RU2216019C1

RU2216019C1 - Method of determining iron in water

Info

Publication number: RU2216019C1
Application number: RU2002121705A
Authority: RU
Inventors: Л.В. Сериков; Е.А. Тропина; Л.Н. Шиян
Original assignee: Научно-исследовательский институт высоких напряжений при Томском политехническом университете
Priority date: 2002-08-06
Filing date: 2002-08-06
Publication date: 2003-11-10
Also published as: RU2002121705A

Abstract

FIELD: analytical methods. SUBSTANCE: iron bound into organoiron complexes in downhole and surface waters. Total content of iron is first determined in water sample, after which, in another water sample, pH 4-5 is created, is added to chloroform-to-water no higher than 1:5, the total is vigorously stirred and allowed to stand until separation into three layers: water, film containing organoiron complex, and chloroform. In upper aqueous layer, content of iron is determined and then, from the difference of iron contents in the first sample and in upper aqueous layer of the second sample, content of iron bound in organoiron complexes is found. EFFECT: increased selectivity and information density of determination. 2 tbl _

Description

Изобретение относится к способам определения железа в воде и может быть применено для определения железа, связанного в железоорганические комплексы в скважинных и поверхностных водах. The invention relates to methods for determining iron in water and can be used to determine iron bound to organometallic complexes in borehole and surface waters.

Известен способ определения железа в природных водах (Штеренберг Л.Е., Калашникова Н.Л., Нактинас Е.М. К методу определения форм железа в природных водах//Литология и полезные ископаемые. - 1976. - 5. - С.135-139.) методом "мокрого сжигания" с α,α′-дипиридилом, при котором "не ионное" железо (механические взвеси и коллоидные соединения) и железо, находящееся в сложных комплексных соединениях, вычисляется по разнице между общим железом и суммой ионных форм (двух- и трехвалентного железа). A known method for the determination of iron in natural waters (Shterenberg L.E., Kalashnikova N.L., Naktinas E.M. To the method for determining the forms of iron in natural waters // Lithology and Minerals. - 1976. - 5. - P.135 -139.) By the method of “wet burning” with α, α′-dipyridyl, in which “non-ionic” iron (mechanical suspensions and colloidal compounds) and iron in complex complexes are calculated by the difference between the total iron and the sum of ionic forms (ferrous and ferric).

Недостатком этого способа является длительность (6-7 ч) и сложность анализа. The disadvantage of this method is the duration (6-7 hours) and the complexity of the analysis.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ определения железа, выбранный нами за прототип (а.с. СССР 1096578, МПК 7 G 01 N 31/22, опубл.07.06.84). Согласно этому способу в анализируемый раствор вводят V-фенантролин и неорганическую соль - перренат аммония, экстрагируют образовавшийся комплекс железа и фотометрируют. Closest to the technical nature of the proposed method is the method for determining iron, which we have chosen for the prototype (AS USSR 1096578, IPC 7 G 01 N 31/22, publ. 07.07.84). According to this method, V-phenanthroline and an inorganic salt, ammonium perrenate, are introduced into the analyzed solution, the formed iron complex is extracted, and photometric is measured.

Недостатком данного способа является отсутствие селективности, так как данный способ предполагает определение только общего железа и использование высокотоксичного вещества нитробензола, относящегося ко 2 классу опасности. The disadvantage of this method is the lack of selectivity, since this method involves the determination of total iron and the use of highly toxic substances nitrobenzene, belonging to hazard class 2.

Основной технической задачей предложенного способа определения является определение железа, связанного в железоорганические комплексы. Железоорганические комплексы обладают высокой устойчивостью к физико-химическим воздействиям, что создает основную проблему при очистке воды. Содержание железа, связанного в железоорганические комплексы, является одной из наиболее важных характеристик при выборе технологии водоподготовки. Кроме того, по сравнению с прототипом снижена токсичность за счет применения менее токсичного вещества - хлороформа, относящегося к 3 классу опасности. The main technical task of the proposed method of determination is the determination of iron bound in organometallic complexes. Organometallic complexes are highly resistant to physical and chemical influences, which creates the main problem in water treatment. The content of iron bound in organometallic complexes is one of the most important characteristics when choosing a water treatment technology. In addition, in comparison with the prototype, toxicity is reduced due to the use of a less toxic substance - chloroform belonging to hazard class 3.

Поставленная задача достигается тем, что в предлагаемом способе определения железа в воде, включающем создание в пробе pH в пределах 4,5-5,0 и добавление хлороформа, согласно предложенному решению в пробе воды определяют общее содержание железа, а затем в другой пробе воды создают рН в пределах 4,0-5,0, добавляют хлороформ до получения объемного соотношения хлороформ: вода не более 1:5, интенсивно перемешивают, отстаивают до разделения пробы на три слоя: воду, пленку, содержащую железоорганический комплекс, и хлороформ, в воде верхнего слоя определяют содержание железа, после чего по разнице между содержанием железа в первой пробе и верхнем слое воды второй пробы определяют содержание железа, связанного в железоорганические комплексы. The problem is achieved in that in the proposed method for the determination of iron in water, including creating a pH in the sample in the range of 4.5-5.0 and adding chloroform, according to the proposed solution, the total iron content is determined in the water sample, and then create in another water sample pH is in the range of 4.0-5.0, chloroform is added to obtain a volume ratio of chloroform: water of no more than 1: 5, it is intensively mixed, it is defended until the sample is divided into three layers: water, a film containing an organometallic complex, and chloroform in water the upper layer yayut iron content, then the difference between the iron content in the first sample and the upper water layer of the second sample is determined content of iron bound in complexes zhelezoorganicheskie.

Проведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественных всем признакам заявляемого способа, отсутствуют. Следовательно, изобретение соответствует условию патентоспособности "новизна". The analysis of the prior art by the applicant made it possible to establish that there are no analogs characterized by sets of features identical to all the features of the proposed method. Therefore, the invention meets the patentability condition of "novelty."

Результаты поиска известных решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа заявленного изобретения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Search results for known solutions in this and related fields of technology in order to identify features that match the distinctive features of the prototype of the claimed invention have shown that they do not follow explicitly from the prior art.

Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками изобретения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, изобретение соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень". From the prior art determined by the applicant, the influence of the transformations provided for by the essential features of the invention on the achievement of the specified technical result is not known. Therefore, the invention meets the condition of patentability "inventive step".

Примеры конкретного выполнения. Во всех примерах погрешность при определении общего железа по ГОСТ 4011-72 "Метод измерения массовой концентрации общего железа" составляет 15%. Examples of specific performance. In all examples, the error in determining the total iron according to GOST 4011-72 "Method for measuring the mass concentration of total iron" is 15%.

Пример 1. Исследования проводили на скважинной воде п.Белый Яр Томской области. Для скважинной воды п.Белый Яр характерно высокое содержание органических веществ до 5,0 мгО₂/л, определенное по значению перманганатной окисляемости. Высокое содержание органических веществ предполагает наличие в воде железоорганических комплексов. Концентрацию общего железа в пробе скважинной воды п. Белый Яр определяли по ГОСТ 4011-72 с сульфосалициловой кислотой. Отбирали 5 мл исследуемой пробы, доводили ее объем до 50 мл дистиллированной водой, прибавляли 1 мл разбавленной (1:9) соляной кислоты, пробу кипятили до упаривания на 1/3, затем остужали и прибавляли 1 мл раствора хлористого аммония молярной концентрации 2 моль/дм³, 1 мл 20% раствора сульфосалициловой кислоты и водный раствор аммиака (1:1) до щелочной реакции (рН 9), далее объем пробы доводили дистиллированной водой до 50 мл, измеряли оптическую плотность окрашенных растворов (λ=400 Нм, кювета с толщиной оптического слоя 3 см) и по предварительно построенному калибровочному графику находили содержание железа в пробе, которое составило 10,0 мг/л.Example 1. Studies were performed on well water in the village of Beliy Yar, Tomsk Region. Well water in the Beliy Yar settlement is characterized by a high content of organic substances up to 5.0 mgO ₂ / L, determined by the value of permanganate oxidation. A high content of organic substances suggests the presence of organometallic complexes in water. The concentration of total iron in the sample of well water in Bely Yar was determined according to GOST 4011-72 with sulfosalicylic acid. 5 ml of the test sample was taken, its volume was brought to 50 ml with distilled water, 1 ml of diluted (1: 9) hydrochloric acid was added, the sample was boiled to 1/3 before evaporation, then it was cooled and 1 ml of a molar solution of molar concentration of 2 mol / mol was added. DM ³ , 1 ml of a 20% solution of sulfosalicylic acid and aqueous ammonia (1: 1) to an alkaline reaction (pH 9), then the sample volume was adjusted with distilled water to 50 ml, the optical density of the stained solutions was measured (λ = 400 Nm, cuvette with 3 cm thick optical layer) and pre-built In the calibration curve, the iron content in the sample was found to be 10.0 mg / L.

50 мл исходной воды помещали в делительную воронку, приливали 5 мл ацетатного буферного раствора с рН 4,5, прибавляли 10 мл хлороформа и энергично встряхивали в течение 5 мин. Пробу отстаивали в течение 30 мин для разделения на 3 слоя. В воде верхнего слоя анализировали железо по ГОСТ 4011-72. Концентрация железа в водном слое составила 7,1 мг/л. 50 ml of the starting water was placed in a separatory funnel, 5 ml of an acetate buffer solution with pH 4.5 was added, 10 ml of chloroform was added and shaken vigorously for 5 min. The sample was sedimented for 30 minutes to separate into 3 layers. Iron was analyzed in the water of the upper layer according to GOST 4011-72. The concentration of iron in the aqueous layer was 7.1 mg / L.

Содержание железа, связанного в железоорганические комплексы, вычисляли по разнице между содержанием железа в первой пробе и верхнем слое воды второй пробы. Концентрация железа, связанного в железоорганические комплексы, составила 2,9 мг/л. The iron content bound to organometallic complexes was calculated by the difference between the iron content in the first sample and the upper water layer of the second sample. The concentration of iron bound to organometallic complexes was 2.9 mg / L.

Пример 2. Определяли концентрацию железа в скважинной воде п.Белый Яр при консервации пробы воды буферами с различным значением рН (см.табл.1). В пробе скважинной воды определяли содержание общего железа по ГОСТ 4011-72 с сульфосалициловой кислотой, которое составило 10,0 мг/л. Далее к 50 мл пробы исходной воды добавляли 5 мл ацетатного буфера для создания рН 3,0; 3,5; 4,0; 4,5; 5,0; 5,5. Далее в пробу с известным значением рН добавляли 10 мл хлороформа и энергично встряхивали в течение 5 мин. Пробе давали отстояться 30 мин для разделения на 3 слоя. В воде верхнего слоя анализировали железо по ГОСТ 4011-72. Результаты определения приведены в табл. 1. Example 2. Determined the concentration of iron in the borehole water of the village of White Yar during the conservation of the water sample with buffers with different pH values (see table 1). In the well water sample, the total iron content was determined according to GOST 4011-72 with sulfosalicylic acid, which amounted to 10.0 mg / L. Then, 5 ml of acetate buffer was added to a 50 ml sample of the starting water to create a pH of 3.0; 3.5; 4.0; 4,5; 5.0; 5.5. Next, 10 ml of chloroform was added to the sample with a known pH value and shaken vigorously for 5 minutes. The sample was allowed to stand for 30 minutes to separate into 3 layers. Iron was analyzed in the water of the upper layer according to GOST 4011-72. The results of the determination are given in table. 1.

Как видно из табл.1, проведение анализа на железо необходимо осуществлять в интервале рН 4,0-5,0. При рН менее 4,0 происходит разложение железоорганического комплекса и, следовательно, концентрация железа, связанного в железоорганические комплексы, занижается. При рН более 5,0 железо, не связанное в железоорганические комплексы, в процессе обработки хлороформом частично выпадает в осадок, что приводит в конечном результате, к увеличению расчетного значения концентрации железа, связанного в железоорганические комплексы. As can be seen from table 1, the analysis for iron must be carried out in the range of pH 4.0-5.0. At a pH of less than 4.0, the decomposition of the organometallic complex occurs and, therefore, the concentration of iron bound to the organometallic complexes is underestimated. At pH greater than 5.0, iron that is not bound to organometallic complexes partially precipitates during the treatment with chloroform, which ultimately leads to an increase in the calculated value of the concentration of iron bound to organometallic complexes.

Пример 3. Определяли концентрацию железа в скважинной воде п.Белый Яр при различном соотношении хлороформ - вода и одинаковом значении рН раствора. 50 мл исходной воды помещали в делительную воронку, приливали 5 мл ацетатного буферного раствора с рН 4,5, прибавляли хлороформ в соотношениях хлороформ:вода 0,5:5; 1:5; 2:5; 3:5 и энергично встряхивали в течение 5 мин. Пробе давали отстояться 30 мин для разделения на 3 слоя. В воде верхнего слоя анализировали железо по ГОСТ 4011-72. Результаты определения приведены в табл.2. Example 3. Determined the concentration of iron in the borehole water of the village of White Yar at a different ratio of chloroform - water and the same pH value of the solution. 50 ml of the initial water was placed in a separatory funnel, 5 ml of acetate buffer solution with a pH of 4.5 was added, chloroform was added in the ratios of chloroform: water 0.5: 5; 1: 5; 2: 5; 3: 5 and vigorously shaken for 5 minutes The sample was allowed to stand for 30 minutes to separate into 3 layers. Iron was analyzed in the water of the upper layer according to GOST 4011-72. The results of the determination are given in table.2.

Как видно из табл.2, анализ на железо (рН 4,5) при соотношении хлороформ: вода менее 1:5 дает заниженные результаты из-за неполного разделения пробы при обработке хлороформом. Так, при соотношении хлороформ: вода 0,5:5 анализируемая концентрация железа, связанного в железоорганические комплексы, составляет 2,0 мг/л, тогда как при соотношении 1:5 и более эта же концентрация составляет 2,9-3,0 мг/л. As can be seen from table 2, the analysis for iron (pH 4.5) with a ratio of chloroform: water less than 1: 5 gives underestimated results due to incomplete separation of the sample during processing with chloroform. So, with a chloroform: water ratio of 0.5: 5, the analyzed concentration of iron bound to organometallic complexes is 2.0 mg / l, while with a ratio of 1: 5 or more, the same concentration is 2.9-3.0 mg / l

Claims

A method for determining iron in water, including creating a pH in the range of 4.0-5.0 in the sample and adding chloroform, characterized in that the total iron content is determined in the first water sample, and then a pH in the range of 4.0 is created in the second water sample -5.0, add chloroform to obtain a volume ratio of chloroform: water of no more than 1: 5, mix intensively, stand until the sample is divided into three layers: water, a film containing an organometallic complex, and chloroform, the iron content is determined in the water of the upper layer, after which the difference between By lowering iron in the first sample and in the water of the upper layer of the second sample, the content of iron bound to organometallic complexes is determined.