RU2013766C1

RU2013766C1 - Method of copper microconcentration determination

Info

Publication number: RU2013766C1
Authority: RU
Inventors: Б.В. Гончаров; Н.А. Гончарова; Н.В. Быцан; С.В. Буринский
Original assignee: Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна
Priority date: 1992-04-16
Filing date: 1992-04-16
Publication date: 1994-05-30

Abstract

FIELD: analytical chemistry. SUBSTANCE: method involves preliminary concentration of copper ions on the fiber containing α-aminomethylenephosphoric groups at the rate of analyzed solution passing 2-5 ml/min 2,0-5,0 ml/min·cm². Elution is carried out with sulfuric acid solution at concentration 0.10-0.25 M at the rate of passing 0.5-2.0 ml/min 0,5-2,0 ml/min·cm² - three column volumes. EFFECT: improved method of assay. 2 tbl

Description

Изобретение относится к аналитической химии, к фотометрическим способам определения ионов металлов в элюате с предварительным их концентрированием из природных и сточных вод на сорбентах. The invention relates to analytical chemistry, to photometric methods for the determination of metal ions in the eluate with their preliminary concentration from natural and waste waters on sorbents.

Известен способ атомно-адсорбционного определения тяжелых металлов с предварительным концентрированием их из природных вод на волокнистом сорбенте, представляющем собой полиакрилонитрильное волокно, модифицированное меркантобензтиазолом. A known method of atomic adsorption determination of heavy metals with their preliminary concentration from natural waters on a fibrous sorbent, which is a polyacrylonitrile fiber modified with mercanthobenzothiazole.

Способ недостаточно чувствителен: предел обнаружения металлов составляет 2-10 мкг/л. The method is not sensitive enough: the detection limit of metals is 2-10 μg / L.

Известен также фотометрический способ определения молибдена в морской воде с предварительным концентрированием на ионообменном полиакрилонитрильном волокне, содержащем первичные, вторичные и третичные аминогруппы. Основной недостаток способа - сложность, многостадийность предварительной подготовки пробы для анализа. A photometric method is also known for determining molybdenum in sea water with preliminary concentration on an ion-exchange polyacrylonitrile fiber containing primary, secondary and tertiary amino groups. The main disadvantage of this method is the complexity, multi-stage preliminary preparation of samples for analysis.

Наиболее близким к данному изобретению является способ определения меди в ряду других тяжелых металлов, включающий концентрирование ионов на ионообменном волокне, содержащем первичные, вторичные и третичные аминогруппы, и анализ полученного концентрата различными физическими методами. Концентрирование ионов металлов из вод проводится в динамических условиях. Используется колонна высотой 12-15 см, диаметром 1 см (высота слоя сорбента массой 0,1-0,2 г составляет 1-2 см), рН растворов регулируется с помощью разбавленных растворов соляной кислоты и гидроксида натрия. Атомно-адсорбционные измерения проводятся на приборе ААS-IN в пламени ацетилен-воздух после десорбции ионов металлов разбавленными кислотами. Атомно-эмиссионные спектры фотографируются на приборе ДФС 13-1. Рентгено-флуоресцентный анализ выполнятся на многоканальном рентгеновском флуоресцентном спектрометре СРМ-18. Для РФС прессуются таблетки диаметром 3 см трех типов: волокно-концентрат измельчают и перемешивают с полистиролом; обугленный остаток перемешивают с полистиролом; концентрат в виде кружка-ткани смешивают с несколькими каплями клея. Диапазон определяемых концентраций тяжелых металлов составляет от нескольких мкг/л до десятков мкг/л. К недостаткам указанного способа следует отнести сложность, многостадийность, недостаточную селективность и чувствительность метода определения ионов меди, в частности, способ неприемлем для определения содержания ионов меди в рыбохозяйственных водоемах, где предельно допустимая концентрация (ПДК) меди составляет 0,1 мкг/л. Closest to this invention is a method for determining copper in a number of other heavy metals, including the concentration of ions on an ion-exchange fiber containing primary, secondary and tertiary amino groups, and analysis of the obtained concentrate by various physical methods. The concentration of metal ions from water is carried out in dynamic conditions. A column is used with a height of 12-15 cm, a diameter of 1 cm (the height of the sorbent layer weighing 0.1-0.2 g is 1-2 cm), the pH of the solutions is adjusted using dilute solutions of hydrochloric acid and sodium hydroxide. Atomic adsorption measurements are performed on an AAS-IN device in an acetylene-air flame after desorption of metal ions with dilute acids. Atomic emission spectra are photographed on a DFS 13-1 instrument. X-ray fluorescence analysis will be performed on a multi-channel X-ray fluorescence spectrometer SRM-18. Three types of tablets with a diameter of 3 cm are pressed for RFU: fiber concentrate is crushed and mixed with polystyrene; the carbonized residue is mixed with polystyrene; the mug-like concentrate is mixed with a few drops of glue. The range of detectable concentrations of heavy metals is from several μg / l to tens of μg / l. The disadvantages of this method include the complexity, multi-stage, lack of selectivity and sensitivity of the method for determining copper ions, in particular, the method is unacceptable for determining the content of copper ions in fisheries, where the maximum permissible concentration (MAC) of copper is 0.1 μg / L.

Целью изобретения является повышение чувствительности и селективности, а также упрощение способа определения микроконцнетраций меди в водах и многократное увеличение срока эксплуатации волокнистого сорбента. The aim of the invention is to increase the sensitivity and selectivity, as well as simplifying the method for determining microconcretions of copper in water and a multiple increase in the life of the fibrous sorbent.

Цель достигается тем, что концентрирование меди осуществляется на полиакрилонитрильном волокне, содержащем α-аминометиленфосфоновые группировки, со скоростью пропускания пробы через ионообменную колонку 2,0-5,0 мл/мин˙ см², а элюирование осуществляют раствором серной кислоты с концентрацией 0,10-0,25 М, при этом раствор серной кислоты в количестве, равном трем объемам колонки, пропускают через колонку со скоростью 0,5-2,0 мл/мин ˙ см², в полученном элюате определяют содержание меди фотометрическим методом. Присутствие в ионообменном полиакрилонитрильном волокне наряду с аминогруппами еще и метиленфосфоновых групп резко повышает сорбционную активность и селективность волокна по отношению к ионам меди: способ обеспечивает предварительное концентрирование и определение содержания меди в водах от 0,1 мкг/л при одновременном присутствии в водах водоемов санитарно-бытового использования на уровне ПДК ионов тяжелых металлов, таких как железо (500 мкг/л), никель (100 мкг/л), ртуть (5 мкг/л), свинец (100 мкг/л). Способ обеспечивает 100% элюирование ионов меди с волокна раствором серной кислоты концентрации 0,1-0,25 М со скоростью пропускания 0,5-2,0 мл/мин˙ см² и позволяет получать пробы, пригодные без каких-либо дополнительных операций для фотометрического определения меди с диэтилдитиокарбаматом свинца. По сравнению с прототипом способ не требует применения сложного в эксплуатации и дорогостоящего оборудования и многократно увеличивает срок эксплуатации, а следовательно, и расход волокнистого сорбента. Ниже приводится конкретный пример выполнения способа.The goal is achieved in that the concentration of copper is carried out on a polyacrylonitrile fiber containing α-aminomethylene phosphonic groups, with a sample passing through the ion exchange column 2.0-5.0 ml / min˙ cm ² , and the elution is carried out with a solution of sulfuric acid with a concentration of 0.10 -0.25 M, while a solution of sulfuric acid in an amount equal to three volumes of the column is passed through the column at a speed of 0.5-2.0 ml / min ˙ cm ² , the copper content is determined by the photometric method in the obtained eluate. The presence of methylenephosphonic groups in the ion-exchange polyacrylonitrile fiber, along with the amino groups, sharply increases the sorption activity and selectivity of the fiber with respect to copper ions: the method provides preliminary concentration and determination of copper content in water from 0.1 μg / l with the simultaneous presence of sanitary domestic use at the MPC level of heavy metal ions such as iron (500 μg / l), nickel (100 μg / l), mercury (5 μg / l), lead (100 μg / l). The method provides 100% elution of copper ions from the fiber with a solution of sulfuric acid with a concentration of 0.1-0.25 M with a transmission rate of 0.5-2.0 ml / min · cm ² and allows you to obtain samples suitable without any additional operations for Photometric determination of copper with lead diethyldithiocarbamate. Compared with the prototype, the method does not require the use of complex and expensive equipment and greatly increases the service life, and therefore the consumption of fibrous sorbent. The following is a specific example of the method.

В стеклянную колонку длиной 40 см, диаметром 2 см помещают образец ионообменного волокна массой 10 г. Высота слоя волокна 16 см. Анализируемую воду (10 л) пропускают через колонку со скоростью 3,0 мл/мин˙ см². Анализируемая модельная вода содержит медь в количестве 0,1 и 0,2 мкг/л (ПДК и 2 ПДК), а также железо - 500 мкг/л, никель 100 мкг/л, свинец 100 мкг/л, ртуть 5 мкг/л, кадмий 10 мкг/л (рН 7,2). Десорбцию меди с волокна проводят 150 раствора серной кислоты 0,25 М при скорости пропускания 1,0 мл/мин˙ см². Определение на одном и том же образце волокна повторяли шесть раз. После каждого элюирования кислотой волокно в колонке промывают дистиллированной водой до рН 3,0-3,2. Данные по количеству меди, десорбированной с волокна, представлены в табл. 1.A sample of ion-exchange fiber weighing 10 g is placed in a glass column 40 cm long and 2 cm in diameter. The fiber layer is 16 cm high. The analyzed water (10 l) is passed through the column at a rate of 3.0 ml / min˙ cm ² . The analyzed model water contains copper in the amount of 0.1 and 0.2 μg / l (MPC and 2 MPC), as well as iron - 500 μg / l, nickel 100 μg / l, lead 100 μg / l, mercury 5 μg / l cadmium 10 μg / L (pH 7.2). The desorption of copper from the fiber is carried out with a solution of 0.25 M sulfuric acid at a transmission rate of 1.0 ml / min˙ cm ² . The determination on the same fiber sample was repeated six times. After each elution with acid, the fiber in the column is washed with distilled water to a pH of 3.0-3.2. Data on the amount of copper stripped from the fiber are presented in table. 1.

Другие примеры ваполнения способа показаны в табл. 2. Other examples of completion of the method are shown in table. 2.

Данный способ позволяет определять микроконцентрацию ионов меди в анализируемой воде с погрешностью не более 10% . Способ обеспечивает надежное определение концентрации меди на уровне 0,1 мкг/л при содержании других тяжелых металлов в анализируемой воде в тысячу раз большем. Способ не требует уничтожения волокнистого сорбента, возможно его многократное применение для предварительного концентрирования ионов меди. Способ выполняется с применением простейшего оборудования химической лаборатории. This method allows you to determine the microconcentration of copper ions in the analyzed water with an error of not more than 10%. The method provides a reliable determination of the concentration of copper at the level of 0.1 μg / l with the content of other heavy metals in the analyzed water a thousand times greater. The method does not require destruction of the fibrous sorbent, it can be repeatedly used for preconcentration of copper ions. The method is performed using the simplest equipment of a chemical laboratory.

Claims

METHOD FOR DETERMINING COPPER MICROCONCENTRATIONS, including sorption concentration of copper on a polyacrylonitrile fiber by passing the analyzed sample through an ion-exchange column, elution of copper cations and determination of copper in the eluate by the spectral method, characterized in that the concentration of copper is carried out on a fiber containing α-aminomethylene phosphate, the sample through a column of 2.0 - 5.0 ml / min · cm ^2, and elution was carried out with a solution of sulfuric acid with a concentration of 0.10 - 0.25M, the solution ernoy acid in an amount equal to three column volumes passed through the column at a rate of 0.5 - 0.2 ml / min · cm ^2, the obtained eluate is determined photometrically copper content.