RU2382355C1 - Экстракционно-вольтамперометрический способ определения цинка, кадмия, свинца, меди и железа в твердых образцах природных объектов - Google Patents
Экстракционно-вольтамперометрический способ определения цинка, кадмия, свинца, меди и железа в твердых образцах природных объектов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2382355C1 RU2382355C1 RU2008139840/28A RU2008139840A RU2382355C1 RU 2382355 C1 RU2382355 C1 RU 2382355C1 RU 2008139840/28 A RU2008139840/28 A RU 2008139840/28A RU 2008139840 A RU2008139840 A RU 2008139840A RU 2382355 C1 RU2382355 C1 RU 2382355C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cadmium
- iron
- lead
- extraction
- copper
- Prior art date
Links
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 28
- 239000011701 zinc Substances 0.000 title claims abstract description 18
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 16
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 15
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 14
- 239000007787 solid Substances 0.000 title claims abstract description 14
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 13
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 12
- 239000011133 lead Substances 0.000 title claims description 17
- 239000010949 copper Substances 0.000 title claims description 16
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 title claims description 11
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 10
- 238000004832 voltammetry Methods 0.000 title claims description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 21
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims abstract description 13
- ZNNZYHKDIALBAK-UHFFFAOYSA-M potassium thiocyanate Chemical compound [K+].[S-]C#N ZNNZYHKDIALBAK-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 12
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 9
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims abstract description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000005445 natural material Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229960005222 phenazone Drugs 0.000 claims abstract description 8
- RLFWWDJHLFCNIJ-UHFFFAOYSA-N Aminoantipyrine Natural products CN1C(C)=C(N)C(=O)N1C1=CC=CC=C1 RLFWWDJHLFCNIJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- VEQOALNAAJBPNY-UHFFFAOYSA-N antipyrine Chemical compound CN1C(C)=CC(=O)N1C1=CC=CC=C1 VEQOALNAAJBPNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 3
- 239000012074 organic phase Substances 0.000 claims description 12
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- WXHLLJAMBQLULT-UHFFFAOYSA-N 2-[[6-[4-(2-hydroxyethyl)piperazin-1-yl]-2-methylpyrimidin-4-yl]amino]-n-(2-methyl-6-sulfanylphenyl)-1,3-thiazole-5-carboxamide;hydrate Chemical compound O.C=1C(N2CCN(CCO)CC2)=NC(C)=NC=1NC(S1)=NC=C1C(=O)NC1=C(C)C=CC=C1S WXHLLJAMBQLULT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- -1 thiocyanate anions Chemical class 0.000 claims description 4
- ZMZDMBWJUHKJPS-UHFFFAOYSA-N hydrogen thiocyanate Natural products SC#N ZMZDMBWJUHKJPS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 abstract description 9
- 238000000605 extraction Methods 0.000 abstract description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 8
- 238000011066 ex-situ storage Methods 0.000 abstract description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 abstract description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 abstract description 2
- YCPXWRQRBFJBPZ-UHFFFAOYSA-N 5-sulfosalicylic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC(S(O)(=O)=O)=CC=C1O YCPXWRQRBFJBPZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 abstract 1
- 238000004442 gravimetric analysis Methods 0.000 abstract 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 abstract 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 abstract 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 11
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 8
- 238000001075 voltammogram Methods 0.000 description 8
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 6
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 6
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 5
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 5
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 4
- 239000012491 analyte Substances 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 4
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 3
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 3
- 229940116357 potassium thiocyanate Drugs 0.000 description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 3
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 3
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 3
- BKHQZVDOSQVERW-UHFFFAOYSA-N 1,5-dimethyl-2-phenylpyrazole-3-thione Chemical compound CN1C(C)=CC(=S)N1C1=CC=CC=C1 BKHQZVDOSQVERW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical class Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021607 Silver chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000538 analytical sample Substances 0.000 description 2
- 238000004380 ashing Methods 0.000 description 2
- 230000000536 complexating effect Effects 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 2
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- MOODSJOROWROTO-UHFFFAOYSA-N salicylsulfuric acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC=C1OS(O)(=O)=O MOODSJOROWROTO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M silver monochloride Chemical group [Cl-].[Ag+] HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229940071103 sulfosalicylate Drugs 0.000 description 2
- YNJBWRMUSHSURL-UHFFFAOYSA-N trichloroacetic acid Chemical compound OC(=O)C(Cl)(Cl)Cl YNJBWRMUSHSURL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000497 Amalgam Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000002918 Fraxinus excelsior Nutrition 0.000 description 1
- 229910000645 Hg alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 240000007651 Rubus glaucus Species 0.000 description 1
- 235000011034 Rubus glaucus Nutrition 0.000 description 1
- 235000009122 Rubus idaeus Nutrition 0.000 description 1
- ZMZDMBWJUHKJPS-UHFFFAOYSA-M Thiocyanate anion Chemical compound [S-]C#N ZMZDMBWJUHKJPS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010306 acid treatment Methods 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002956 ash Substances 0.000 description 1
- 238000001479 atomic absorption spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 238000002144 chemical decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000008139 complexing agent Substances 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 150000004683 dihydrates Chemical class 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 239000005446 dissolved organic matter Substances 0.000 description 1
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000000705 flame atomic absorption spectrometry Methods 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000086 high toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 235000011167 hydrochloric acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- DXTCFKRAUYBHRC-UHFFFAOYSA-L iron(2+);dithiocyanate Chemical compound [Fe+2].[S-]C#N.[S-]C#N DXTCFKRAUYBHRC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000012464 large buffer Substances 0.000 description 1
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 description 1
- 235000011007 phosphoric acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000033 sodium borohydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012279 sodium borohydride Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000007619 statistical method Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 150000003567 thiocyanates Chemical class 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titanium dioxide Inorganic materials O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
Abstract
Способ заключается в том, что для экстрагирования металлов из твердых частиц природного материала используют водно-органическую расслаивающуюся систему, для приготовления экстракционного реагента смешивают 2 М растворы фармакопейного антипирина и 2-водной сульфосалициловой кислоты марки ч.д.а. в объемном соотношении растворов реагентов 2:1 и вводят анионы тиоцианата в виде соли роданида калия марки ч.д.а. из расчета 0,1 моль KSCN на литр смеси реагентов с последующим катодным концентрированием и поэлементным количественным определением металлов вольтамперометрическим методом в режиме «ex situ» в одном акте химического анализа. Изобретение обеспечивает возможность определения цинка, кадмия, свинца, меди и железа в одном акте химического анализа в атомизаторе, снижение токсичности, использования в массовых мониторинговых исследованиях. 3 табл., 2 ил.
Description
Изобретение относится к области аналитической химии объектов окружающей среды и направлено на разработку средств аналитического контроля параметров экосистем и полиэлементного мониторинга природных вод и водных экосистем.
Известен способ вольтамперометрического определения цинка, кадмия, свинца и меди в почвах и биологических объектов [авторы Э.А.Захарова, Г.Б.Слепченко и другие], разработанный в лаборатории НИЛ микропримесей ТПУ и рекомендованный к реализации с помощью компьютерных вольтамперометрических анализаторов типа ТА 1, ТА 2, СТА и других (табл.1) внедренческой научно-производственной фирмой «ЮМХ».
Методика (аналог) основана на проведении инверсионно-вольтамперометрических измерений с накоплением цинка, кадмия, свинца и меди на индикаторном электроде (ртутно-пленочном, ртутно-графитовом) при заданном отрицательном потенциале электролиза - 1,4 В относительно хлоридсеребряного электрода сравнения. Процесс электрорастворения элементов с поверхности электрода и регистрация аналитических сигналов (анодных пиков) на вольтамперограмме проводится при ступенчатой развертке потенциала 100 мВ/с в анодном направлении от -1,2 В до +0,15 В относительно электрода. Потенциалы максимумов регистрируемых анодных пиков (аналитических сигналов) цинка, кадмия, свинца и меди на фоне муравьиной кислоты соответственно равны (-0,9±0,1) В; (-0,6±0,1) В; (-0,4±0,1) В; (-0,05±0,10) В.
Растворенный кислород удаляют инертным газом.
Подготовка индикаторного ртутно-пленочного или ртутно-графитового электрода перед аналитической процедурой включает стадию формирования ртутной пленки на поверхности соответствующего рабочего (серебряного, графитового) электрода. В случае природных вод и других жидких проб аналог требует длительной, около одного часа, трудоемкой подготовки аналитического образца, например ультрафиолетового облучения (УФО) с фотокатализатором - двуокисью титана. УФО может занимать до двух часов в зависимости от наличия в пробе органического вещества. Наличие в водах органического вещества в миллиграммовых количествах отрицательно влияет на аналитические сигналы элементов вследствие сорбции его на поверхности ртутной пленки или графите.
Сорбция органического вещества уменьшает величины предельных диффузионных токов элементов, с одной стороны, и смещает максимум токов пиков элементов из-за комплексующего действия растворенного органического вещества на определяемые элементы. Для разложения избыточного органического вещества в воде используют физическое воздействие: температуру, ультразвук и другие, либо химическое, например кислотную обработку сухого остатка воды после выпаривания. Подобного рода предварительная обработка водных образцов удлиняет аналитическую процедуру.
Недостатки аналога:
- решающим недостатком является сложность определения низких концентраций, менее 1 мкг/г свинца, кадмия и цинка в образцах,
- использование на стадии подготовки образцов природного материала кислотного озоления для химического разложения; такое разложение в смеси серной, азотной и хлористоводородной кислот требует соблюдения строгих правил техники безопасности при работе с агрессивными кислотами;
- в качестве активного коллектора аналита используется ртуть в виде металла или раствора; ртуть также по гигиеническим нормативам относится к веществу первого класса опасности;
- методика-аналог не позволяет определять железо, которое не образует амальгаму (ртутный сплав) и поэтому ионы железа не определяют на ртутных индикаторных электродах.
Недостаток аналога, заключающийся в сорбции органического вещества природных вод поверхностью индикаторного электрода (ртутно-пленочного на серебряной или графитовой подложке), заявляемый способ превращает в преимущество, так как реализует на этапе подготовки экстрагента введение тиоцианата в систему вода - антипирин - сульфосалициловая кислота для образования комплексных ионов цинком, кадмием, свинцом и медью при их экстрагировании из твердых природных объектов (взвесей, почв, частиц снежной массы, биологических или клинических объектов) органической фазой гидратотиоцианата сульфосалицилата антипириния.
Из известных технических решений наиболее близким по назначению и технической сущности к заявляемому объекту является экстракционный способ подготовки аналитических образцов (Патент РФ № 2232718) / С.В.Темерев, Л.С.Егорова // 20.07.2004, БИ № 20 (прототип), заключающийся в том, что для десорбции кадмия из твердых частиц природного материала используют расслаивающую систему, содержащую реагент тиопирин 0,002-0,003 моль, органическую трихлоруксусную кислоту 1,2-1,6 моль и неорганическую ортофосфорную кислоту 0,03-0,05 моль, и дистиллированную воду до литра при комнатной температуре 25°С в течение 30 мин. Данный способ обеспечивает максимальное извлечение кадмия за короткое время при комнатной температуре.
Недостатки прототипа:
- необходимость целевого синтеза тиопирина как комплексующего кадмий реагента и его недоступность для приобретения аналитиками для массовых мониторинговых исследований;
- агрессивность и большая токсичность трихлоруксусной кислоты;
- невозможность определения нескольких элементов в одном акте химического анализа в кварцевой печи, графитовой кювете или другом атомизаторе;
- невозможность повторного концентрирования аналита в атомно-абсорбционном методе в сравнении с электрохимическим групповым концентрированием элементов на электроде при потенциале накопления.
Вышеперечисленные недостатки устраняет заявляемый способ.
Экстракционно-вольтамперометрический способ определения цинка, кадмия, свинца, меди и железа в твердых образцах природных объектов заключается в извлечении металлов из твердых частиц природных материалов в органическую фазу (ОФ) расслаивающейся системы вода - антипирин - сульфосалициловая кислота - тиоцианат с последующим катодным концентрированием и получением анодной вольтамперограммы в виде пиков анодного окисления элементов, и полиэлементным количественным определением в режиме «ех situ» металлов в одном акте химического анализа.
В данном способе используют более доступные для аналитиков реагенты, смешивают 2 М растворы фармакопейного антипирина (HAnt - 2,3-диметил-1-фенил-3-пиразолин-5-он) и 2-водной сульфосалициловой кислоты (дигидрат HSSA×2H2O) марки ч.д.а. в объемном соотношении растворов реагентов 2:1 и вводят анионы тиоцианата в виде соли роданида калия марки ч.д.а. из расчета 0,1 моль KSCN на литр смеси реагентов.
В отличие от прототипа в качестве комплексующего определяемые элементы: Zn, Cd, Pb, Cu, Fe агента в заявляемом способе используется твердое вещество тиоцианат калия KSCN. Именно такая органическая фаза расслаивающейся системы вода - антипирин - сульфосалициловая кислота - тиоцианат калия используется в качестве экстрагента цинка, кадмия, свинца, меди и железа из твердых частиц природного материала, например твердой компоненты снежного покрова (particulate matter). Кроме того, сульфосалициловая кислота - фотометрический реагент на ионы железа.
Заявляемое изобретение реализует неразрушающий метод, дающий информацию о формах элементов в концентрате.
Осуществление изобретения.
Органическую фазу (ОФ) расслаивающейся системы H2O-HAnt-HSSA-KSCN для экстрагирования готовят следующим образом.
Сначала готовят двумолярные (2М) отдельно растворы реагентов:
- фармакопейного антипирина (брутто формула C11H12N2O, температура плавления 113°С, молекулярная масса 188,23 г/моль) и двухводной сульфосалициловой кислоты (ГОСТ 4478-78, брутто формула С7Н6О68×2H2O, молекулярная масса 254,21 г/моль).
Затем смешивают эти растворы HAnt и HSSA в объемном соотношении 2:1 и добавляют твердый тиоцианат калия из расчета 0,1 моль KSCN на литр смеси реагентов. Формирование нижней фазы системы ведут путем интенсивного встряхивания с последующим отстаиванием при комнатной температуре 25°С в высоком сосуде или центрифугированием. Такое отношение реагентов приводит к быстрому расслаиванию в течение 15-20 минут, при котором объем органической фазы (ОФ) занимает 1/4 от общего объема системы (4-кратное объемное концентрирование). Все приготовления ОФ занимают не более 30 минут. Навеску твердых частиц природного материала 0,1000-0,5000 г помещают в бюксы, добавляют по 2 мл органической фазы, тщательно перемешивают стеклянной палочкой 20-30 минут при 25°С. Затем отбирают аликвоту 5 мкл и равномерно наносят на торец чистого графитового электрода. Модифицированный графитовый электрод помещают в трехэлектродную ячейку с 0,1 моль/л KSCN, без задержки ведут электролиз при -1,4 В в течение 30 секунд. Затем без задержки регистрируют вольтамперограмму в пределах -1,00 до +1,00 В с пиками анодного окисления цинка, кадмия, свинца, меди и железа, наблюдаемым в виде максимумов предельных диффузионных токов примерно при тех же потенциалах, характерных для водных растворов (-0,900…-0,800 B)Zn, (-0,640…-0,610 B)Cd, (-0,450…-0,390 В)Pb, (-0,100…0,000 B)Cu, (+0,78…+0,79 B)Fe.
Таким образом, степень извлечения после определения независимым методом ААС в пламени представлена в табл.2.
Примечание: степень извлечения рассчитана по отношению к параллельным образцам частиц снега, озоленным в смеси 2 мл азотной +1 мл серной +1 мл хлористоводородной концентрированных кислот.
Образующаяся органическая фаза ОФ, состоящая из ионного ассоциата органической соли, сульфосалицилата антипириния и реагента антипирина, имеет кислую реакцию среды, обладает большой буферной емкостью и извлекает из частиц твердого природного материала железо и тяжелые металлы, вследствие образования сложного комплекса металлов с ионной по природе и органической по составу жидкости плотностью около 1,5 г/см3 с ограниченной растворимостью в воде. ОФ расслаивающейся системы, формирующаяся в нижней фазе при расслаивании в виде ионной жидкости желтого цвета, используется для модификации графитового рабочего электрода (фоновый концентрат ОФ). В присутствии железа в природном материале ОФ окрашивается в интенсивный малиновый цвет роданида железа.
Далее концентрат ГСО или экстракт природного материала (24 образца) «ех situ» отбирают хроматографическим шприцем 5 мкл нижней органической фазы ОФ и равномерно наносят на подготовленную поверхность графитового электрода. Перед каждой серией вольтамперограмм поверхность графитового электрода обновляют, полируют фильтровальной бумагой, обезжиривают в 10 мл 0,1 М HCl с добавкой 0,2 мл 3%-ного щелочного раствора борогидрида натрия и промывают в кипящей дистиллированной воде для удаления избытка кислорода с его поверхности. На сухую графитовую поверхность наносят 5 мкл органической фазы с помощью хроматографического микрошприца, равномерно распределяя по торцевой поверхности электрода (геометрическая площадь 0,13 см2). Такой пленочный электрод помещают в трехэлектродную ячейку с 10 мл 0,1 KSCN в качестве фонового раствора. Фоновый электролит не должен содержать растворенного кислорода. Растворенный в электролите кислород удаляют путем барботирования аргона в течение 3-5 минут. Далее без задержки подают потенциал накопления ртути -1,4 В в течение 30 с. Затем в режиме анодной развертки регистрируют вольтамперограмму в квадратно-волновом режиме регистрации со скоростью анодной развертки потенциала 150 мВ/с (ТА-2, Томск, ТПУ) с 0,1 М раствором KSCN, не содержащим растворенного кислорода, и накладывают перенапряжение -1,4 В на 30 секунд относительно хлоридсеребряного электрода сравнения, и регистрируют анодную вольтамперограмму в квадратно-волновом режиме в области потенциалов от -1,0 В до +1,0 В, типичные вольтамперограммы представлены на фиг.1.
Оптимальные условия регистрации вольтамперограмм: цинк, медь и железо определяются при квадратно-волновом режиме регистрации, скорости развертки, равной 150 мВ/с в диапазоне развертки от -1,0 В до 1,0 В, свинец и кадмий оптимально регистрировать в более узком диапазоне развертки потенциала от -0,7 В до -0,2 В и меньшей скорости 50 мВ/с (фиг.2).
Максимумы предельных диффузионных токов наблюдают примерно при тех же потенциалах, характерных для водных растворов (-0,900…-0,800 B)Zn, (-0,640…-0,610 B)Cd, (-0,450…-0,390 В)Pb, (-0,100…0,000 B)Cu, (+0,78…+0,79 B)Fe. Величины потенциалов соответствуют водным растворам электролитов потому, что вода служит единственным гомогенизирующим растворителем.
Эффективность и метрологические характеристики заявляемого способа иллюстрирует табл.1 на примере определения элементов в 12 пробах частиц снежного покрова, собранных на трековые мембраны диаметром пор 0,11 мкм, после фильтрования снеговых вод, собранных с территорий экосистемы реки Барнаулки с различным уровнем химической нагрузки.
Результаты статистического анализа, представленные в табл.2 показывают, что определение элементов в концентрате статистически незначимо и определяется эффективностью извлечения элементов в форме тиоцианатных комплексов определяемых элементов. Сравнение результатов заявляемым способом определения извлечения элементов в ОФ расслаивающейся системы (Э) с окончанием аналитической процедуры и методом подготовки образцов природного материала мокрым озолением в смеси концентрированных кислот с последующим анализом минерализатов пламенной атомно-абсорбционной спектрометрией представлено в табл.3.
Несмотря на неизбежные случайные погрешности результаты определений различаются в пределах доверительных интервалов и представительно характеризуют заявляемый способ экстракционной вольтамперометрии (табл.3). Величины предельных диффузионных токов линейно зависят от концентрации металлов в концентрате ОФ расслаивающейся системы.
Преимущества предлагаемого способа:
- удешевляет процедуру анализа из-за применения значительно более простого и недорогого оборудования, не имеющего источников повышенной опасности для аналитика,
- исключает стадии высокотемпературного разложения аналита с целью его атомизации.
- электрохимические анализаторы легче автоматизируются, значительно меньше по размерам и массе, а электрохимические методы позволяют дополнительно концентрировать аналит на поверхности рабочего электрода при потенциале накопления.
- вольтамперометрические анализаторы в полевом варианте позволяют контролировать элементы непосредственно на месте отбора проб воды.
- реализует определение железа по анодному пику тока при потенциале +0,78…+0,79 В.
| Таблица 1 | ||||
| Метрологические характеристики аналога | ||||
| Объект | Масса образца, г | Аналит | Диапазон в ppm | № свидетельства МВИ |
| Рыба и пищевые продукты | 1-4 | Cd | 0,05-50 | 08-47/042 |
| Pb | 0,04-10 | ГОСТ | ||
| Cu | 0,05-30 | 51301-99 | ||
| Zn | 1,0-100 | |||
| Почвы | 2,5-5 | Zn | 5,0-400 | 08-47/056 |
| Cd | 0,1-25 | |||
| Pb | 3-70 | |||
| Cu | 0,1-25 | |||
| Заявляемое изобретение | ||||
| Твердые частицы снега (particulate matter) | 0,1-0,5 | Zn | 3-100 | Количество образцов 24, двумя независимыми методами |
| Cd | 0,05-0,80 | |||
| Pb | 0,5-30 | |||
| Cu | 0,5-60 | |||
| Fe | 1000-36000 | |||
Claims (1)
- Экстракционно-вольтамперометрический способ определения цинка, кадмия, свинца, меди и железа в твердых образцах природных объектов, заключающийся в экстрагировании металлов из твердых частиц природного материала в органическую фазу расслаивающейся системы, отличающийся тем, что для приготовления экстракционного реагента смешивают 2 М растворы фармакопейного антипирина и 2-водной сульфосалициловой кислоты марки ч.д.а. в объемном соотношении растворов реагентов 2:1 и вводят анионы тиацианата в виде соли роданида калия марки ч.д.а. из расчета 0,1 моль KSCN на литр смеси реагентов с последующим катодным концентрированием и поэлементным количественным определением металлов вольтамперометрическим методом.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008139840/28A RU2382355C1 (ru) | 2008-10-07 | 2008-10-07 | Экстракционно-вольтамперометрический способ определения цинка, кадмия, свинца, меди и железа в твердых образцах природных объектов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008139840/28A RU2382355C1 (ru) | 2008-10-07 | 2008-10-07 | Экстракционно-вольтамперометрический способ определения цинка, кадмия, свинца, меди и железа в твердых образцах природных объектов |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2382355C1 true RU2382355C1 (ru) | 2010-02-20 |
Family
ID=42127165
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008139840/28A RU2382355C1 (ru) | 2008-10-07 | 2008-10-07 | Экстракционно-вольтамперометрический способ определения цинка, кадмия, свинца, меди и железа в твердых образцах природных объектов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2382355C1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2508539C1 (ru) * | 2012-08-07 | 2014-02-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный университет" | Способ определения цинка |
| RU2565214C1 (ru) * | 2014-06-30 | 2015-10-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный университет" | Способ очистки водных растворов от железа (iii) |
| RU2761045C1 (ru) * | 2021-02-12 | 2021-12-02 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский государственный аграрный университет" | Способ определения содержания железа в мышечной ткани рыбы |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1377708A1 (ru) * | 1986-08-19 | 1988-02-28 | Казанский государственный университет им.В.И.Ульянова-Ленина | Способ экстракционно-вольтамперометрического определени этиленбисдитиокарбамата цинка (цинеба) |
| WO1998030738A2 (en) * | 1997-01-06 | 1998-07-16 | Trustees Of Boston University | Method and apparatus for metal extraction and sensor device related thereto |
| RU2232718C1 (ru) * | 2003-02-10 | 2004-07-20 | Алтайский государственный университет | Экстракционный способ подготовки аналитических образцов |
-
2008
- 2008-10-07 RU RU2008139840/28A patent/RU2382355C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1377708A1 (ru) * | 1986-08-19 | 1988-02-28 | Казанский государственный университет им.В.И.Ульянова-Ленина | Способ экстракционно-вольтамперометрического определени этиленбисдитиокарбамата цинка (цинеба) |
| WO1998030738A2 (en) * | 1997-01-06 | 1998-07-16 | Trustees Of Boston University | Method and apparatus for metal extraction and sensor device related thereto |
| RU2232718C1 (ru) * | 2003-02-10 | 2004-07-20 | Алтайский государственный университет | Экстракционный способ подготовки аналитических образцов |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2508539C1 (ru) * | 2012-08-07 | 2014-02-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный университет" | Способ определения цинка |
| RU2565214C1 (ru) * | 2014-06-30 | 2015-10-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный университет" | Способ очистки водных растворов от железа (iii) |
| RU2761045C1 (ru) * | 2021-02-12 | 2021-12-02 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский государственный аграрный университет" | Способ определения содержания железа в мышечной ткани рыбы |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2382355C1 (ru) | Экстракционно-вольтамперометрический способ определения цинка, кадмия, свинца, меди и железа в твердых образцах природных объектов | |
| RU2390011C1 (ru) | СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛАТИНЫ В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ МЕТОДОМ ИНВЕРСИОННОЙ ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИИ ПО ПИКАМ СЕЛЕКТИВНОГО ЭЛЕКТРООКИСЛЕНИЯ ВИСМУТА ИЗ ИНТЕРМЕТАЛЛИЧЕСКОГО СОЕДИНЕНИЯ PtxBiy | |
| RU2426108C1 (ru) | Способ определения платины в рудах методом инверсионной вольтамперометрии | |
| RU2383014C1 (ru) | Экстракционно-вольтамперометрический способ определения цинка, кадмия, свинца и меди в природных водах | |
| CN111638260A (zh) | 一种用于水产干制食品中重金属的检测方法 | |
| Alghamdi et al. | Development and validation of electrochemical method for quantification of palbociclib (Anticancer Agent) in biological matrices using square wave-adsorptive stripping voltammetry | |
| Zhou et al. | Analysis of benzoylurea insecticides in water samples with TiO 2 nanotube array micro-solid phase extraction coupled to high performance liquid chromatography | |
| Kalaycı et al. | Determination of Vitamin B12 UsingDifferential Pulse Polarography | |
| SOMER et al. | A new and simple procedure for the trace determination of mercury using differential pulse polarography and application to a salt lake sample | |
| RU2476853C1 (ru) | Экстракционно-вольтамперометрический способ определения цинка, кадмия, свинца и меди | |
| RU2498290C1 (ru) | СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РОДИЯ В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ МЕТОДОМ ИНВЕРСИОННОЙ ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИИ ПО ПИКУ СЕЛЕКТИВНОГО ЭЛЕКТРООКИСЛЕНИЯ МЕДИ ИЗ RhxCuy | |
| Kozina | Stripping voltammetry of thallium at a film mercury electrode | |
| Farias et al. | Ultratrace determination of the antiretroviral drug lamivudine in diluted alkaline electrolyte by adsorptive stripping voltammetry | |
| Piech et al. | Ultrasensitive determination of tungsten (VI) on pikomolar level in voltammetric catalytic adsorptive catechol-chlorate (V) system | |
| RU2540261C1 (ru) | СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РОДИЯ В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ МЕТОДОМ ИНВЕРСИОННОЙ ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИИ ПО ПИКУ СЕЛЕКТИВНОГО ЭЛЕКТРООКИСЛЕНИЯ ИНДИЯ ИЗ ИНТЕРМЕТАЛЛИЧЕСКОГО СОЕДИНЕНИЯ Rhx Iny | |
| RU2498289C1 (ru) | СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛАТИНЫ В РУДАХ ПО ПИКУ СЕЛЕКТИВНОГО ЭЛЕКТРООКИСЛЕНИЯ Сu ИЗ ИНТЕРМЕТАЛЛИЧЕСКОГО СОЕДИНЕНИЯ PtxCuy МЕТОДОМ ИНВЕРСИОННОЙ ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИИ | |
| Mikheeva et al. | Voltammetric determination of vitamin E (α-Tocopherol acetate) in multicomponent vitaminized mixtures | |
| RU2302628C1 (ru) | Электрохимический способ определения селена и мышьяка в природных объектах | |
| Ramswaroop et al. | Electrochemical Behavior of 1-Methyl-2-oxo-4, 5-dichloro-quinolone in Aprotic Media at Glassy Carbon Electrode | |
| RU2324169C1 (ru) | Электрохимический способ определения ртути модификаций графитового электрода ионной жидкостью | |
| RU2425365C1 (ru) | Способ инверсионно-вольтамперометрического определения бензилпенициллина | |
| RU2479837C1 (ru) | СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛАТИНЫ В РУДАХ И РУДНЫХ КОНЦЕНТРАТАХ МЕТОДОМ ИНВЕРСИОННОЙ ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИИ ПО ПИКАМ СЕЛЕКТИВНОГО ЭЛЕКТРООКИСЛЕНИЯ ВИСМУТА ИЗ ИНТЕРМЕТАЛЛИЧЕСКОГО СОЕДИНЕНИЯ PtxBiy | |
| Faller et al. | Voltammetric determination of Ioxynil and 2-methyl-3-nitroaniline using C18 modified carbon paste electrodes | |
| RU2490625C1 (ru) | Способ определения рения кинетическим инверсионно-вольтамперометрическим методом в водных растворах природного и техногенного происхождения | |
| Malakhova et al. | Anodic stripping voltammetry of tungsten at graphite electrodes |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151008 |