RU2682162C1 - Способ определения свинца (II) в водных и биологических образцах - Google Patents
Способ определения свинца (II) в водных и биологических образцах Download PDFInfo
- Publication number
- RU2682162C1 RU2682162C1 RU2018129943A RU2018129943A RU2682162C1 RU 2682162 C1 RU2682162 C1 RU 2682162C1 RU 2018129943 A RU2018129943 A RU 2018129943A RU 2018129943 A RU2018129943 A RU 2018129943A RU 2682162 C1 RU2682162 C1 RU 2682162C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lead
- dos
- sensor film
- color
- polymer sensor
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N31/00—Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods
- G01N31/22—Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods using chemical indicators
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
- G01N21/77—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
- G01N21/78—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator producing a change of colour
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/20—Metals
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
- G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Urology & Nephrology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Hematology (AREA)
- Cell Biology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
- Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
- Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу определения свинца(II) в водных объектах окружающей среды и биологических образцах. Способ включает приготовление полимерной сенсорной пленки, которую помещают в испытуемый образец и по изменению цвета полимерной сенсорной пленки определяют наличие в нем свинца(II), количество которого определяют по калиброванной цветовой шкале, предварительно полученной из не менее 5-ти испытуемых образцов с известными концентрациями свинца. Полимерную сенсорную пленку помещают в испытуемый образец анализируемого раствора известного объема от 0,5 мл до 10 мл вместе со смесью ацетата магния и уксусной кислоты, взятых в соотношении 2,50⋅10моль/л : 1,25⋅10моль/л анализируемого раствора, и выдерживают 2-18 минут. В качестве полимерной сенсорной пленки берут пластифицированную бис(этилгексиловым) эфиром себациновой кислоты (ДОС) поли(винилхлоридную) (ПВХ) пленку толщиной 2-7 мкм, содержащую индикатор нейтральный хромоионофор 9-диметиламино-5-[4-(15-бутил-1,13-диоксо-2,14-иоксанонадецил)фенилимино]-бензо[а]феноксазин (ЕТН5418), ионофор 4-трет-бутил-каликс[4]арен-тетракис(N,N-диметилтиоацетамид) (lead ionophore IV) и ионную добавку натрий тетракис-[3.5-бис(трифторметил)фенил]борат (NaTFPB) в соотношении: 16,7 мг ПВХ, 33,3 мкл ДОС, 10 ммоль/кг ДОС ЕТН5418, 11 ммоль/кг ДОС NaTFPB, 60 ммоль/кг ДОС lead ionophore IV, размещенную на носителе. Определение наличия свинца(II) в испытуемом образце проводят визуально-тестовым способом путем сравнения цвета полимерной сенсорной пленки с калиброванной цветовой шкалой. Предложенный способ является простым, экспрессным и чувствительным. 5 ил., 2 табл., 4 пр.
Description
Изобретение относится к аналитической химии, конкретно, к оптохимическим ионоселективным объемным сенсорам (оптодам) для экспрессного определения содержания ионов свинца (II) в водных объектах анализа: в питьевой воде, в природных водах, в промышленных сточных водах, - а также для определения патологических концентраций свинца (II) в биологических жидкостях.
Известно определение содержания свинца в моче методом атомной абсорбции (МУК 4.1.799-99) [1]. Методика основана на прямом измерении содержания свинца в биологическом материале (моче). Определение элементов методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии основано на поглощении света соответствующей длины волны исследуемого элемента в высокотемпературном пламени. Для измерения используется поглощение с длиной волны, соответствующей максимуму поглощения свинца при прохождении через содержащий пары атомов свинца слой воздуха: 283,3 нм. Оценку содержания свинца проводят по заранее установленной градуировочной характеристике. Однако известный способ дорогостоящ и малодоступен, поскольку требует использования атомно-адсорбционного спектрофотометра, а также предъявляет высокие требования к квалификации персонала.
Известен электрохимический способ определения свинца (II) в крови и других жидкостях [2]. Способ основан на применении биоэлектрода с использованием коллоидного золота, на поверхность которого иммобилизован фермент (изоцитрат-дегидрогеназа), подвергающийся необратимому ингибированию в присутствии ионов свинца (II). Для оценки содержания свинца (II) по градуировочному графику или методом стандартной добавки проводят измерение ингибирования изоцитратдегидрогеназы. Однако известный способ неприменим в качестве экспресс-теста, так как подразумевает использование внешнего источника питания и проводных соединений, что делает невозможной миниатюризацию; неселективен к свинцу в присутствии других тяжелых металлов, так как используется неселективное ингибирование фермента; дорогостоящ, так используются дорогие реагенты (коллоидное золото, фермент).
Известен способ определения свинца в природных водах экстракционно-спектрофотометрическим методом [3]. Способ основан на реакции комплексообразования свинца с ксиленоловым оранжевым с предварительным экстракционным разделением. Для оценки содержания свинца (II) по градуировочному графику проводят измерение светопоглощения раствора свинца после проведения фотометрической реакции при длине волны 600 нм. Однако, известный способ не обладает экспрессностью за счет дополнительной стадии пробоподготовки - экстракционного разделения компонентов, имеет недостаточно низкий предел обнаружения для измерения свинца (II) на уровне ПДК в водных и биологических объектах.
Известен фотометрический способ определения свинца (II) с 4-(2-пиридилазо)-резорцином. [4]. Способ основан на реакции комплексообразования ионов свинца (II) с 4-(2-пиридилазо)резорцином. Для оценки содержания свинца (II) по градуировочному графику или методом стандартной добавки проводят измерение светопоглощения анализируемого раствора после проведения фотометрической реакции при длине волны 520 нм. Однако, известный способ имеет низкую чувствительность и малоселективен.
Известен визуальный способ полуколичественного определения ионов свинца (II) с помощью реактивной бумаги [4]. Способ основан на реакции комплексообразования ионов свинца (II) с дитизоном. Для оценки содержания свинца (II) визуально сравнивают интенсивность окраски подготовленной реактивной бумаги с имитационной цветовой шкалой. Однако, известный способ не обладает экспрессностью за счет трудоемкой и длительной подготовки реактивной бумаги, имеет низкую точность за счет плохой воспроизводимости подготовки бумаги, малочувствителен и низкоселективен, неприменим для анализа окрашенных объектов.
Известен визуальный способ полуколичественного определения ионов свинца (II) с использованием тест-полосок [5]. Способ основан на фотометрической реакции ионов свинца (II) с диметилфенол оранжем, о-фенантролином и эмульгатором ОП с предварительной экстракцией ионов свинца (II) из анализируемого раствора на поверхность подложки (фильтровальной бумаги или полимерной пленки) с нанесенной на нее реагентами. Для оценки содержания свинца (II) визуально сравнивают интенсивность окраски с имитационной цветовой шкалой. Однако известный способ не обладает экспрессностью, требует длительного времени анализа за счет трудоемкой подготовки подложки: создания многокомпонентной фотометрической смеси, необходимости высушивания подложки в течение нескольких часов.
Известен визуальный способ полуколичественного определения ионов свинца (II) по реакции с 1-фенил-3-изопропил-5-(бензилбензимидазол-2-ил)формазаном [6]. Способ основан на реакции ионов свинца (II) с 1-фенил-3-изопропил-5-(бензилбензимидазол-2-ил)формазаном, определение осуществляется путем сорбции ионов свинца (II) из анализируемого раствора на тканевый бязевый носитель с последующим отделением жидкой фазы и проведением фотометрической реакции. Для оценки содержания свинца (II) визуально сравнивают интенсивность окраски тканевого носителя с имитационной цветной шкалой. Однако известный способ не обладает экспрессностью за счет сложной пробоподготовки, необходимости стандартизации подготовки бязевых дисков, обладает недостаточно широким диапазоном определяемых концентраций свинца (II) для определения свинца в реальных объектах, неприменим для анализа окрашенных объектов.
Известен визуальный и спектрофотометрический способ определения ионов свинца (II) по реакции с 18-краун-6-эфиром [7]. Способ основан на реакции комплексообразования ионов свинца (II) с 18-краун-6-эфиром в присутствии красителя фенолфталеинового ряда, определение осуществляется путем ионного обмена между ионами свинца (II) анализируемого раствора и катионами сенсорной пленки. Последняя получается нанесением на вращающуюся стеклянную подложку методом спин-коатинга жидкой композиции, которая представляет собой гомогенный раствор комплексообразующего вещества и отрицательно заряженного красителя (тетрабромфенолфталеинэтил эфир) в пластифицированном полимере. Для полуколичественной оценки содержания свинца (II) визуально сравнивают интенсивность окраски пленки с имитационной цветной шкалой, для количественной оценки содержания свинца (II) по градуировочному графику или методом стандартной добавки проводят измерение светопоглощения сенсорной пленки при 525 нм. Однако, известный способ имеет высокую ошибку определения свинца (II) за счет неконтролируемого вымывания из пленки малолипофильного индикатора при проведении, требует длительного времени анализа, неизвестен точный предел обнаружения ионов свинца (II), а также отсутствуют данные о селективности и о точном времени отклика сенсора.
Известен способ определения ионов свинца (II) с использованием свинец-селективного ионофора, иммобилизованного в полимерную пластифицированную матрицу, которая представляет собой ионоселективные микросферы [8]. Способ основан на химическом распознавании матрицей ионов свинца (II) путем их сорбции из анализируемого раствора с последующем изменении оптических характеристик мембраны. Для количественной оценки содержания свинца (II) по градуировочному графику проводят измерение интенсивности люминесценции полимерных люминесцентных микросфер. Однако известный способ является технически более сложным по сравнению пленочными сенсорами, приводит к необратимому загрязнению образца, дорогостоящ и не обладает экспрессностью за счет использования стационарного спектрофлуориметра, не позволяет проведение визуального определения свинца (II) за счет флуориметрического сигнала.
Известные сенсоры катионов тяжелых металлов имеют общие недостатки, а именно: требуют специального сугубо лабораторного оборудования и/или пробоподготовки и/или являются разрушающими и/или не позволяют осуществлять визуальное определение аналита и/или требуют длительного времени анализа и/или не подходят для окрашенных образцов. Таким образом, существует потребность в воспроизводимом аналитическом способе, который можно использовать для экспресс-определения свинца (II), в водных объектах и реальных биологических образцах.
Известен сорбционно-спектрофотометрический способ определения свинца (II) [9], наиболее близкий к заявленному изобретению по решению технической задачи и принятый в качестве прототипа. Он включает реакцию бромпирогаллолового красного со свинцом (II), предваренной концентрированием металла из пробы в индикаторную пленку, представляющую собой прозрачную полимерную подложку, на которую нанесен слой желатина толщиной до 20 мкм, иммобилизованный водным раствором бромпирогаллолового красного при фиксированном значении рН. Для оценки содержания свинца (II) по градуировочному графику или методом стандартной добавки проводят измерение светопоглощения желатиновой пленки при длине волны 610 нм. Однако, прототип требует длительного (не менее 20 мин) времени анализа, невозможен для применения в окрашенных образцах, обладает коротким временем жизни сенсора из-за деградации желатиновой матрицы, не позволяет определять свинец (II) на уровне и ниже ПДК в водных и биологических объектах, а также при его значительном превышении ПДК, за счет узкого диапазона измеряемых концентраций.
Технической задачей заявляемого изобретения является создание нового экспрессного оптического аналитического способа определения свинца (II) в водных объектах окружающей среды и биологических образцах в двух вариантах: полуколичественном при визуально-тестовом способе путем сравнения цвета полимерной сенсорной пленки с калиброванной цветовой шкалой, а также в количественном варианте при спектрофотометрическом определении, осуществляемом путем измерения поглощения полимерной сенсорной пленки с последующим определением содержания свинца (II) по градуировочному графику.
Поставленная задача достигается помещением полимерной сенсорной пленки в испытуемый образец с анализируемым раствором известного объема не менее 0,5 мл с добавкой смеси ацетата магния и уксусной кислоты, взятых в соотношении 2,50⋅10-3 моль/л : 1,25⋅10-4 моль/л, на 2-18 минут и, после ее извлечения, сравнением цвета полимерной сенсорной пленки с калиброванной цветовой шкалой. Количественный диапазон содержания свинца (II) в испытуемом образце определяют по совпадению цвета полимерной сенсорной пленки с определенным делением калиброванной цветовой шкалы. В качестве полимерной сенсорной пленки используют пластифицированную бис(этилгексиловым) эфиром себациновой кислоты (DOS) поли(винилхлоридную) (ПВХ) пленку толщиной 2-7 мкм, содержащую индикатор: хромоионофор 9-диметиламино-5-[4-(15-бутил-1,13-диоксо-2,14-иоксанонадецил)фенилимино]-бензо[а]феноксазин (ЕТН5418), ионофор 4-трет-бутил-каликс[4]арен-тетракис(N,N-диметилтиоацетамид) (Pb IV) и ионную добавку натрий тетракис-[3.5-бис(трифторметил)фенил]борат (NaTFPB) в соотношении: 1 массовая часть ПВХ, 2 массовые части DOS, 10 ммоль/кг DOS ЕТН5418, 11 ммоль/кг DOS NaTFPB, 60 ммоль/кг DOS Pb IV.
Сущность заявляемого способа заключается в том, что при рН 6,0-6,4 находящийся в растворе свинец (II) вступает в реакцию ионного обмена между анализируемым раствором и полимерной сенсорной пленкой, содержащей липофильный свинец (II)-селективный лиганд (ионофор Pb IV) и индикатор (хромоионофор ЕТН5418), который существует в нейтральной, депротонированной, и заряженной, протонированной, формах с резко отличающимися длинами волн максимумов поглощения света, с образованием в полимерной фазе прочного комплекса свинца (II) с ионофором, что приводит к депротонированию хромоионофора и изменению цвета полимерной сенсорной пленки с голубого на малиновый, до и после контакта с раствором 1 моль/л свинца (II). В черно-белой шкале это изменение представлено на Фиг. 1, где слева - пленка до контакта с раствором соли свинца, справа - пленка после контакта с раствором 1 моль/л свинца (II). На Фиг. 1 и далее буквами R, G, В обозначены красная, зеленая и синяя компоненты цвета пленки и их числовые значения в цветовой модели RGB, распространенной для количественного представления цвета объектов. Задав численные значения R, G, В при заливке цветом любого графического объекта, к примеру, в ПО MS Office, можно легко получить цветной аналог Фиг. 1. Изменение окраски полимерной сенсорной пленки количественно связано с концентрацией свинца (II).
Для получения полимерной сенсорной пленки приготовленная сенсорная композиция наносится на полимерный или стеклянный носитель. Для приготовления сенсорной композиции взвешивается навеска ПВХ, добавляется двукратный по массе избыток DOS, к полученной смеси добавляется растворитель в соотношении 1 к 6-12 по массе, в полученный раствор вносится необходимое количество активных компонентов для достижения требуемой концентрации: 10 ммоль/кг DOS ЕТН5418, 11 ммоль/кг DOS NaTFPB и 60 ммоль/кг DOS Pb IV.
Для проведения определения содержания свинца (II) приготовленную полимерную сенсорную пленку помещают на 2-18 минут в испытуемый образец известного объема не менее 0,5 мл. Время контакта полимерной сенсорной пленки и испытуемого образца зависит от содержания в нем свинца (II), практически это время определяется моментом, когда окраска полимерной сенсорной пленки перестает изменяться.
Для точного проведения анализа испытуемый образец, помимо анализируемого раствора, должен содержать рН-буферную смесь для обеспечения постоянства рН. В качестве рН-буферной смеси используется магний-ацетатная смесь, состоящая из раствора ацетата магния и раствора уксусной кислоты. Для задания необходимого рН 6,0-6,4 испытуемого образца, в последний добавляют необходимые количества растворов ацетата магния и уксусной кислоты для задания соотношения концентраций в испытуемом образце 2,50⋅10-3 моль/л : 1,25⋅10-4 моль/л.
После извлечения полимерной сенсорной пленки из испытуемого образца проводят определение наличия свинца (II) в испытуемом образце визуально-тестовым способом путем сравнения цвета полимерной сенсорной пленки с калиброванной цветовой шкалой, и по совпадению цвета полимерной сенсорной пленки с определенным делением калиброванной цветовой шкалы делают вывод о количественном диапазоне содержания свинца (II) в испытуемом образце.
Для изготовления цветовой шкалы с желаемым количеством делений, это количество полимерных сенсорных пленок помещают в стандартные образцы с известной концентрацией свинца (II) с добавкой смеси ацетата магния и уксусной кислоты, взятых в соотношении 2,50⋅10-3 моль/л : 1,25⋅10-4 моль/л, на 2-18 минут, после извлечения полимерных сенсорных пленок проводят регистрацию их цвета путем фотографирования. Затем усредняют по площади цвет каждой полимерной сенсорной пленки и создают деление цветовой шкалы с усредненным цветом полимерной сенсорной пленки.
Исходный раствор свинца (II) для тестирования сенсора и изготовления цветовой шкалы готовили растворением точной навески кристаллогидрата нитрата свинца в деионизованной воде с удельным сопротивлением 18,2 МОм/см (деионизатор Milli-Q Reference Water Purification System, Франция). Растворы с различной концентрацией свинца (II) готовили в день работы последовательным разбавлением исходного раствора при помощи программируемого разбавителя-смесителя Dosino 700 с контроллером Liquino 711, Metrohm (Швейцария). Образцы мочи с известными концентрациями свинца (II) готовили добавкой аликвоты концентрированного раствора свинца (II) к образцу мочи, имеющему отрицательный результат при определении наличия в ней свинца (II) по результатам масс-спектрометрического анализа с индуктивно связанной аргоновой плазмой, проводимого ООО «Независимая лаборатория ИНВИТРО», г. Санкт-Петербург. рН-буферную смесь готовили путем растворения необходимой аликвоты стандартного раствора ацетата магния, приготовленного из точной навески его кристаллогидрата, и необходимой аликвоты раствора уксусной кислоты, приготовленной из стандарт-титра уксусной кислоты.
Потенциометрические измерения проводили относительно насыщенного хлорсеребряного электрода («Измеритель», Беларусь) с помощью рН метра/иономера («Экотест-120», Россия). Значения рН контролировалось при помощи стеклянного электрода (ЭСЛ 43-07, «Измеритель», Беларусь).
Заявленный способ был апробирован в Санкт-Петербургском государственном университете, результаты апробации приведены в виде примеров его реализации.
Пример 1.
Нанесение сенсорной композиции на полимерный носитель.
Для приготовления сенсорной композиции взвесили навеску 16,7 мг ПВХ, добавили 33,3 мкл DOS, полученную смесь растворили в 350 мкл тетрагидрофурана, в полученный раствор внесли 0,24 мг ЕТН5418, 0,32 мг NaTFPB и 2,11 мг Pb IV. Смесь перемешивали в течение 10 мин при помощи роллер-миксера J.P. Spectra MOVIL-ROD (Испания). Нанесение мембранного коктейля на полимерный носитель осуществляли путем спин-коатинга полимерного носителя 20 мкл мембранного коктейля при скорости вращения спин-коатера 8500 rpm, толщина сенсорных пленок составила 2-7 мкм.
Пример 2.
Изготовление цветовой шкалы.
Для изготовления цветовой шкалы с 5 делениями, 5 полимерных сенсорных пленок, полученным по Примеру 1, поместили по одной в стандартные образцы объемом 50 мл с концентрацией свинца (II) 10-4 моль/л, 10-5 моль/л, 10-6 моль/л, 10-7 моль/л, 10-8 моль/л с добавкой 17,8 мг ацетата магния и 0,37 мг уксусной кислоты на 2, 5, 10, 15, 18 минут соответственно, после извлечения полимерных сенсорных пленок провели регистрацию их цвета путем фотографирования. На Фиг. 2А в черно-белом виде представлены фотографии полимерных сенсорных пленок, после контакта с растворами свинца (II) с концентрациями 10-8 моль/л, 10-7 моль/л, 10-6 моль/л, 10-5 моль/л, 10-4 моль/л (слева направо на Фиг. 2). Затем при помощи программного обеспечения ImageJ усреднили цвет каждой полимерной сенсорной пленки и создали деление цветовой шкалы с равномерным цветом полимерной сенсорной пленки, получив, таким образом, пятичленную цветовую шкалу, которая представлена в черно-белом виде на Фиг. 2Б с указанием соответствующих значений красной, зеленой и синей цветовых компонент.
Пример 3.
Визуально-тестовое определение содержания свинца (II) в водных объектах. Были приготовлены 3 модельных образца, представляющие собой деионизованную воду без и с добавками свинца (II) в количестве 3,2⋅10-6 моль/л и 6,3⋅10-4 моль/л свинца (II). В 25 мл испытуемого модельного образца с добавкой 8,9 мг ацетата магния и 0,19 мг уксусной кислоты помещали по одной полимерной сенсорной пленке, полученной по Примеру 1, на 18 минут. После их извлечения проводили сравнение цвета полимерной сенсорной пленки с калиброванной цветовой шкалой, полученной по Примеру 2.
Для контроля правильности определения содержания свинца (II) в модельных образцах в качестве референтного способа применялась потенциометрия со свинец (II)-селективными электродами (Pb2+-ИСЭ) по методике, описанной в [10]. Результаты потенциометрии и результаты анализа «введено-найдено» приведены в Табл. 1. На Фиг. 3 представлен градуировочный график, полученный методом потенциометрии со свинец (II)-селективными электродами при различных концентрациях свинца (II), где заполненные символы - экспериментальные значения, полученные для стандартных образцов; линия - линейный фитинг этих значений, пустые символы - экспериментальные значения, полученные для модельных образцов; квадраты - цвет полимерных сенсорных пленок после контакта с модельными образцами в черно-белом виде с указанием соответствующих значений красной, зеленой и синей цветовых компонент. Полученные результаты свидетельствуют о корректности предлагаемого способа определения свинца (II).
Пример 4.
Измерение поглощения полимерной сенсорной пленки и определение содержания свинца (II) по градуировочному графику в образце мочи человека.
Цвет полимерной сенсорной пленки в предлагаемом способе также может быть проанализирован по поглощению света методом спектрофотометрии. Для этого был приготовлен рабочий образец мочи, полученный путем разбавления мочи человека, имеющей отрицательный результат при определении наличия в ней свинца (II), 10-кратным объемом деионизованной воды с добавкой ацетата магния и уксусной кислоты так, чтобы концентрации ацетата магния и уксусной кислоты в полученном рабочем растворе были в соотношении 2,50⋅10-3 моль/л : 1,25⋅10-4 моль/л. Этот раствор был первым стандартным образцом мочи. Для приготовления 5 остальных стандартных образцов к рабочему образцу мочи добавляли аликвоты концентрированного раствора свинца (II) до получения концентраций свинца (II) 10-8,10-7,10-6,10-5,10-4 моль/л.
В каждый из 6 стандартных образцов мочи, последовательно от наиболее разбавленного до наиболее концентрированного по свинцу (II), помещалась полимерная сенсорная пленка, полученная по Примеру 1, и выдерживалась в течение 2-18 минут (см. Пример 2). После этого полимерную сенсорную пленку извлекали и записывали ее спектр поглощения в диапазоне 580-740 нм на спектрофотометре Shimadzu UV-1800 (Япония). Пример такой серии спектров приведен на Фиг. 4, где цифрами указаны концентрации свинца (II) в стандартных образцах мочи. Строилась градуировочная зависимость интенсивности максимума пика поглощения на 670 нм от концентрации свинца (II) в стандартном образце мочи. На Фиг. 5 представлен градуировочный график, полученный методом спектрофотометрии полимерных сенсорных пленок при различных концентрациях свинца (II): заполненные символы - экспериментальные значения, полученные для стандартных образцов мочи; линия - их Больцмановский фитинг, пустой символ - экспериментальное значение, полученное для модельного образца мочи человека; квадрат, представленный на Фиг. 5 в черно-белом виде с указанием соответствующих значений красной, зеленой и синей цветовых компонент - цвет полимерной сенсорной пленки после контакта с модельным образцом мочи человека. Предел обнаружения свинца (II) в заявляемом спектрофотометрическом способе анализа составил 3,3⋅10-8 моль/л.
Для определения содержания свинца (II) по градуировочному графику в образце мочи человека был приготовлен модельный образец с концентрацией свинца (II) 4,0⋅10-7 моль/л. Для этого к рабочему образцу мочи была добавлена соответствующая аликвота концентрированного раствора свинца (II). В модельный образец помещали полимерную сенсорную пленку, выдерживали в течение 18 минут, после чего ее извлекали и проводили измерение интенсивности максимума ее пика поглощения на 670 нм, при помощи градуировочного графика определяли содержания свинца (II) в модельном образце (Табл. 2). Полученные результаты свидетельствуют о согласованности предлагаемого способа определения свинца (II).
Техническим результатом заявляемого изобретения является разработка более экспрессного, чувствительного способа определения свинца (II) по сравнению с прототипом, характеризующегося более широким интервалом определяемых концентраций, меньшим временем проведения анализа и возможностью измерения не только в чистых водных, но и в биологических образцах.
Получаемый технический результат обеспечивает отличительные признаки заявляемого способа, т.е. предлагаемый способ обладает изобретательским уровнем, новизной и промышленной применимостью. Сфера применения заявляемого способа - клинический и экспресс-анализ. Способ может применяться для селективного скрининга групп лиц, находящихся в зоне повышенного риска отравления тяжелыми металлами. Также возможен экспресс-анализ мочи и выявление степени отравления тяжелыми металлами при их утечках в окружающую среду в случае аварий, техногенных ЧП, когда экспрессность анализа играет решающую роль.
Список используемой литературы
1. Контроль содержания химических соединений и элементов в биологических средах: руководство / Г.Г. Онищенко, Н.В. Зайцева, Т.С. Уланова; под ред. Г.Г. Онищенко. - Пермь: Книжный формат, 2011. - 520 с.
2. Патент US 5217594, МПК G01N 27/26, опубл. 08.06.1993
3. Т.В. Гуркина, A.M. Игошин / Журнал аналитической химии. -1965. -Т. 20-С. 778
4. Ю.А. Золотое, В.М. Иванов, В.Г. Амелин / Химические текст-методы анализа. - М.: Едиториал УРСС, 2002. - 304 с.
5. Патент CN 105548170, МПК G01N 021/77, G01N 021/78, опубл. 04.05.2016
6. Патент РФ RU 2441232, МПК G01N 31/22, G01N 21/78, опубл. 27.01.2012
7. Патент JP 2005098760, МПК G01N-021/77, G01N-021/78, G01N-031/00, G01N-031/22, опубл. 14.04.2005
8. Патент US 7247489, МПК G01N 33/20, G01N 33/52, опубл. 24.07.2007
9. Патент RU 2529660 С1, МПК G01N 21/77, опубл. 27.09.2014 (прототип)
10. Gupta V.K., Mangla R., Agarwal S., Pb(II) Selective Potentiometric Sensor Based on A-tert-Butylcalix[4]arene in PVC Matrix. Electroanalysis, 2002, 14,1127-1132
Claims (1)
- Способ определения свинца(II) в водных объектах окружающей среды и биологических образцах, включающий приготовление полимерной сенсорной пленки, которую помещают в испытуемый образец и по изменению цвета полимерной сенсорной пленки определяют наличие в нем свинца(II), количество которого определяют по калиброванной цветовой шкале, предварительно полученной из не менее 5-ти испытуемых образцов с известными концентрациями свинца, отличающийся тем, что полимерную сенсорную пленку помещают в испытуемый образец анализируемого раствора известного объема от 0,5 мл до 10 мл вместе со смесью ацетата магния и уксусной кислоты, взятых в соотношении 2,50⋅10-3 моль/л : 1,25⋅10-4 моль/л анализируемого раствора, и выдерживают 2-18 минут, в качестве полимерной сенсорной пленки берут пластифицированную бис(этилгексиловым) эфиром себациновой кислоты (ДОС) поли(винилхлоридную) (ПВХ) пленку толщиной 2-7 мкм, содержащую индикатор нейтральный хромоионофор 9-диметиламино-5-[4-(15-бутил-1,13-диоксо-2,14-иоксанонадецил)фенилимино]-бензо[а]феноксазин (ЕТН5418), ионофор 4-трет-бутил-каликс[4]арен-тетракис(N,N-диметилтиоацетамид) (lead ionophore IV) и ионную добавку натрий тетракис-[3.5-бис(трифторметил)фенил]борат (NaTFPB) в соотношении: 16,7 мг ПВХ, 33,3 мкл ДОС, 10 ммоль/кг ДОС ЕТН5418, 11 ммоль/кг ДОС NaTFPB, 60 ммоль/кг ДОС lead ionophore IV, размещенную на носителе, а определение наличия свинца(II) в испытуемом образце проводят визуально-тестовым способом путем сравнения цвета полимерной сенсорной пленки с калиброванной цветовой шкалой, и по совпадению цвета полимерной сенсорной пленки с определенным делением калиброванной цветовой шкалы определяют количественный диапазон содержания свинца(II) в испытуемом образце.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018129943A RU2682162C1 (ru) | 2018-08-16 | 2018-08-16 | Способ определения свинца (II) в водных и биологических образцах |
| EA201800637A EA036346B1 (ru) | 2018-08-16 | 2018-12-27 | Способ определения свинца (ii) в водных объектах окружающей среды и биологических образцах |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018129943A RU2682162C1 (ru) | 2018-08-16 | 2018-08-16 | Способ определения свинца (II) в водных и биологических образцах |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2682162C1 true RU2682162C1 (ru) | 2019-03-15 |
Family
ID=65806142
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018129943A RU2682162C1 (ru) | 2018-08-16 | 2018-08-16 | Способ определения свинца (II) в водных и биологических образцах |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA036346B1 (ru) |
| RU (1) | RU2682162C1 (ru) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2715478C1 (ru) * | 2019-05-16 | 2020-02-28 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет ИТМО" (Университет ИТМО) | Способ определения концентрации свинца (II) в водных образцах |
| CN112945950A (zh) * | 2021-03-08 | 2021-06-11 | 唐山三友化工股份有限公司 | 利用微孔滤膜富集食品添加剂碳酸钠中重金属后的限界分析方法 |
| US11371978B1 (en) | 2021-06-23 | 2022-06-28 | Mks Vision, Llc | System and method for detecting lead in water |
| WO2022267799A1 (zh) * | 2021-06-23 | 2022-12-29 | 中国石油化工股份有限公司 | 水质检测方法及水质检测装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005098760A (ja) * | 2003-09-22 | 2005-04-14 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 鉛イオン選択性呈色材及び該呈色材を用いた鉛イオン簡易定量方法 |
| US7247489B2 (en) * | 2002-03-11 | 2007-07-24 | Auburn University | Ion-detecting microspheres and methods of use thereof |
| RU2441232C1 (ru) * | 2010-08-02 | 2012-01-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Уральский государственный лесотехнический университет | Способ определения ионов свинца (ii) в растворе |
| RU2529660C1 (ru) * | 2013-03-12 | 2014-09-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный университет" (ФГБОУ ВПО "КубГУ") | Сорбционно-спектрофотометрический способ определения свинца (ii) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5217594A (en) * | 1992-01-15 | 1993-06-08 | Enzyme Technology Research Group, Inc. | Convenient determination of trace lead in whole blood and other fluids |
| RU2218563C2 (ru) * | 1998-02-16 | 2003-12-10 | Вашенков Евгений Георгиевич | Способ определения свинца, индикатор и способ изготовления индикатора |
| CN101592597B (zh) * | 2009-06-25 | 2011-04-27 | 北京博晖创新光电技术股份有限公司 | 用于检测全血中铅镉元素含量的基体改进试剂及其应用 |
-
2018
- 2018-08-16 RU RU2018129943A patent/RU2682162C1/ru active
- 2018-12-27 EA EA201800637A patent/EA036346B1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7247489B2 (en) * | 2002-03-11 | 2007-07-24 | Auburn University | Ion-detecting microspheres and methods of use thereof |
| US7651858B2 (en) * | 2002-03-11 | 2010-01-26 | Auburn University | Ion-detecting microspheres |
| JP2005098760A (ja) * | 2003-09-22 | 2005-04-14 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 鉛イオン選択性呈色材及び該呈色材を用いた鉛イオン簡易定量方法 |
| RU2441232C1 (ru) * | 2010-08-02 | 2012-01-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Уральский государственный лесотехнический университет | Способ определения ионов свинца (ii) в растворе |
| RU2529660C1 (ru) * | 2013-03-12 | 2014-09-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный университет" (ФГБОУ ВПО "КубГУ") | Сорбционно-спектрофотометрический способ определения свинца (ii) |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| C1. * |
| TELTING-DIAZ M. et al. Mass-Produced Ionophore-Based Fluorescent Microsheres for Trace Level Determination of Lead Ions, Anal. Chem., 2002, v. 74, p. 5251-5256. * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2715478C1 (ru) * | 2019-05-16 | 2020-02-28 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет ИТМО" (Университет ИТМО) | Способ определения концентрации свинца (II) в водных образцах |
| CN112945950A (zh) * | 2021-03-08 | 2021-06-11 | 唐山三友化工股份有限公司 | 利用微孔滤膜富集食品添加剂碳酸钠中重金属后的限界分析方法 |
| US11371978B1 (en) | 2021-06-23 | 2022-06-28 | Mks Vision, Llc | System and method for detecting lead in water |
| WO2022267799A1 (zh) * | 2021-06-23 | 2022-12-29 | 中国石油化工股份有限公司 | 水质检测方法及水质检测装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA036346B1 (ru) | 2020-10-29 |
| EA201800637A1 (ru) | 2020-02-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2682162C1 (ru) | Способ определения свинца (II) в водных и биологических образцах | |
| Aksuner et al. | A highly sensitive and selective fluorescent sensor for the determination of copper (II) based on a schiff base | |
| Szigeti et al. | Novel potentiometric and optical silver ion-selective sensors with subnanomolar detection limits | |
| EP1447665A2 (en) | Method for reducing effect of hematocrit on measurement of an analyte in whole blood, and test kit and test article useful in the method | |
| Capel-Cuevas et al. | Full-range optical pH sensor array based on neural networks | |
| Firooz et al. | Development of a highly sensitive and selective optical sensor for determination of ultra-trace amount of silver ions | |
| Aziz et al. | Design of a highly sensitive and selective bulk optode based on fluorescence enhancement of N, N′-bis-(1-hydroxyphenylimine) 2, 2′-pyridil Schiff base: Monitoring of zinc (II) ion in real samples and DFT calculation | |
| Fouladgar et al. | A novel optical chemical sensor for thallium (III) determination using 4-(5-bromo-2-pyridylazo)-5-(diethylamino)-phenol | |
| Firooz et al. | Selective and sensitive optical chemical sensor for the determination of Hg (II) ions based on tetrathia-12-crown-4 and chromoionophore I | |
| Ensafi et al. | A sensitive and selective bulk optode for determination of Hg (II) based on hexathiacyclooctadecane and chromoionophore V | |
| Denna et al. | Determination of Cu (II) in environmental water samples using polymer inclusion membrane-TAC optode in a continuous flow system | |
| Yari et al. | Highly selective sensing of mercury (II) by development and characterization of a PVC-based optical sensor | |
| Tavallali et al. | A highly selective optode for determination of Hg (II) by a modified immobilization of indigo carmine on a triacetylcellulose membrane | |
| Galiński et al. | Pyrrole bearing diazocrowns: Selective chromoionophores for lead (II) optical sensing | |
| Moustafa et al. | A highly selective bulk optode based on 6-{4-(2, 4-dihydroxy-phenyl) diazenyl) phenyl}-2-oxo-4-phenyl-1, 2-dihydro-pyridine-3-carbonitrile incorporating chromoionophore V for determination of nano levels of cadmium | |
| Yang et al. | Fluorescent ion optodes based on calixarene functionized boron dipyrromethene chromoionophore for simultaneous measurement of multi-electrolytes in biological samples | |
| CA1161346A (en) | Ion specific analytical element | |
| Aksuner et al. | Development of a highly sensitive and selective optical chemical sensor for the determination of zinc based on fluorescence quenching of a novel schiff base ligand | |
| CN107764757B (zh) | 用于检测目标离子含量的装置、系统、制备方法和目标物含量测定方法以及试剂盒 | |
| Firooz et al. | A highly sensitive and selective bulk optode based on dithiacyclooctadecane derivative incorporating chromoionophore V for determination of ultra trace amount of Hg (II) | |
| Kalinichev et al. | The impact of ion association in the optode phase to the dynamic range and the sensitivity of the response of ion-selective bulk optodes | |
| Safavi et al. | A PVC-membrane bulk optode for gallium (III) ion determination | |
| Capitan-Vallvey et al. | A disposable single-use optical sensor for potassium determination based on neutral ionophore | |
| JPS60194360A (ja) | 多孔質担体マトリックスを有するイオン試験具及びその製造方法 | |
| Guinovart et al. | Sulphate-selective optical microsensors: overcoming the hydration energy penalty |