 250 мл розчину ртуті з концентраціями 10200 мкг/л (рН 3,5) і 0,1 г сорбента Розчини перемішували на магнітній мішалці протягом 15 хвилин. Сорбент відфільтровували. На папері фарбами малювали шкалу концентрацій ртуті, ) кольори якої були однаковими (співпадали) і кольорами сорбентів, вилученими з розчинів ртуті після сорбції. Зміна забарвлення шкали : від жовтого до малинового. Інтервал концентрацій ртуті за шкалою: 10-200 мкг/л Шкалу можна використовувати і на протязі року Для визначення ртуті за калібрувальним графіком сорбент після сорбції обробляли двома порціями ацетона по 5 мл , переводили ртуть в розчин і вимірювали оптичну густину ацетонового реекстракту на фотослектрокол ори метрі КФК-2 при 540 нм і 1=2 см відносно розчину порівняння. Розчин порівняння готували наступним чином. В стакан вміщували 250 мл дистильованої води з рН 3,5 і 0,1 г сорбента. Розчин перемішували на магнітній мішалці протягом 15 хвилин. Сорбент відфільтровували і обробляли 10 мл ацетона. Вміст ртуті визначали за калібрувальним графіком. Калібрувальний графік будували в координатах оптична густина - концентрація ртуті в мкг/л (моль/л). Рівняння графіка - А540 = 0,021 -С (мкг/л) - 0,03. Лінійність калібрувального графіка зберігається в інтервалі 10-200 мкг/л. Границя визначення складас 2,5 мкг в 0,25 л. Приклад 2. Одержання модифікованого силікагелю ' В стакан ємністю 150 мл вміщували 1 г силікагелю і 50 мл 0,02% -ного розчину ФТСК в хлороформі і перемішували на магнітній мішалці протягом 2-4 годин. Потім сорбент відфільтровували, сушили па повітрі і зберігали в темноті в закритому бюксі. Концентрацію ФТСК на поверхні визначали як різницю між вихідною ' та залишковою концентрацією реагента в розчині, вимірюючи оптичну густину при 490 нм, 1=1 см відносно води. Калібрувальний графік для залишкової концентрації будували в координатах оптична густина - концентрація ФТСК в моль/л. Інтервал визначення концентрацій ФТСК; (110-6 - 5-10-5 ) моль/л. Ємність сорбента за ФТСК становила 0,02 ммоль/л. Сорбент стійкий на протязі двох тижнів. Таким чином, ФТСК закріплюється на поверхні силікагелю, властивості сорбента не змінюються протягом двох тижнів. Приклади 3-6. Обгрунтування часу сорбції ртуті. В стакан смністю 500 мл вміщували 250 мл 100 мкг/л розчину ртуті з рН 3,5 і 0,1 г сорбента. Розчин перемішували протягом 5 хвилин , сорбент відфільтровували. Концентрацію ртуті на поверхні визначали як різницю між вихідною та залишковою концентрацією ртуті в розчині. Залишкову концентрацію ртуті визначали за калібрувальним графіком, побудованим в координатах оп і ична густина, концентрація ртуті в мкг/л. Для визначення залишкової концентрації ртуті в мірну колбу на 25 мл відбирали 10 мл розчину після сорбції, додавали 8 мл ДМФА , 2 мл 0,01%-ного розчину ФТСК в ДМФЛ „ доводили до риски дистильованою водою, перемішували і вимірювали оптичну густину при 540 нм, 1=2 см відносно розчину порівняння. Для приготування розчину порівняння в мірну колбу на 25 мл додавали 2 мл 0,01%-ного розчину ФТСК в ДМФА, 8 мл ДМФА, доводили до риски дистильованою водою і перемішували. Розраховували кількість ртуті в вихідному і залишковому розчинах і знаходили процент сорбції ртуті . Процент сорбції ртуті дорівнює 75%. В стакан вміщували 250 мл 100 мкг/л розчину ртуті з рН 3,5 і 0,2 г сорбента. Розчин перемішували 10 хвилин. Кількість ртуті на поверхні з процент сорбції визначали як в попередньому прикладі. Процент сорбції дорівнює 93%. В стакан вміщували 250 мл 100 мкг/л розчину ртуті з рН 3,5 і 0,2 г сорбента. Розчин перемішували 15 хвилин. Далі все робили як в прикл.З Процент сорбції ; дорівнює 95%. В стакан вміщували 250 мл 100 мкг/л розчину ртуті з рН 3,5 і 0,2 г сорбента. Розчин перемішували 20 хвилин. Далі все робили як в прикл.4. Процент сорбції ртуті дорівнює 95%. ! Таким чином, з наведених даних видно, що для максимальної сорбції ртуті достатньо 10-Ї5 хвилин. І Приклади 7-11. Обгрунтуванні! оптимального інтервала рН для визначення ртуті ' В стакан вміщували 100 мл 100 мкг/л розчину ртуті з рН 2 і 0,1 і сорбента. Розчин перемішували на магнітній мішалці протягом 15 хвилин. Сорбент відфільтровували. Ртуть вилучали (єлюкшали) з сорбента 10 мл ацетона і вимірювали оптичну густину розчину при 540 нм і 1—2 см відносно розчину порівняння. Розчин порівняння готували таким чином. В стакан вміщували 100 мл дистильованої води з рН 2 і 0,1 г сорбента. Розчин перемішували на магнітній мішалці протягом 15 хвилин. Сорбент s. відфільтровували і обробляли 10 мл ацетона. Ацетоновіий розчин і є розчином порівняння, | Кількість ртуті на сорбенті визначали за калібрувальним графіком, побудованим в координатах оптична густина - концентрація ртуті в мкг/л, як показано в прикл.іЗ. Відносна похибка визначення ргуті - 15%. В стакан вміщували 100 мл 100 мкг/л розчину ртуті з рН 3 і 0,1 г сорбента. Далі експеримент проводили як в прикл.7.. Відносна похибка визначення ртуті - 2,5 %. В стакан вміщували 100 мл 100 мкг/л розчину ртуті з рН 3,5 і 0,1 г сорбента. Далі експеримент проводили як в прикл.7. Відносна похибка визначення ртуті - 1,5%. В стакан вміщували 100 мл 100 мкг/л розчину ртуті з рН 4 і 0,1 г сорбента. Далі експеримент проводили як в прикл 7. Відносна похибка визначення ртуті - 1,5%. В стакан вміщували 100 мл 100 мкг/л розчину ртуті з рН 5 і 0,1 г сорбента. Далі експеримент проводили як в прикл.7. Відносна похибка визначення ртуті - 20%. Таким чином, оптимальний інтервал рН сорбції ртуті складас 3-4. Приклади 12-36. Вивчення заважаючого впливу катіонів металів на сорбцію ртуті. В стакан вміщували 100 2,5-10-6 моль/л розчину ртуті з рН 3,5 , 10 мл 0,02 N розчину ЕДТА і розчин заважаючого юну з кінцевою концентрацією 1-10-6 . I . J Q - 3 моль/л і 0,2 г сорбента. Загальний об'єм розчину - 250 мл. Розчин переміщували на магнітній мішалці протягом 15 хвилин. Кількість ртуті визначали за калібрувальним графіком як в прикл.7. Результати відносної похибки визначення ртуті (1-10-6 моль/л) в присутності заважаючих іонів надані в табл.1. Висновок: з даних табл.1 видно, що визначенню ртуті не заважають 200-кратні надлишки міді та заліза, 250- кратпі надлишки свинцю, 500-кратні надлишки цинку та кадмію. і Таблиця 1 Результати визначення ртуті в присугності сторонніх іошв. (кількість рту її - 10 мкг, V=0,25 л, mc=0s l г) JV« приклада Відносна кат іон похибка визначення, % 12 ЇЗ 14 15 16 17 Си 2+ 1 1 Fe3+ 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 і 1 РЬ2+ 2 2 2,5 20 | 1 j 10 100 200 500 1 10 100 250 1000 Zn2+ ЗО 31 32 33 34 35 36 10 100 200 500 1 2 1 10 100 500 Ї000 Cd 2+ 1 10 100 500 1000 1,5 1,5 2,5 20 1 2 2 2,5 20 1 1,5 1,5 3 20 1,5 15 1,5 20 ! ! Приклади 37-42. Визначення ртуті в стандартних та модельних розчинах. В іаблиці 2 наведена статична обробка результатів визначення ртуті в стандартних розчинах. ;| Таблиця 2 Статична обробка результатів визначення ртуті в стандартних розчинах ( Р-0,95, n=4, V=0,25 л) Метод візуальної шкали Кількість ртуті, мкг Введено Знайдено х± Д х 37 2,5 38 10,0 50,0 39 3,0+ 0,5 9,0 + 1,0 47,0 + 3,0 Сорбційно-фотометричний метод Sr 0,07 0,04 0,03 Кількість ртуті, мкг Введено Знайдено х+ Д х 2,5 10,0 50,0 2,8 + 0,4 9,4 + 0,7 48,5+ 1,5 Sr 0,07 0,02 0,02 Висновок: з даних таблиці 2 видно, що даний спосіб с додостатпьо точним і має задовільну відтворювапість. В табл.З наведена статична обробка результатів визначення ргуті в модельних розчинах в присутності 200 кратних надлишків міді та заліза. Таблиця З Статична обробка результатів визначення ртуті в модельних розчинах, що містили 2-10-5 моль/л міді та заліза ( л^4, Р=0,95, V=0,25 л) Метод візуальної шкали Кількість ртуті, мкг Sr І Введено Знайдено х± Д х Сорбційно-фотометричний метод Кількість ртуті, мкг Sr Введено Знайдено х± Д х 40 2,5 3,0+ 0,7 0,2 2,5 2,9 + 0,4 0,1 41 10,0 20,0 12,0+2,5 20,0+ 4,0 0,2 0,2 10,0 20,0 10,7J- 0,8 19,0+ 1,2 0,07 0,05 42 .8. Висновок; з даних табл.З видно, що надлишок міді та заліза не заважає визначенню ртуті. Практичне застосування способу, що заявляється дозволяє підвищити чутливість аналізу в 2 рази, селективність аналізу в 20 разів по відношенню до Си2+ і в 3,5 рази по відношенню до Fe3+ порівняно з прототипом. Джерела інформац ії 1. Majumdar S.K., Thokdar T.K, Рагіа Р.К. Spectropbotometric method for the determination of mercury (II) using diphenylthiocarbazide - J.Indian Chem Soc - 1993. 70, N 1 . - P. 89-90. і 2 Nambiar D C, Shinde V.M. Analytical determination of mercury in medicinal and waste samples - Fresenius' J Anal Chem.'- 1994 - 350, N 10-11. -P 652-653 3. Saran R , Baul Basu T.S. Determination of submicrogram amounts of mercury (II) with 5-(2'-carbomethoxyphenyl)azo-8-quinoIinol in presense of amonic surfactant by derivative spectrophotometry. - Talanta. - 1994 - 41, N 9. - P. 1537-1544. 4. Sarah R., Sardana A.K., Ramanaiah G.V. Spectrophotometric determination of mercury (II) with 5-(2'-carboxyphenyl)azo-8-quinoHnol - Indian J.Chcm Technol. - 1994. -1, N 4 P.258-259. 5. С.Б.Саввин, Л.М.Трутнева, О.Л.Швоева, К А.Эфендиева. Чувствительный элемент нартуть на основе иммобилизованного 4-фенолазо-З-аминороданина. - ЖАХ. - 1991. - 46, №4 -С.709- 713 6. Р Ф.Гурьева, С Б.Саввин. Сорбционно-фотометрическое определение благородных и тяжелых металлов с иммобилизованными азороданинами и Проректор з наукової ро6отіГ су^ґ ^ f ^ Островський IB. сульфонитрофенолом М. - ЖАХ. - 1997,- 52,№ 3. - С.247-252