RU2232718C1 - Extraction method for pretreating analytical samples - Google Patents

Extraction method for pretreating analytical samples Download PDF

Info

Publication number
RU2232718C1
RU2232718C1 RU2003103928/15A RU2003103928A RU2232718C1 RU 2232718 C1 RU2232718 C1 RU 2232718C1 RU 2003103928/15 A RU2003103928/15 A RU 2003103928/15A RU 2003103928 A RU2003103928 A RU 2003103928A RU 2232718 C1 RU2232718 C1 RU 2232718C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cadmium
mole
acids
pretreating
extraction method
Prior art date
Application number
RU2003103928/15A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003103928A (en
Inventor
С.В. Темерев (RU)
С.В. Темерев
Л.С. Егорова (RU)
Л.С. Егорова
Original Assignee
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 Алтайский государственный университет filed Critical Алтайский государственный университет
Priority to RU2003103928/15A priority Critical patent/RU2232718C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2232718C1 publication Critical patent/RU2232718C1/en
Publication of RU2003103928A publication Critical patent/RU2003103928A/en

Links

Landscapes

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

Abstract

FIELD: analytical methods.
SUBSTANCE: objective of invention is pretreating solid samples of environmental objects to enable quantitative determination of cadmium by physicochemical techniques. According to invention, cadmium is removed from the surface and bulk of natural object using a stratifying system composed of thiopyrine, 0.02-0.03 mole, trichloroacetic acid, 1.2-1.6 mole, orthophosphoric acid, 0.03-0.05 mole, and distilled water to 1 l total volume. Natural material is treated with above-defined system at 25оС for 30 min.
EFFECT: enabled maximum removal of cadmium for a short time and at room temperature.
1 tbl

Description

Изобретение относится к области подготовки твердых проб объектов окружающей среды (твердых частиц снежного покрова, взвешенного вещества рек и озер, почвы, донных осадков и других твердых образцов) для количественного определения кадмия оптическим, полярографическим или другим методом анализа.The invention relates to the field of preparation of solid samples of environmental objects (solid particles of snow cover, suspended matter of rivers and lakes, soil, bottom sediments and other solid samples) for the quantitative determination of cadmium by optical, polarographic or other analysis method.

Известны способы сухого [ГОСТ 26929-94. Сырье и продукты пищевые. Подготовка проб. Минерализация для определения токсичных элементов] и мокрого озоления [Бок Р. Методы разложения в аналитической химии. - М.: Химия, 1984. - 427 с. Chemical analysis/A series of monographs on analytical chemistry//Selected methods of trace metal analysis: Biological and Evironmental Samples/Jon C. Van Loon. 1985/NY/Toronto/Vol.80. - 351 pp] твердых частиц образцов природных объектов с целью извлечения (десорбции) токсичных элементов, например кадмия, с поверхности и из объема частиц в смесь минеральных кислот. Как правило, в качестве экстрагентов кадмия и тяжелых металлов применяют смесь серной, азотной и соляной концентрированных кислот в различных объемных соотношениях в зависимости от объекта анализа. Серная и азотная кислота действуют на твердую компоненту образца как деструктурирующий и окисляющий агенты кислотной смеси, разрушая и окисляя природные соединения органического и неорганического состава. Соляная кислота действует в кислотной смеси как комплексующий кадмий и тяжелые металлы агент, который связывает ионы тяжелых металлов в хлоридные комплексы. Подобным образом действует "царская" водка (смесь азотной и соляной кислот в объемном соотношении 3:1) на металлическое золото при его растворении. Однако сухое озоление требует тщательного контроля за температурой озоления. Так, при увеличении температуры более 550°С необратимо теряются кадмий и другие легко летучие металлы (висмут, мышьяк, ртуть, свинец, олово). Дополнительно необходима тугоплавкая дорогостоящая кварцевая посуда. Мокрое озоление частично устраняет потери металлов при "вскрытии" твердых образцов. Однако применяемая в методе мокрого озоления смесь кислот требует особой осторожности (вытяжной шкаф, индивидульные защитные средства), дополнительных времянных и трудовых затрат.Known methods of dry [GOST 26929-94. Raw materials and food products. Sample preparation. Mineralization for the determination of toxic elements] and wet ashing [Bock R. Decomposition methods in analytical chemistry. - M .: Chemistry, 1984. - 427 p. Chemical analysis / A series of monographs on analytical chemistry // Selected methods of trace metal analysis: Biological and Environmental Samples / Jon C. Van Loon. 1985 / NY / Toronto / Vol.80. - 351 pp] solid particles of samples of natural objects in order to extract (desorb) toxic elements, such as cadmium, from the surface and from the volume of particles into a mixture of mineral acids. As a rule, a mixture of sulfuric, nitric and hydrochloric concentrated acids in various volume ratios depending on the object of analysis is used as extractants of cadmium and heavy metals. Sulfuric and nitric acid act on the solid component of the sample as the destructive and oxidizing agents of the acid mixture, destroying and oxidizing the natural compounds of organic and inorganic composition. Hydrochloric acid acts in the acid mixture as a complexing agent for cadmium and heavy metals, which binds heavy metal ions to chloride complexes. “Royal” vodka (a mixture of nitric and hydrochloric acids in a volume ratio of 3: 1) acts on metallic gold in the same way when it is dissolved. However, dry ashing requires careful monitoring of the temperature of ashing. So, with an increase in temperature of more than 550 ° C, cadmium and other easily volatile metals (bismuth, arsenic, mercury, lead, tin) are irreversibly lost. In addition, refractory expensive quartz dishes are needed. Wet ashing partially eliminates the loss of metals during the "opening" of solid samples. However, the acid mixture used in the wet ashing method requires special care (fume hood, individual protective equipment), additional time and labor costs.

Предлагаемый способ подготовки проб устраняет полностью перечисленные недостатки, обеспечивая требуемую степень извлечения кадмия, близкую к 100%.The proposed method of sample preparation eliminates the above listed disadvantages, providing the required degree of cadmium recovery close to 100%.

Из известных технических решений наиболее близким по назначению и технической сущности к заявляемому объекту является способ пробоподготовки по ГОСТ 26929-94. Сырье и продукты пищевые. Подготовка проб. Минерализация для определения токсичных элементов. Общими для прототипа и заявляемого изобретения являются применение кислот для десорбции кадмия в раствор с поверхности и из объема твердых частиц пробы. Следует перечислить основные недостатки прототипа:Of the known technical solutions, the closest in purpose and technical nature to the claimed object is the method of sample preparation according to GOST 26929-94. Raw materials and food products. Sample preparation. Mineralization to identify toxic elements. Common to the prototype and the claimed invention are the use of acids for the desorption of cadmium in solution from the surface and from the volume of solid particles of the sample. The main disadvantages of the prototype should be listed:

- использование агрессивных минеральных кислот (серной, азотной, соляной);- the use of aggressive mineral acids (sulfuric, nitric, hydrochloric);

- длительный (более 90 мин) нагрев аналитической пробы.- prolonged (more than 90 min) heating of the analytical sample.

Предлагаемый способ отличается от прототипа тем, что агрессивные (серная, азотная, соляная) кислоты заменены в заявке на фосфорную (высаливатель) и трихлоруксусную (твердое органическое вещество) кислоты. Кислоты обеспечивают безопасную экстракцию кадмия в виде комплекса с органическим реагентом - тиопирином (отсутствует в прототипе), переводя металл в органическую фазу из водного раствора кислот в процессе расслаивания четырехкомпонентной системы (вода, трихлоруксусная и фосфорная кислоты, тиопирин). В заявляемом способе не требуется длительного нагревания, которое может вызвать необратимые потери кадмия. В отличие от прототипа в заявляемом способе обеспечивается необходимое извлечение кадмия за меньшее время в течение 30 мин при комнатной температуре. При этом извлечение кадмия из твердого образца обеспечивается серусодержащим органическим азотистым реагентом - тиопирином.The proposed method differs from the prototype in that aggressive (sulfuric, nitric, hydrochloric) acids are replaced in the application with phosphoric (salting-out agent) and trichloroacetic (solid organic matter) acids. Acids provide safe extraction of cadmium in the form of a complex with an organic reagent - thiopyrin (not in the prototype), converting the metal into the organic phase from an aqueous solution of acids during the delamination of the four-component system (water, trichloroacetic and phosphoric acids, thiopyrin). In the inventive method does not require prolonged heating, which can cause irreversible loss of cadmium. Unlike the prototype, the claimed method provides the necessary extraction of cadmium in less time for 30 minutes at room temperature. The extraction of cadmium from a solid sample is provided by a sulfur-containing organic nitrogenous reagent - thiopyrine.

Сущность изобретения заключается в том, что для извлечения кадмия с поверхности и из объема твердых частиц природного объекта (общей массой 0,5-1 грамм) со степенью извлечения 98-100% используется четырехкомпонентная расслаивающаяся система объемом 10 мл, состоящая из реагента - тиопирина (0,00002-0,00003 моль), трихлоруксусной кислоты (0,012-0,016 моль), ортофосфорной кислоты (0,0003-0,0005 моль) и дистиллированной воды - до 10 мл. В отличие от прототипа для достижения технического результата и получения достоверной экспертной оценки, близкой к 100%, процесс десорбции кадмия реализуется при комнатной температуре 25°С в течение 30 мин. Необходимая степень извлечения кадмия достигается путем экстракции металла в органическую фазу объемом 1 мл, образующуюся в процессе расслаивания. Образующаяся органическая фаза с извлеченным кадмием используется для его количественного физико-химического определения (атомная абсорбция, полярография, эмиссионная спектрометрия, спектрофотометрия и т.д.).The essence of the invention lies in the fact that for the extraction of cadmium from the surface and from the volume of solid particles of a natural object (with a total mass of 0.5-1 grams) with a degree of extraction of 98-100%, a four-component exfoliating system with a volume of 10 ml consisting of a reagent - thiopyrin ( 0.00002-0.00003 mol), trichloroacetic acid (0.012-0.016 mol), phosphoric acid (0.0003-0.0005 mol) and distilled water - up to 10 ml. Unlike the prototype, in order to achieve a technical result and obtain a reliable expert assessment close to 100%, the cadmium desorption process is carried out at room temperature 25 ° C for 30 minutes. The required degree of cadmium recovery is achieved by extracting the metal into the organic phase with a volume of 1 ml formed during the delamination process. The resulting organic phase with recovered cadmium is used for its quantitative physicochemical determination (atomic absorption, polarography, emission spectrometry, spectrophotometry, etc.).

Осуществление изобретения достигается следующим образом. Навеску массой 0,5-1 грамма природного материала, например твердых частиц снеговой воды, полученных после фильтрования через мембранный фильтр МФА-МА №6 (ТУ 6-05-1903-81), взвешивают на аналитических весах с точностью ±0,0002 г и помещают в чистую экстракционную пробирку объемом 15 мл, снабженную притертой пробкой. Экстракт готовят следующим образом. Смешивают 4 мл 4М раствора трихлоруксусной кислоты (ХЧ) плюс 4 мл 0,1М ортофосфорной кислоты (ХЧ) плюс 0,4546 г тиопирина плюс дистиллированная вода до 10 мл. Приготовленную навеску природного материала обрабатывали приготовленным экстрактом в течение 30 минут при температуре 25°С и затем отстаивали до образования органической фазы (≈1 мл). Далее отбирали пипеткой 1 мл органической фазы, разбавляли бидистиллированной водой в мерной колбе объемом 25 мл и анализировали на общее содержание кадмия двумя методами: инверсионной вольтамперометрией на ртутном пленочном электроде и атомно-абсорбционной спектрометрией. В качестве сравнительного прототипа параллельные навески твердой компоненты снежного покрова подвергали "мокрому" озолению в смеси азотной, серной и соляной кислот, приготовленных в объемном отношении 2:1:1, и также анализировали.The implementation of the invention is achieved as follows. A sample weighing 0.5-1 grams of natural material, for example, solid particles of snow water obtained after filtration through an MFA-MA membrane filter No. 6 (TU 6-05-1903-81), is weighed on an analytical balance with an accuracy of ± 0,0002 g and placed in a clean 15 ml extraction tube equipped with a ground stopper. The extract is prepared as follows. 4 ml of a 4M solution of trichloroacetic acid (ChP) plus 4 ml of 0.1M orthophosphoric acid (ChP) plus 0.4546 g of thiopyrin plus distilled water up to 10 ml are mixed. The prepared sample of natural material was treated with the prepared extract for 30 minutes at a temperature of 25 ° C and then settled until the formation of the organic phase (≈1 ml). Next, 1 ml of the organic phase was pipetted, diluted with double-distilled water in a 25 ml volumetric flask, and analyzed for the total cadmium content by two methods: inverse voltammetry on a mercury film electrode and atomic absorption spectrometry. As a comparative prototype, parallel samples of the solid components of the snow cover were subjected to wet ashing in a mixture of nitric, sulfuric and hydrochloric acids, prepared in a volume ratio of 2: 1: 1, and also analyzed.

В таблице представлены сравнительные данные для обоих методов подготовки одних и тех же образцов снега. Из таблицы следует, что независимо от степени загрязнения твердых аэрозолей кадмием концентрации металла, десорбированные заявляемым и известным способом, совпадают в пределах статистических случайных ошибок анализа. При этом предлагаемая технология подготовки проб более привлекательна и технологична (рН 2-3, температура 25°С, время 30 минут, безопасность, водно-органическая система с малыми расходами химических веществ, вода после извлечения кадмия может быть легко очищена).The table provides comparative data for both methods of preparing the same snow samples. From the table it follows that regardless of the degree of contamination of solid aerosols with cadmium, the metal concentrations desorbed by the claimed and known method coincide within the random statistical errors of the analysis. Moreover, the proposed sample preparation technology is more attractive and technologically advanced (pH 2-3, temperature 25 ° С, time 30 minutes, safety, water-organic system with low chemical consumption, water after cadmium extraction can be easily purified).

Прототип, представляющий собой смесь концентрированных серной, азотной и соляной кислот, требует дополнительной осторожности и обязательных индивидуальных защитных средств для аналитика, а также хорошей вытяжной вентиляции для удаления токсичных газообразных выбросов: диоксида серы и оксидов азота, образующихся при обработке твердых частиц природных объектов. Подготовка проб в прототипе требует дополнительного нагрева до 250-300°С, термостойких колб, снабженных обратными холодильниками, время разложения проб больше в 5-6 раз (2,5-3 часа) по сравнению с экстракцией, которая обеспечивает количественный переход металла из анализируемого твердого объекта анализа в жидкую фазу в течение 30 минут.The prototype, which is a mixture of concentrated sulfuric, nitric and hydrochloric acids, requires additional care and mandatory personal protective equipment for the analyst, as well as good exhaust ventilation to remove toxic gaseous emissions: sulfur dioxide and nitrogen oxides formed during the processing of solid particles of natural objects. Sample preparation in the prototype requires additional heating to 250-300 ° C, heat-resistant flasks equipped with reflux coolers, the decomposition time of samples is 5-6 times longer (2.5-3 hours) compared with extraction, which provides a quantitative transition of metal from the analyzed solid object analysis in the liquid phase for 30 minutes.

Figure 00000001
Figure 00000001

Claims (1)

Экстракционный способ подготовки аналитических образцов природных объектов, заключающийся в том, что для десорбции кадмия из твердых частиц природного материала его обрабатывают смесью кислот, отличающийся тем, что для извлечения металла используют водно-органическую расслаивающуюся систему, содержащую реагент - тиопирин - в количестве 0,002-0,003 моль и органическую - трихлоруксусную - 1,2-1,6 моль и неорганическую - ортофосфорную - 0,03-0,05 моль кислоты и дистиллированную воду до литра, которой при комнатной температуре 25°С в течение 30 мин обрабатывают природный материал.The extraction method for preparing analytical samples of natural objects, which consists in treating cadmium from solid particles of natural material with a mixture of acids, characterized in that an aqueous-organic delaminating system containing a reagent, thiopyrin, in an amount of 0.002-0.003 is used to extract the metal mol and organic - trichloroacetic - 1.2-1.6 mol and inorganic - phosphoric - 0.03-0.05 mol of acid and distilled water to a liter, which at room temperature 25 ° C for 30 min yvayut natural material.
RU2003103928/15A 2003-02-10 2003-02-10 Extraction method for pretreating analytical samples RU2232718C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003103928/15A RU2232718C1 (en) 2003-02-10 2003-02-10 Extraction method for pretreating analytical samples

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003103928/15A RU2232718C1 (en) 2003-02-10 2003-02-10 Extraction method for pretreating analytical samples

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2232718C1 true RU2232718C1 (en) 2004-07-20
RU2003103928A RU2003103928A (en) 2004-08-27

Family

ID=33413946

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003103928/15A RU2232718C1 (en) 2003-02-10 2003-02-10 Extraction method for pretreating analytical samples

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2232718C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2476853C1 (en) * 2011-08-02 2013-02-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный университет" Extraction-voltammetric method of determining zinc, cadmium, lead and copper

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Золотов Ю.А., Кузьмин Н.М. Экстракция металлов ацилпиразолонами. - М.: Наука, 1977, с.53-54. Химическая энциклопедия. - М.: Большая российская энциклопедия, 1992, т. 3, с.521-522. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2476853C1 (en) * 2011-08-02 2013-02-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный университет" Extraction-voltammetric method of determining zinc, cadmium, lead and copper

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Namieśnik et al. Speciation analysis of chromium in environmental samples
Bloom et al. Determination of mercury in seawater at sub-nanogram per liter levels
Verschoor et al. A comparison of three colorimetric methods of ferrous and total reactive iron measurement in freshwaters
Nusko et al. Cr (III)/Cr (VI) speciation in aerosol particles by extractive separation and thermal ionization isotope dilution mass spectrometry
Findlay et al. Distribution and size fractionation of elemental sulfur in aqueous environments: The Chesapeake Bay and Mid-Atlantic Ridge
Minagawa et al. Determination of very low levels of inorganic and organic mercury in natural waters by cold-vapor atomic absorption spectrometry after preconcentration on a chelating resin
Iverfeldt Mercury in the Norwegian fjord Framvaren
Nojiri et al. Simultaneous multielement determination of trace metals in lake waters by ICP emission spectrometry with preconcentration and their background levels in Japan
Backlund et al. An analytical procedure for determination of sulphur species and isotopes in boreal acid sulphate soils and sediments
Panichev et al. Electrothermal atomic absorption spectrometric determination of Cr (VI) in soil after leaching of Cr (VI) species with carbon dioxide
Melamed et al. Mechanisms of physico-chemical interaction of mercury with river sediments from a gold mining region in Brazil: Relative mobility of mercury species
Alpers et al. Geochemical characterization of water, sediment, and biota affected by mercury contamination and acidic drainage from historical gold mining, Greenhorn Creek, Nevada County, California, 1999-2001
Fliermans et al. Assay of elemental sulfur in soil
RU2232718C1 (en) Extraction method for pretreating analytical samples
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
Rand et al. Polarographic determination of nitrates in sanitary analysis
Arunachalam et al. Multielement characterization of soil samples with ICP-MS for environmental studies
Reimers et al. Total mercury analysis: review and critique
de Lourdes da Silva Leal et al. Remobilisation of anthropogenic copper deposited in sediments of a tropical estuary
Kammerer et al. Low-level Kjeldahl nitrogen determination on the technicon autoanalyzer
Lukaszewski et al. Determination of mobile thallium in soil by flow injection differential pulse anodic stripping voltammetry
Tölg et al. Power of Detection and Accuracy in Elemental Trace Analysis
Abbasi Sub-microdetermination of antimony (III) and antimony (V) in natural and polluted waters and total antimony in biological materials by flameless AAS following extractive separation with Np-methoxyphenyl-2-furylacrylohydroxamic acid
SATOH et al. Determination of total iodine concentration in aquatic environments using cathodic stripping voltammetry combined with sodium hypochlorite (NaClO) oxidation
RU2523469C1 (en) Method of zinc extraction from bottom sediments with ionic liquid

Legal Events

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

Effective date: 20050211