[go: up one dir, main page]

RU2358899C1 - Method for extraction of mercury and selenium inorganic forms from solid samples of natural objects - Google Patents

Method for extraction of mercury and selenium inorganic forms from solid samples of natural objects Download PDF

Info

Publication number
RU2358899C1
RU2358899C1 RU2007136363/15A RU2007136363A RU2358899C1 RU 2358899 C1 RU2358899 C1 RU 2358899C1 RU 2007136363/15 A RU2007136363/15 A RU 2007136363/15A RU 2007136363 A RU2007136363 A RU 2007136363A RU 2358899 C1 RU2358899 C1 RU 2358899C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mercury
selenium
extraction
natural objects
solid
Prior art date
Application number
RU2007136363/15A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007136363A (en
Inventor
Сергей Васильевич Темерев (RU)
Сергей Васильевич Темерев
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный университет" filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный университет"
Priority to RU2007136363/15A priority Critical patent/RU2358899C1/en
Publication of RU2007136363A publication Critical patent/RU2007136363A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2358899C1 publication Critical patent/RU2358899C1/en

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: method for extraction of the mercury and selenium inorganic forms from the solid samples of natural objects includes mercury and selenium extraction from the solid phase of the natural objects to the organic phase of the settling system "water-antipyrin-sulfosalicylic acid". The latter was prepared by the mixing of antipyrin and sulfosalicylic acid 2M solutions in volume ratio 2:1.
EFFECT: decreasing of environment contamination during preparation of the solid samples of natural objects.
6 tbl

Description

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к области подготовки твердых проб объектов окружающей среды для извлечения ртути и селена, в частности ее неорганических форм из консервативных объектов природы для количественного определения физико-химическими методами.The invention relates to analytical chemistry, namely to the field of preparing solid samples of environmental objects for the extraction of mercury and selenium, in particular its inorganic forms from conservative objects of nature for quantitative determination by physicochemical methods.

Известен способ (аналог) атомно-абсорбционного определения ртути в минерализате твердых природных объектов: растительности, донных осадках, почве. В литературе [Контроль химических и биологических параметров окружающей среды. / Под ред. Л.К.Исаева, Эколого-аналитический центр «Союз», С-Петербург, 1998, - 896 с., С.380-382, С.423-424. J.V.Loon. Selected methods of trace analysis: biological and environmental samples. 1985, NY, Chichester, Brisbane, Toronto, Singapore, - 357 p.] представлен ряд методик контроля токсиканта в природных объектах от 0,001 до 50 мкг/г. Содержание ртути характерно для объектов природы: почв, руд и растений. Кларк концентрации ртути в осадочных породах составляет 0,4 мкг Hg/г, а селена 0,6 мкг Se/г [Перельман А.И. Геохимия. - М.: Высш. шк., 1989. С.287]. Средняя концентрация ртути в воздушно-сухой растительной массе суши составляет 0,012 мкг/г, для селена - 0,05 мкг Se/r [Добровольский В.В. Основы биогеохимии. - М., 2003, - 400 с.]. Эти средние содержания используются для оценки результатов мониторинга природных объектов. В случае взятия проб твердых природных объектов в количестве 0,5-1,0 грамма, приготовление кислотного минерализата природного объекта в определенном объеме 25-50 мл гидридный метод «холодного пара» позволяет определять ртуть и селен в геологических и биологических объектах методом градуировочного графика в оптимальной области линейности используемых методик мониторинга.A known method (analogue) of atomic absorption determination of mercury in the mineralized solid natural objects: vegetation, bottom sediments, soil. In the literature [Control of chemical and biological parameters of the environment. / Ed. L.K. Isaeva, Ecological and Analytical Center “Soyuz”, St. Petersburg, 1998, 896 pp., S.380-382, S.423-424. J.V. Loon. Selected methods of trace analysis: biological and environmental samples. 1985, NY, Chichester, Brisbane, Toronto, Singapore, - 357 p.] Presents a number of toxicant control methods in natural objects from 0.001 to 50 μg / g. The mercury content is characteristic of natural objects: soils, ores and plants. Clark concentration of mercury in sedimentary rocks is 0.4 μg Hg / g, and selenium 0.6 μg Se / g [Perelman A.I. Geochemistry. - M .: Higher. school., 1989. S. 287]. The average concentration of mercury in the air-dry plant mass of land is 0.012 μg / g, for selenium - 0.05 μg Se / r [Dobrovolsky V.V. Fundamentals of biogeochemistry. - M., 2003, - 400 p.]. These averages are used to evaluate the monitoring results of natural sites. In the case of taking samples of solid natural objects in the amount of 0.5-1.0 grams, preparation of the acid mineralizate of the natural object in a certain volume of 25-50 ml the hydride method of "cold steam" allows you to determine mercury and selenium in geological and biological objects using the calibration graph in optimal linearity of the used monitoring techniques.

Основным недостатком аналога является несоответствие метода подготовки аналитического образца требованиям «зеленой химии» и неизбежные потери паров элементной ртути и летучих ее соединений (Hg, Hg2(NO3)2, Hg(NO3)2, Hg2O, HgO, HgSO4) при нагревании без соответствующего лабораторного оснащения (минерализатор, термостойкая колба с обратным холодильником). Для селена неизбежны потери летучих соединений микроэлемента (Se2Cl2, SeO3, SeOCl2) при нагревании в процессе озоления.The main disadvantage of the analogue is the mismatch of the analytical sample preparation method with the requirements of "green chemistry" and the inevitable loss of vapor of elemental mercury and its volatile compounds (Hg, Hg 2 (NO 3 ) 2 , Hg (NO 3 ) 2 , Hg 2 O, HgO, HgSO 4 ) when heated without appropriate laboratory equipment (mineralizer, heat-resistant flask with reflux condenser). For selenium, the loss of volatile trace elements (Se 2 Cl 2 , SeO 3 , SeOCl 2 ) is inevitable when heated during ashing.

Из известных технических решений наиболее близким (прототипом) по назначению и технической сущности к заявляемому объекту является метод «мокрого озоления» твердого природного объекта в смеси минеральных кислот [Бок Р. Методы разложения в аналитической химии: перевод с англ. / Под редакцией А.И.Бусева, М.В.Трофимова. - М., 1984, - 432 с.]. Метод «мокрого озоления» основан на окислении элементов до высших степеней окисления концентрированной азотной кислотой при нагревании на водяной бане навески твердого природного объекта в специальном минерализаторе или термостойкой колбе с обратным холодильником для конденсации флегмы газообразных продуктов разложения. В смеси кислот присутствует обязательно серная кислота, которая деструктурирует органические формы ртути и селена. Для деструкции и растворения форм элементов в процессе «мокрого озоления», кроме перечисленных кислот, вводится хлороводородная кислота, которая действует как комплексующий агент на ртуть и селен, связывающий ее тем самым в хлоридные комплексные соединения, которые более устойчивы к нагреву, чем оксиды и нитраты. Минерализат твердого природного объекта готовят известным методом «мокрого озоления» твердой навески природного объекта (почвы, руды, растительности) в смеси минеральных и максимально концентрированных кислот при нагревании на водяной бане в течение одного часа с последующим доведением кислотной вытяжки (KB) дистиллированной водой до 25, 50 мл в мерной колбе при комнатной температуре.Of the known technical solutions, the closest (prototype) in purpose and technical essence to the claimed object is the method of "wet ashing" of a solid natural object in a mixture of mineral acids [R. Bock. Decomposition methods in analytical chemistry: translation from English. / Edited by A.I. Busev, M.V. Trofimova. - M., 1984, - 432 p.]. The method of “wet ashing” is based on the oxidation of elements to higher oxidation states by concentrated nitric acid when a sample of a solid natural object is heated in a water bath in a special mineralizer or heat-resistant flask with a reflux condenser to condense the reflux of gaseous decomposition products. In a mixture of acids, sulfuric acid is necessarily present, which destroys the organic forms of mercury and selenium. For the destruction and dissolution of the forms of elements in the process of "wet ashing", in addition to the listed acids, hydrochloric acid is introduced, which acts as a complexing agent on mercury and selenium, thereby binding it to chloride complex compounds, which are more resistant to heat than oxides and nitrates . The mineralizate of a solid natural object is prepared by the known method of “wet ashing” of a solid sample of a natural object (soil, ore, vegetation) in a mixture of mineral and maximally concentrated acids when heated in a water bath for one hour, followed by bringing the acid extract (KB) with distilled water to 25 , 50 ml in a volumetric flask at room temperature.

К недостаткам прототипа следует отнести:The disadvantages of the prototype include:

- несоответствие способа требованиям «зеленой химии» из-за применения агрессивных минеральных кислот (азотной, серной, хлороводородной и других) и нагрева (водяная баня, электрическая плитка); - образование токсичных газообразных выбросов кислотных оксидов азота и серы, для конденсации которых требуется специальное лабораторное оборудование: минерализатор или термостойкая колба с обратным холодильником и эффективная вытяжная система;- mismatch of the method with the requirements of "green chemistry" due to the use of aggressive mineral acids (nitric, sulfuric, hydrochloric and others) and heating (water bath, electric stove); - the formation of toxic gaseous emissions of acidic nitrogen and sulfur oxides, the condensation of which requires special laboratory equipment: a mineralizer or a heat-resistant flask with a reflux condenser and an efficient exhaust system;

- необходима особая осторожность при доведении кислотной вытяжки (KB) до определенного объема сначала в минерализаторе (термостойкой колбе), затем в мерной колбе (25, 50 мл) при комнатной температуре.- special care is required when bringing the acid extract (KB) to a certain volume, first in a mineralizer (heat-resistant flask), then in a volumetric flask (25, 50 ml) at room temperature.

Недостатки прототипа полностью устраняет заявляемый способ.The disadvantages of the prototype completely eliminates the claimed method.

Способ экстрагирования неорганических форм ртути и селена из твердых образцов природных объектов не требует нагрева образца природного объекта, используются обычные стеклянные бюксы с притертыми крышками для исключения потерь образца при взятии навесок твердого природного материала, как правило, приготовленного в виде воздушно-сухой массы дисперсного порошка (почвы, руды, растений, рыбы и т.д.).The method of extraction of inorganic forms of mercury and selenium from solid samples of natural objects does not require heating a sample of a natural object, ordinary glass bottles with ground covers are used to exclude sample losses when taking samples of solid natural material, usually prepared in the form of an air-dry mass of dispersed powder ( soil, ore, plants, fish, etc.).

В предлагаемом способе используют три компонента: воду, антипирин и сульфосалициловую кислоту. Причем два последних - твердые вещества, что обеспечивает удобство и безопасность работы аналитика.In the proposed method, three components are used: water, antipyrine and sulfosalicylic acid. Moreover, the latter two are solids, which ensures the convenience and safety of the analyst.

В качестве активного реагента для извлечения неорганической ртути и селена из твердых объектов природы используется специально приготовленная плотная жидкость ионная по природе и органическая по составу. Количественные экстракционные характеристики приготовленной органической жидкости устанавливают на модельных растворах ртути и селена. Модельные растворы ртути готовят последовательным разбавлением концентрированного 1 мг/мл стандартного раствора ртути (II) (ГСО 7263-69). Текущее тестирование ртути и селена в модельных растворах проводят гидридным методом «введено-найдено». Экстракционные характеристики приготовленной органической фазы установлены на модельных растворах селена. Рабочий раствор селена 5 мкг Se/мл готовят из ГСО 7779-2000 селена (IV) с концентрацией 1 мгSe/мл методом последовательного разбавления. Градуировочные зависимости получают непосредственно перед проведением измерений. В качестве средства измерения аналитического сигнала служит однолучевой атомно-абсорбционный спектрометр без коррекции фона. Раствором для фона выбирают 0,1 М HCl. В качестве восстановителя используют 3%-ный водный раствор борогидгида натрия в 1%-ном гидроксиде натрия.As an active reagent for the extraction of inorganic mercury and selenium from solid objects of nature, a specially prepared dense ionic liquid in nature and organic in composition is used. The quantitative extraction characteristics of the prepared organic liquid are established on model solutions of mercury and selenium. Model solutions of mercury are prepared by sequential dilution of a concentrated 1 mg / ml standard solution of mercury (II) (GSO 7263-69). Ongoing testing of mercury and selenium in model solutions is carried out by the introduced-found hydride method. The extraction characteristics of the prepared organic phase are established on model solutions of selenium. A working solution of selenium 5 μg Se / ml was prepared from GSO 7779-2000 selenium (IV) with a concentration of 1 mg Se / ml by the method of sequential dilution. Calibration dependencies are obtained immediately before measurements. A single-beam atomic absorption spectrometer without background correction serves as a means of measuring the analytical signal. A solution for the background is selected with 0.1 M HCl. As a reducing agent, a 3% aqueous solution of sodium borohydride in 1% sodium hydroxide is used.

Сущность предлагаемого способа экстрагирования (ЭК) заключается в извлечении ртути и селена из твердой фазы природного объекта в органическую компоненту расслаивающейся системы Н2О - AntH (антипирин) - HSSA (сульфосалициловая кислота). Для осуществления изобретения используют следующие вещества:The essence of the proposed method of extraction (EC) is the extraction of mercury and selenium from the solid phase of a natural object into the organic component of the stratified system H 2 O - AntH (antipyrine) - HSSA (sulfosalicylic acid). For the implementation of the invention using the following substances:

- антипирин «фармокопейный» (брутто формула C11H12N2O, температура плавления 113°С, молекулярная масса 188,23 г/моль),- antipyrine "pharmacopeia" (gross formula C 11 H 12 N 2 O, melting point 113 ° C, molecular weight 188.23 g / mol),

- сульфосалициловая кислота 2 - водная (ГОСТ 4478-78, брутто формула С7Н6О6S×2Н2O, молекулярная масса 254,21 г/моль).- sulfosalicylic acid 2 - water (GOST 4478-78, gross formula C 7 H 6 O 6 S × 2H 2 O, molecular weight 254.21 g / mol).

Предлагаемый способ отличается от прототипа тем, что используется органическая фаза расслаивающейся системы, состоящая из трех компонентов: воды, антипирина и сульфосалициловой кислоты, причем антипирин является лекарственным жаропонижающим средством и доступен для аналитиков.The proposed method differs from the prototype in that the organic phase of the exfoliating system is used, consisting of three components: water, antipyrine and sulfosalicylic acid, and antipyrine is an antipyretic drug and is available for analysts.

Осуществление изобретения достигается следующим образом, для ртути: - непосредственно перед проведением измерений методом последовательного разбавления ГСО ртути (II) с концентрацией 1 мг/мл готовят рабочий раствор с концентрацией 0,05 мкг Hg/мл, затем из рабочего раствора - серию стандартных растворов ртути с концентрациями 1,25-20,0 мкг/л для построения градуировочного графика;The implementation of the invention is achieved as follows, for mercury: - immediately before measurements by successive dilution of GSO mercury (II) with a concentration of 1 mg / ml, a working solution with a concentration of 0.05 μg Hg / ml is prepared, then a series of standard solutions of mercury are prepared from the working solution with concentrations of 1.25-20.0 μg / l to build a calibration graph;

- в качестве фонового электролита в гидридном методе «холодного пара» применяют 0,1М хлороводородную кислоту (в реакционную пробирку вносят микродозатором необходимое количество ртути и доводят реакционный объем до 10 мл фоновым раствором HCl);- 0.1 M hydrochloric acid is used as the background electrolyte in the hydride method of “cold steam” (the required amount of mercury is introduced into the reaction tube with a microdoser and the reaction volume is adjusted to 10 ml with a background HCl solution);

- при определении степени извлечения в органическую фазу при расслаивании органическую и водную фазы анализируют на содержание ртути отдельно (водной фазы берут аликвоту 5 мл, органической 0,5 мл, для уменьшения пенообразования органическую фазу разбавляют 2,5 мл фонового раствора 0,1М HCl);- when determining the degree of extraction into the organic phase by separation, the organic and aqueous phases are analyzed for mercury separately (the aqueous phase is taken in an aliquot of 5 ml, organic 0.5 ml, to reduce foaming, the organic phase is diluted with 2.5 ml of a background solution of 0.1 M HCl) ;

Из склянки с 3%-ным щелочным раствором NaBH4 1,0 мл восстановителя аргоном подается в реактор с аликвотой водная фаза (ВФ), органическая фаза (ОФ), экстракт. Газ пропускают со скоростью 0,4-0,6 л/мин и регистрируют сигнал поглощения «холодного пара» ртути в виде пика поглощения с помощью регистратора. По полученным данным строят график в координатах: концентрация ртути CHg, (мкг/мл) - площадь пика S (см2):From a flask with a 3% alkaline solution of NaBH 4, 1.0 ml of a reducing agent with argon is fed into the reactor with an aliquot of an aqueous phase (WF), an organic phase (RP), and an extract. Gas is passed at a rate of 0.4-0.6 l / min and the absorption signal of the “cold vapor” of mercury is recorded in the form of an absorption peak using a recorder. According to the data obtained, a graph is plotted in the coordinates: mercury concentration C Hg , (μg / ml) - peak area S (cm 2 ):

S [см2] = 0,35+380CHg [мкг/мл] (r=0,990), ВФ (аликвота 5 мл)S [cm 2 ] = 0.35 + 380C Hg [μg / ml] (r = 0.990), WF (5 ml aliquot)

S [см2] = 0,15+420CHg [мкг/мл] (r=0,996), ОФ (аликвота 0,5 мл)S [cm 2 ] = 0.15 + 420C Hg [μg / ml] (r = 0.996), RP (0.5 ml aliquot)

По графику определяют концентрацию неорганической ртути в анализируемых образцах ЭК природных объектов (таблица 2, 3).The schedule determines the concentration of inorganic mercury in the analyzed samples of EC natural objects (table 2, 3).

Распределение в системе Н2О - AntH - HSSA оценивают следующим образом:The distribution in the H 2 O — AntH — HSSA system is evaluated as follows:

- в градуированные пробирки на 10 мл наливают антипирин и сульфосалициловую кислоту в соотношении объемов 2:1, т.е. в области жидкофазного расслаивания системы вода-антипирин-сульфосалициловая кислота, далее вносят необходимые аликвоты рабочего раствора ртути 0,05 мкг Hg/мл, пробирки встряхивают и отстаивают в течение 5 мин;- antipyrine and sulfosalicylic acid are poured into graduated test tubes per 10 ml in a volume ratio of 2: 1, i.e. in the area of liquid-phase delamination of the water-antipyrine-sulfosalicylic acid system, the necessary aliquots of the working mercury solution of 0.05 μg Hg / ml are then added, the tubes are shaken and settled for 5 minutes;

- при этом ртуть переходит в органическую фазу объемом 3 мл;- in this case, mercury passes into the organic phase with a volume of 3 ml;

- расслаивание проводят центрифугированием при 10000 об/мин (15 минут), затем отделяют водную фазу от органической и анализируют на ртуть отдельно гидридным методом ААС (температура кварцевой печи 140°С, длина волны резонансного поглощения 253,7 нм);- delamination is carried out by centrifugation at 10,000 rpm (15 minutes), then the aqueous phase is separated from the organic phase and analyzed for mercury separately by the AAS hydride method (temperature of a quartz furnace 140 ° C, resonance absorption wavelength 253.7 nm);

Средняя степень извлечения неорганических форм ртути в органическую фазу составляет (98,8±0,3)% (таблица 1).The average degree of extraction of inorganic forms of mercury in the organic phase is (98.8 ± 0.3)% (table 1).

Очевидно, что процесс распределения ртути в модельных электролитах не полностью отражает экстрагирование из реальных проб. Расчеты с применением фактора пересчета свидетельствуют, что степень извлечения неорганической ртути из твердых образцов близка к 100%. Причиной высокой эффективности является высокая буферность органической фазы (ОФ), приготовленной как описано ниже.It is obvious that the process of mercury distribution in model electrolytes does not fully reflect extraction from real samples. Calculations using the conversion factor indicate that the degree of extraction of inorganic mercury from solid samples is close to 100%. The reason for the high efficiency is the high buffering of the organic phase (RP), prepared as described below.

Состав для экстрагирования готовят путем смешивания 100 мл 2,0 М водного раствора AntH и 50 мл 2,0 М водного раствора HSSA. При этом формируется нижний слой органической фазы (V=59 мл, d=1,7 г/см3, рН верхней водной фазы), который и используется для экстрагирования Hg из твердых образцов (почв, растений). Полученного количества 59 мл достаточно для подготовки экстрактов и почв, и растений (14 образцов + 2 контрольных) • 3 мл = 48 мл. При этом растения анализируют именно те, которые выросли на этих же почвах (№ пробы в таблицах 2, 3). В течение получаса смесь (AntH+HSSA) расслаивается, и при комнатной температуре 25°С формируется плотная (около 1,7 г/см3) нижняя фаза, причем приготовление экстракционного реагента может быть ускорено центрифугированием смеси растворов основания и кислоты. Затем навески почв (растений) массой 0,5000 г помещают в стеклянные бюксы и вводят по 3 мл состава для экстрагирования ртути. Смесь навески и реагента тщательно перемешивают стеклянной палочкой и через 30 минут анализируют ртуть, например, гидридным методом в 0,5 мл органического концентрата, к которому приливают 2,5 мл фонового 0,1 М раствора HCl, затем определяют содержание ртути по сигналу резонансного поглощения (λ=253,7 нм) его гидрида после атомизации в кварцевой печи при 140±5°С в потоке аргона 0,5 л/мин, полученный восстановлением аликвоты органической фазы щелочным раствором борогидрида натрия. С антипирином как основанием органической фазы (ОФ) расслаивающей системы происходит следующее взаимодействиеA composition for extraction is prepared by mixing 100 ml of a 2.0 M aqueous solution of AntH and 50 ml of a 2.0 M aqueous solution of HSSA. In this case, the lower layer of the organic phase is formed (V = 59 ml, d = 1.7 g / cm 3 , pH of the upper aqueous phase), which is used to extract Hg from solid samples (soils, plants). The resulting amount of 59 ml is enough to prepare extracts of both soil and plants (14 samples + 2 control) • 3 ml = 48 ml. In this case, the plants are analyzed precisely by those that grew on the same soils (sample No. in tables 2, 3). Within half an hour, the mixture (AntH + HSSA) is delaminated, and a dense (about 1.7 g / cm 3 ) lower phase is formed at room temperature 25 ° С, and the preparation of the extraction reagent can be accelerated by centrifugation of the mixture of base and acid solutions. Then, weights of soils (plants) weighing 0.5000 g are placed in glass containers and 3 ml of the composition for extraction of mercury is introduced. The mixture of the sample and reagent is thoroughly mixed with a glass rod and after 30 minutes mercury is analyzed, for example, by the hydride method in 0.5 ml of organic concentrate, to which 2.5 ml of a background 0.1 M HCl solution is added, then the mercury content is determined by the resonance absorption signal (λ = 253.7 nm) of its hydride after atomization in a quartz furnace at 140 ± 5 ° C in an argon flow of 0.5 l / min, obtained by reducing an aliquot of the organic phase with an alkaline solution of sodium borohydride. The following interaction occurs with antipyrine as the base of the organic phase (RP) of the delaminating system.

AntH++HgS (неорганические формы ртути) = AntHg2+ • HS-.AntH + + HgS (inorganic forms of mercury) = AntHg 2+ • HS - .

Органические соединения более мягкие кислоты Пирсона, чем неорганические, и извлечение ртутьорганических соединений не является предпочтительным при экстрагировании форм Hg буферной смесью [Ant (основание) + Ant Н+ • SSA- (ионный ассоциат - сульфосалицилат антипириния) + Н2O].Organic compounds are softer than Pearson acids than inorganic, and the extraction of organo-mercury compounds is not preferable when extracting Hg forms with buffer mixture [Ant (base) + Ant Н + • SSA - (ionic associate - antipyrine sulfosalicylate) + Н 2 O].

В этой связи по данным кислотного озоления (KB, суммарное содержание) и экстрагирования (ЭК) одних и тех же образцов можно оценить процент органических форм ртути (табл.2 и 3). Такие оценки очень актуальны для мониторинговых исследований природных объектов, так как органические формы ртути считают на порядок токсичнее, чем неорганические. Сравнение результатов, представленных в таблицах 2 и 3, позволяет вычислить по разности содержаний ртути в KB и ЭК процентное содержание органической ртути. При этом в растениях этот процент выше (табл.3)In this regard, according to acid ashing (KB, total content) and extraction (EC) of the same samples, the percentage of organic forms of mercury can be estimated (Tables 2 and 3). Such estimates are very relevant for monitoring studies of natural objects, since organic forms of mercury are considered to be much more toxic than inorganic ones. A comparison of the results presented in tables 2 and 3 allows us to calculate the percentage of organic mercury from the difference in mercury content in KB and EC. Moreover, in plants this percentage is higher (Table 3)

Осуществление изобретения для селена достигается следующим образом: Серию стандартных растворов селена готовят из рабочего раствор селена 5 мкг Se/мл методом последовательного разбавления ГСО 7779-2000 селена (IV) с концентрацией 1 мг Se/мл. Градуировочные зависимости получают непосредственно перед проведением измерений. В качестве фонового электролита применяют 0,1М хлороводородную кислоту. В реакционную склянку вносят 10 мл фона с необходимой добавкой стандартного раствора селена. Из склянки с 3%-ным щелочным раствором NaBH4 раствор в количестве 1,0 мл вытесняют аргоном в реактор с аналитом. Аргон пропускают со скоростью 0,4-0,6 л/мин и регистрируют сигнал поглощение селена после атомизации его гидрида в кварцевой печи при 850±50°С в виде пика резонансного поглощения (λ=196 нм) с помощью регистратора. По полученным данным строят график в координатах концентрация селена (мкг/мл) - высота пика поглощения (см) в водной фазе (ВФ) и органической фазе (ОФ):The implementation of the invention for selenium is achieved as follows: A series of standard solutions of selenium is prepared from a working solution of selenium 5 μg Se / ml by sequential dilution of GSO 7779-2000 selenium (IV) with a concentration of 1 mg Se / ml. Calibration dependencies are obtained immediately before measurements. As a background electrolyte, 0.1 M hydrochloric acid is used. 10 ml of background is added to the reaction flask with the necessary addition of a standard solution of selenium. From a flask with a 3% alkaline NaBH 4 solution, a solution of 1.0 ml is displaced with argon into a analyte reactor. Argon is passed at a rate of 0.4-0.6 l / min and a signal is recorded for the absorption of selenium after atomization of its hydride in a quartz furnace at 850 ± 50 ° C in the form of a resonance absorption peak (λ = 196 nm) using a recorder. According to the data obtained, a graph is plotted in coordinates of the concentration of selenium (μg / ml) - the height of the absorption peak (cm) in the aqueous phase (WF) and organic phase (RP):

h [см] = 1,12+4,46СSe [мкг/мл], (r=0,925), ВФ аликвота 5 млh [cm] = 1.12 + 4.46C Se [μg / ml], (r = 0.925), WF aliquot of 5 ml

h [см] = 1,00+4,30СSe [мкг/мл] (r=0,969), ОФ аликвота 0,5 млh [cm] = 1.00 + 4.30 ° C Se [μg / ml] (r = 0.969), RP aliquot 0.5 ml

Распределение селена в системе Н2О - AntH - HSSA оценивают следующим образом:The distribution of selenium in the H 2 O — AntH — HSSA system is evaluated as follows:

- в градуированные пробирки на 10 мл наливают 2 молярные растворы антипирина и сульфосалициловой кислоты в соотношении объемов 2:1;- 2 molar solutions of antipyrine and sulfosalicylic acid are poured into graduated test tubes per 10 ml in a volume ratio of 2: 1;

- вносят аликвоты стандартного раствора селена;- add aliquots of a standard solution of selenium;

- пробирки встряхивают и отстаивают в течение 5 мин, при этом селен переходит в органическую фазу объемом 3 мл;- the tubes are shaken and sedimented for 5 min, while selenium passes into the organic phase with a volume of 3 ml;

- расслаивание проводят центрифугированием при 10000 об/мин (15 минут);- delamination is carried out by centrifugation at 10,000 rpm (15 minutes);

- отделяют водную фазу (ВФ) от органической фазы (ОФ) и анализируют отдельно на селен ААС гидридным методом. Средняя степень извлечения селена в ОФ составила более (92±3)% (таблица 4).- the aqueous phase (HF) is separated from the organic phase (HF) and analyzed separately for selenium AAS by the hydride method. The average degree of extraction of selenium in the organic matter was more than (92 ± 3)% (table 4).

По графику для ОФ определяют концентрацию селена в анализируемых образцах природных объектов (таблица 5, 6). Очевидно, что процесс распределения в модельных электролитах не полностью отражает экстрагирование селена. Расчеты с применением фактора пересчета свидетельствуют, что степень извлечения его из твердых образцов близка к 100%. Причиной высокой эффективности является высокая буферность ОФ. Состав для экстрагирования неорганического селена из реальных почв и растений готовят как для ртути. Селеновая кислота (рК=2,75) сравнима по кислотности с антипирином (рКH+=1,5). Вероятно, с основанием ОФ расслаивающей системы происходит следующее взаимодействие:According to the schedule for RP, the concentration of selenium in the analyzed samples of natural objects is determined (table 5, 6). It is obvious that the distribution process in model electrolytes does not fully reflect the extraction of selenium. Calculations using the conversion factor indicate that the degree of extraction from solid samples is close to 100%. The reason for the high efficiency is the high buffering of the RP. The composition for the extraction of inorganic selenium from real soils and plants is prepared as for mercury. Selenic acid (pK = 2.75) is comparable in acidity to antipyrine (pK H + = 1.5). It is likely that the following interaction occurs with the base of the organic phase separation system:

Ant+H2SeO3 (неорганические формы селена) = AntH+•HSeO3-.Ant + H 2 SeO 3 (inorganic forms of selenium) = AntH + • HSeO 3 - .

Органические соединения селена, как более мягкие кислоты Пирсона, чем неорганические, извлекаются жестким основанием - антипирином. Предпочтение при экстрагировании Se буферной смесью [Ant (основание) +Ant H+•SSA- (ионный ассоциат-сульфосалицилат антипириния)] отдается неорганическим формам селена, как более жестким кислотам. В этой связи по данным кислотного озоления (суммарное содержание) и экстрагирования одних и тех же образцов можно оценить процент органических форм селена (табл.5 и 6). Такие оценки очень актуальны для мониторинговых исследований природных объектов. Сравнение результатов, представленных в таблицах 5 и 6, позволяет оценить по разности содержаний селена в KB и ЭК процентное содержание органического селена. При этом в растениях этот процент выше (табл.6). Неогранические формы селена могут быть селективно разделены жидкостной хроматографией.Organic selenium compounds, as milder Pearson acids than inorganic ones, are extracted with a hard base - antipyrine. When Se is extracted with a buffer mixture [Ant (base) + Ant H + • SSA - (ionic antipyrine sulfosalicylate associate)], inorganic forms of selenium are preferred as more stringent acids. In this regard, according to acid ashing (total content) and extraction of the same samples, the percentage of organic forms of selenium can be estimated (Tables 5 and 6). Such estimates are very relevant for monitoring studies of natural objects. A comparison of the results presented in tables 5 and 6 allows us to estimate the percentage of organic selenium by the difference in the selenium content in KB and EC. Moreover, in plants this percentage is higher (Table 6). The inorganic forms of selenium can be selectively separated by liquid chromatography.

Таким образом, заявляемый способ позволяет привести процесс подготовки твердых образцов природных объектов в соответствие с требованиями «зеленой химии», избежать нагрева образца и обеспечивает количественное извлечение неорганических форм ртути и селена в жидкую фазу, пригодную для последующего анализа ртути и селена подходящим физико-химическим методом (атомной абсорбции, жидкостной хроматографии, вольтамперометрии).Thus, the inventive method allows you to bring the process of preparing solid samples of natural objects in accordance with the requirements of "green chemistry", to avoid heating the sample and provides quantitative extraction of inorganic forms of mercury and selenium in the liquid phase, suitable for subsequent analysis of mercury and selenium by a suitable physicochemical method (atomic absorption, liquid chromatography, voltammetry).

Таблица 1
Распределение Hg в системе Н2О - AntH - HSSA
Table 1
Hg distribution in the H 2 O - AntH - HSSA system
Введено Hg, мкгIntroduced Hg, mcg Найдено Hg в ВФ, мкгFound Hg in WF, mcg Найдено Hg в ОФ, мкгFound Hg in RP, mcg R, %R% 0,00250.0025 0,000020.00002 0,002430,00243 9999 0,0050.005 0,000050.00005 0,004880,00488 9999 0,0100.010 0,000120.00012 0,009690.00969 9999 0,0250,025 0,000550,00055 0,023800,02380 9898 <R>±εα <R> ± ε α 98,8±0,398.8 ± 0.3 Общий объем системы - 10 мл: водной фазы - 7 мл,The total volume of the system is 10 ml: the aqueous phase is 7 ml, органической фазы - 3 мл. Коэффициент распределения 100-280organic phase - 3 ml. Distribution coefficient 100-280 Примечание: εα - доверительный интервал; R - степень извлечения; в гидридном методе объем аликвоты 5 мл водной фазы (ВФ) и 0,5 мл органической фазы (ОФ) расслаивающейся системы.Note: ε α is the confidence interval; R is the degree of extraction; in the hydride method, an aliquot volume of 5 ml of the aqueous phase (WF) and 0.5 ml of the organic phase (OF) of the exfoliating system.

Таблица 2
Результаты определения ртути в воздушно-сухих навесках почв (район п.Акташ, ртутное месторождение)
table 2
Results of determination of mercury in air-dry soil samples (region of Aktash village, mercury deposit)
№ ПробыSample No. Hg, мкг/гHg, mcg / g % орг. Hg% org Hg KBKB ЭКEC ЭК*FEC * F 1one 1,321.32 1,291.29 1,311.31 22 66 1,761.76 1,671,67 1,691,69 55 11eleven 5,775.77 5,515.51 5,585.58 4four 1919 2,272.27 2,222.22 2,252.25 22 2626 1,851.85 1,721.72 1,741.74 77 3131 2,002.00 1,961.96 1,981.98 22 3333 2,582,58 2,432.43 2,462.46 55 Примечание: F=(100/98,8) фактор пересчета с учетом средней степени извлечения (табл.1) из модельных растворов;Note: F = (100 / 98.8) conversion factor taking into account the average degree of extraction (table 1) from model solutions; KB - кислотная вытяжка смесью кислот: 2 мл HNO3, 1 мл H2SO4, 1 мл HCl из навески почвы, ЭК - экстрагирование из 0,5 г почвы в 3 мл органической фазы расслаивающейся системы, % орг. Hg=[(KB-ЭК)*100/КВ].KB - acid extract with a mixture of acids: 2 ml of HNO 3 , 1 ml of H 2 SO 4 , 1 ml of HCl from a sample of soil, EC - extraction from 0.5 g of soil in 3 ml of the organic phase of the stratified system,% org. Hg = [(KB-EC) * 100 / KB].

Таблица 3
Результаты определения ртути в воздушно-сухих навесках растений (район п.Акташ, ртутное месторождение)
Table 3
The results of the determination of mercury in air-dry samples of plants (Aktash settlement, mercury deposit)
№ ПробыSample No. Hg, мкг/гHg, mcg / g % орг. Hg% org Hg KBKB ЭКEC ЭК*РEC * R 1one 0,680.68 0,580.58 0,590.59 15fifteen 66 0,790.79 0,710.71 0,720.72 1010 11eleven 0,880.88 0,770.77 0,780.78 1212 1919 1,381.38 1,161.16 1,171.17 1616 2626 0,950.95 0,880.88 0,890.89 77 3131 1,601,60 1,411.41 1,431.43 1212 3333 1,981.98 1,821.82 1,841.84 88 Примечание:
F=(100/98,8) фактор пересчета с учетом средней степени извлечения (табл.1) из модельных растворов, KB - кислотная вытяжка смесью кислот: 2 мл HNO3, 1 мл H2SO4, 1 мл HCl из навески растения, ЭК - экстрагирование из 0,5 г почвы в 3 мл органической фазы расслаивающейся системы, % орг. Hg = [(KB-ЭК)*100/КВ]
Note:
F = (100 / 98.8) conversion factor taking into account the average degree of extraction (Table 1) from model solutions, KB - acid extract with a mixture of acids: 2 ml of HNO 3 , 1 ml of H 2 SO 4 , 1 ml of HCl from a plant sample , EC - extraction from 0.5 g of soil in 3 ml of the organic phase of the exfoliating system,% org. Hg = [(KB-EC) * 100 / KB]
h [см] = 1,00+4,30СSe [мкг/мл] (r=0,969), аликвота 0,5 млh [cm] = 1.00 + 4.30 ° C Se [μg / ml] (r = 0.969), 0.5 ml aliquot

Таблица 4
Распределение Se в системе Н2О - HAnt - HSSA
Table 4
Se distribution in the H 2 O - HAnt - HSSA system
Введено Se, мкгIntroduced Se, mcg Найдено Se в ВФ, мкгFound Se in WF, mcg Найдено Se в ОФ, мкгFound Se in RP, mcg R, %R% 0,200.20 менее 0,02less than 0.02 0,180.18 9090 0,400.40 менее 0,02less than 0.02 0,380.38 9595 0,800.80 0,040.04 0,720.72 9090 2,002.00 0,080.08 1,821.82 9191 4,004.00 0,120.12 3,743.74 9494 <R>±εα <R> ± ε α 92±392 ± 3 Общий объем системы - 10 мл: водной фазы - 7 мл,The total volume of the system is 10 ml: the aqueous phase is 7 ml, органической фазы - 3 мл. Коэффициент распределения 20-70organic phase - 3 ml. Distribution coefficient 20-70 Примечание: εα - доверительный интервал; R - степень извлечения; в гидридном методе объем аликвоты 5 мл водной фазы (ВФ) и 0,5 мл органической фазы (ОФ) расслаивающейся системы.Note: ε α is the confidence interval; R is the degree of extraction; in the hydride method, an aliquot volume of 5 ml of the aqueous phase (WF) and 0.5 ml of the organic phase (OF) of the exfoliating system.

Таблица 5
Результаты определения селена в воздушно-сухих навесках почв (район п.Акташ, ртутное месторождение)
Table 5
Results of determination of selenium in air-dry soil samples (region of Aktash village, mercury deposit)
№ ПробыSample No. Se, мкг/гSe, mcg / g % орг. Se% org Se KBKB ЭКEC ЭК*РEC * R 1one 7,687.68 7,297.29 7,927.92 55 66 8,808.80 8,698.69 9,449.44 1one 11eleven 11,0411.04 10,8010.80 11,7411.74 22 1919 12,1612.16 11,5511.55 12,5512.55 55 2626 5,435.43 5,185.18 5,635.63 4four 3131 6,556.55 6,006.00 6,526.52 88 3333 7,487.48 7,207.20 7,837.83 4four Примечание: F=(100/92) фактор пересчета с учетом средней степени извлечения (табл.1) из модельных растворов; KB - кислотная вытяжка смесью кислот: 2 мл HNO3, 1 мл H2SO4, 1 мл HCl из навески почвы, ЭК - экстрагирование из 0,5 г почвы в 3 мл органической фазы расслаивающейся системы, % орг. Se=[(KB-ЭК)*100/КВ].Note: F = (100/92) conversion factor taking into account the average degree of extraction (table 1) from model solutions; KB - acid extract with a mixture of acids: 2 ml of HNO 3 , 1 ml of H 2 SO 4 , 1 ml of HCl from a sample of soil, EC - extraction from 0.5 g of soil in 3 ml of the organic phase of the stratified system,% org. Se = [(KB-EC) * 100 / KB].

Таблица 6
Результаты определения селена в воздушно-сухих навесках растений (район п.Акташ, ртутное месторождение)
Table 6
The results of determination of selenium in air-dry plant weights (Aktash settlement, mercury deposit)
№ ПробыSample No. Se, мкг/гSe, mcg / g % орг. Se% org Se KBKB ЭКEC ЭК*РEC * R 1one 13,2913.29 11,3011.30 12,2812.28 15fifteen 66 9,929.92 9,399.39 10,2110.21 55 11eleven 7,587.58 7,187.18 7,807.80 66 1919 8,888.88 7,987.98 8,678.67 1212 2626 4,314.31 3,773.77 4,104.10 1212 3131 5,435.43 5,105.10 5,545.54 66 3333 6,556.55 5,895.89 6,406.40 1010 Примечание: F=(100/92) фактор пересчета с учетом средней степени извлечения (табл.1) из модельных растворов, KB - кислотная вытяжка смесью кислот: 2 мл HNO3, 1 мл Н2SO4, 1 мл HCl из навески растения, ЭК - экстрагирование из 0,5 г почвы в 3 мл органической фазы расслаивающейся системы, % орг. Se=[(KB-ЭК)*100/КВ].Note: F = (100/92) conversion factor taking into account the average degree of extraction (Table 1) from model solutions, KB - acid extract with a mixture of acids: 2 ml of HNO 3 , 1 ml of H 2 SO 4 , 1 ml of HCl from a plant sample , EC - extraction from 0.5 g of soil in 3 ml of the organic phase of the exfoliating system,% org. Se = [(KB-EC) * 100 / KB].

Claims (1)

Способ экстрагирования неорганических форм ртути и селена из твердых образцов природных объектов, заключающийся в извлечении ртути и селена из твердой фазы природного объекта в жидкую кислую фазу, отличающийся тем, что для извлечения ртути и селена из твердой пробы массой 0,5000 г к навеске добавляют 3,0 мл плотной органической фазы расслаивающейся системы вода-антипирин-сульфосалициловая кислота, которую готовят смешиванием 2М водных растворов антипирина и сульфосалициловой кислоты в объемном соотношении 2:1, затем суспензию тщательно перемешивают и через 30 мин анализируют на содержание ртути и селена инструментальным методом. A method of extracting inorganic forms of mercury and selenium from solid samples of natural objects, which consists in extracting mercury and selenium from the solid phase of a natural object into a liquid acid phase, characterized in that 3 are added to a sample to extract mercury and selenium from a solid sample weighing 0.5000 g , 0 ml of the dense organic phase of the water-antipyrine-sulfosalicylic acid exfoliating system, which is prepared by mixing 2M aqueous solutions of antipyrine and sulfosalicylic acid in a volume ratio of 2: 1, then the suspension is carefully per they are kneaded and after 30 minutes they are analyzed for mercury and selenium content by instrumental method.
RU2007136363/15A 2007-10-01 2007-10-01 Method for extraction of mercury and selenium inorganic forms from solid samples of natural objects RU2358899C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007136363/15A RU2358899C1 (en) 2007-10-01 2007-10-01 Method for extraction of mercury and selenium inorganic forms from solid samples of natural objects

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007136363/15A RU2358899C1 (en) 2007-10-01 2007-10-01 Method for extraction of mercury and selenium inorganic forms from solid samples of natural objects

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007136363A RU2007136363A (en) 2009-04-10
RU2358899C1 true RU2358899C1 (en) 2009-06-20

Family

ID=41014479

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007136363/15A RU2358899C1 (en) 2007-10-01 2007-10-01 Method for extraction of mercury and selenium inorganic forms from solid samples of natural objects

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2358899C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4041139A (en) * 1976-08-30 1977-08-09 Atlantic Richfield Company Recovery of selenium from urethane solutions
SU583387A1 (en) * 1974-05-28 1977-12-05 Пермский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им.А.М.Горького Mercury concentrating method
SU1157391A1 (en) * 1983-01-19 1985-05-23 Пермский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им.А.М.Горького Method of isolating elements from solutions
SU1357759A1 (en) * 1985-11-14 1987-12-07 Пермский государственный университет им.А.М.Горького Method of separating mercury (ii) from water solutions

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU583387A1 (en) * 1974-05-28 1977-12-05 Пермский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им.А.М.Горького Mercury concentrating method
US4041139A (en) * 1976-08-30 1977-08-09 Atlantic Richfield Company Recovery of selenium from urethane solutions
SU1157391A1 (en) * 1983-01-19 1985-05-23 Пермский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им.А.М.Горького Method of isolating elements from solutions
SU1357759A1 (en) * 1985-11-14 1987-12-07 Пермский государственный университет им.А.М.Горького Method of separating mercury (ii) from water solutions

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007136363A (en) 2009-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kiene et al. Determination of trace levels of dimethylsulfoxide (DMSO) in seawater and rainwater
Rauret et al. Improvement of the BCR three step sequential extraction procedure prior to the certification of new sediment and soil reference materials
Shraim et al. Speciation of arsenic by hydride generation–atomic absorption spectrometry (HG–AAS) in hydrochloric acid reaction medium
Panichev et al. Distribution of vanadium (V) species between soil and plants in the vicinity of vanadium mine
Fan et al. Temporal variations of the abundance and optical properties of water soluble Humic-Like Substances (HULIS) in PM2. 5 at Guangzhou, China
Ghasemi et al. Simultaneous speciation and preconcentration of ultra traces of inorganic tellurium and selenium in environmental samples by hollow fiber liquid phase microextraction prior to electrothermal atomic absorption spectroscopy determination
Ribeiro et al. Determination of hydride forming elements (As, Sb, Se, Sn) and Hg in environmental reference materials as acid slurries by on-line hydride generation inductively coupled plasma mass spectrometry
St‐Jean Automated quantitative and isotopic (13C) analysis of dissolved inorganic carbon and dissolved organic carbon in continuous‐flow using a total organic carbon analyser
Guo et al. Method development for the determination of total fluorine in foods by tandem inductively coupled plasma mass spectrometry with a mass-shift strategy
Tuzen et al. Selective speciation and determination of inorganic arsenic in water, food and biological samples
Mason et al. The sources and composition of mercury in Pacific Ocean rain
Jiang et al. Cloud point extraction combined with electrothermal atomic absorption spectrometry for the speciation of antimony (III) and antimony (V) in food packaging materials
Welna et al. A comparison of samples preparation strategies in the multi-elemental analysis of tea by spectrometric methods
Torres et al. Determination of inorganic and total mercury in biological samples treated with tetramethylammonium hydroxide by cold vapor atomic absorption spectrometry using different temperatures in the quartz cell
Krachler et al. Digestion procedures for the determination of antimony and arsenic in small amounts of peat samples by hydride generation–atomic absorption spectrometry
Yaman et al. Speciation of lead in soils and relation with its concentration in fruits
Vassileva et al. Revisitation of mineralization modes for arsenic and selenium determinations in environmental samples
Nassiri et al. Spectrophotometric determination of formaldehyde in seawater samples after in-situ derivatization and dispersive liquid-liquid microextraction
He et al. Analysis of organomercuric species in soils from orchards and wheat fields by capillary gas chromatography on-line coupled with atomic absorption spectrometry after in situ hydride generation and headspace solid phase microextraction
Wohlmann et al. Development of an electrothermal vaporizer for direct mercury determination in soil by inductively-coupled plasma mass spectrometry
Tašev et al. Determination of inorganic and total arsenic in wines by hydride generation atomic absorption spectrometry
Maher et al. Antimony measurements in environmental matrices: seven considerations
Vieira et al. Determination of Cd, Hg, Pb and Se in sediments slurries by isotopic dilution calibration ICP-MS after chemical vapor generation using an on-line system or retention in an electrothermal vaporizer treated with iridium
Waterlot et al. Effects of grinding and shaking on Cd, Pb and Zn distribution in anthropogenically impacted soils
de La Calle Guntiñas et al. Determination of total available antimony in marine sediments by slurry formation–hydride generation atomic absorption spectrometry. Applicability to the selective determination of antimony (III) and antimony (V)

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20151002