CC BY
563
АСТРАХАНСКИЙ ВЕСТНИК ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ
№ 2 (32) 2015. с. 122-124.
УДК 504.75.05:54 : 544.723.21
ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЦИНКА
Евгения Юрьевна Шачнева Айшат Султановна Зухайраева
ФГБОУ ВПО «Астраханский государственный университет», 414000, Россия, г. Астрахань, пл.Шаумяна, 1 evgshachneva@yandex.ru
методы определения, сточные воды, цинк.
Представлен обзор методов определения цинка и его производных в различных объектах окружающей среды и сточных водах промышленных предприятий различных сфер деятельности. Приведена их краткая характеристика, отмечены преимущества и практическое использование.
MAIN METHODS OF DEFINITION OF ZINC
Shachneva Evgenia Yurievna, Zukhayraeva Ayshat Sultanovna
Astrakhan State University 1, Area Shaumya, Astrakhan, 414000, Russia evgshachneva@yandex.ru
methods for the determination of water, wastewater, zinc.
Presents an overview of methods for the determination of zinc and its derivatives in various environmental objects and wastewater industrial enterprises of various spheres of activity. Given their brief description, the observed benefits and practical use.
Цинк, согласно классической классификации катионов в качественном анализе, относится к III аналитической группе катионов и выделяется при действии сернистого аммония в виде сульфида цинка. В научно-технической и патентной литературе выделяют ряд методов определения цинка в различных объектах окружающей среды. Рассмотрим некоторые из них более подробно.
Фотометрические методы широко применяются для определения микроколичеств цинка. Цинк можно отнести к элементам, не обладающим хромофорными свойствами, и поэтому большинство его соединений бесцветны и этим можно объяснить малочисленность фотометрических методов определении цинка в виде неорганических соединений. К числу наиболее распространенных методов с применением неорганических реагентов можно отнести метод косвенного определения металлического цинка, где использована реакция окисления цинка бихроматом калия в кислом растворе с последующим фотометрированием
2_
продуктов восстановления СГ2 07 -ионов с дифенилкарбазидом. Преимуществом этих методов является быстрота и простота выполнения операций. Наиболее распространенными являются методы, базирующиеся на использовании реакции ионов цинка с органическими реагентами. Наиболее часто применим способ, с использованием в качестве реагента дитизона. Специфичность реагента проявляется за счет строгого регулирования условий проведения реакции (рН среды, использование маскирующих средств). Растворы дитизоната цинка в хлороформе устойчивы в течение нескольких недель. Спектр поглощения характеризуется выраженным максимумом при 538 нм. Избыточное количество дитизона в СС14 можно определить при 620 нм.
Способы осаждения цинка в виде сульфида долгое время были одним из основных методов отделения ионов цинка от ионов других элементов. При осаждении сероводородом из сернокислых сред (рН=1,7) цинк отделяется от Т1, N1, Бе, Сг, Мп; при действии сульфида аммония в присутствии тартрат-ионов - от Т1, 2г, А1, 1п, БЬ, Лб и др. Осаждением из более кислых растворов можно отделить ионы цинка от элементов группы сероводородов, если фильтрование проводить немедленно после осаждения, потери цинка при этом незначительны. Процесс отделения цинка тиоацетамидом имеет преимущества перед
способом осаждения с использованием Н2Б, (NH4)2S. Осаждение 2п2+ в аммиачном растворе
2+
позволяет отделить его от М§ и других щелочных металлов [1 -5, 30].
Для концентрирования и отделения ионов цинка широко используется ионообменная хромотаграфия. Ионы цинка при этом образуют устойчивые комплексные анионы состава [2пС14]2", которые можно извлекать анионитами из соляноксилых растворов. В средах, содержащих оксалат-, тартрат- и сульфосалицилат-ионы, цинк в виде аммиачного комплексного катиона сорбируется катионитом, а ионы, образуещиеся прочные анионные комплексы с указанными кислотами, остаются в растворе. Ионы 2п2+ затем элютруют с катионита 2 н. раствором НС1 [6-9, 30].
К экстракционным методам определения ионов цинка относят методы, основанные на экстракции комплексных хелатных соединений цинка, ионных ассоциатов, чаще всего с использованием органических оснований как высокомолекулярных замещенных ионов аммония, а также экстракция неорганических соединений цинка. Пиридин способен извлекает цинк в хороформе, что позволяет отделить его от ионов Оа3+, 1п3+, РЬ2+, Лб3+, В13+, БЬ3+. Трибутилфосфат (ТБФ) экстрагирует ионы 2п2+ в бензоле в виде комплексных соединений состава 2п(Ап)„4ТБФ (где Ап - С1-, Вг-, Г, БС№). Извлечение проводят в широком диапазоне кислотности от рН 6 до 2 М Н2Б04. Метод применяется для количественного отделения ионов 2п2+ от ионов Сё2+.
Роданидный комплексы цинка, а также меди, железа, частично никеля, кобальта и кадмия, извлекаются из сернокислого раствора изоамиловым спиртом, не экстрагируется мышьяк, сурьма, олово и марганец. При промывании спиртового экстракта подкисленным раствором NH4SCN соединения никеля, кобальта, кадмия и меди переходят в водный слой и, таким образом, могут быть отделены от цинка. В процессе дальнейшего взбалтывания экстракта с аммиачным раствором хлорида аммония цинк переходит в водный слой, а железо осаждается в виде годроокисей [10, 11, 30].
Для гравиметрического определения цинка применяют осаждение неорганическими реагентами, осаждение органическими реагентами или электролитическое осаждение. Так роданомеркуриат цинка 2п[Н§(БС^4] количественно осаждается из нейтральных или слабокислых растворов. Применению этого метода мешает Си2+, которая полностью осаждается, Сё2+, Со2+, Мп2+, М2+, Бе3+ и В1 , и осаждающиеся частично. Сероводород количественно осаждает ионы цинка в виде из сернокислых или муравьинокислых растворов при рН 2-3. В более щелочных растворах происходит образование слизистых осадков, а в более кислых растворах возможно неполное осаждение. При осаждении сульфида цинка из сернокислых растворов (0,01 н. Н2Б04) необходимо учитывать возможность загрязнения садка Со, N1 и Бе, если они присутствуют в растворе, поэтому осадок необходимо переосаждать [12-15, 30]. Оксихинолинат цинка осаждается при рН 4,6 -13,4 в виде кристаллического зеленовато -желтого осадка, который при высушивании до 100°С имеет формулу 2п(С9Нб0^-1,5 Н2О [16, 17, 30].
Титрометрические методы анализа с применением комплексонов считаются не только наиболее распространными методами определения макроколичеств ионов цинка, но и наиболее надежными. В комплексонометрическом методе определения цинк титруют ЭДТА при рН 10 в присутствии индикатора эриохрома черного Т [18 -22, 30].
Амперометрическое титрование ионов цинка проводят с ртутнокапельным или вращающимся платиновым, золотым и танталовым электродами. Метод относится к числу высокочувствительных и достаточно селективных. При этом он позволяет анализировать весьма разбавленные растворы, что отличает его от некоторых других титриметрических методов. При титровании ионов цинка ферроцианидом калия для маскировки Co2+, Cu2+, Ni2+, Pb2+, Fe3+ можно использовать раствор динатриевой соли 1,2 -диаминоциклогексантетрауксусной кислоты. Относительная ошибка составляет 0,15 -0,9% [23-25, 30]. Потенциометрическое титрование ферроцианидом калия впервые предложено для разбавленных растворов цинка. Метод считают достаточно надежным при определении цинка в рудах до 0,2%. Установлено, что он является более точным, чем другие титриметрические методы [26, 27, 30].
Большинство методов окислительно-восстановительного анализа основано на выделении ионов цинка в виде малорастворимых соединений. Броматометрическое титрование антраниловой кислоты используют для определения ряда ионов, в том числе и ионов цинка, колличественно осаждаемых антранилатом натрия из нейтральных или слабокислых растворов. Лучшие результаты получаются при титровании антраниловой кислоты в растворе с рН выше 1,6 [28-30].
Литература
1. Сендел Е. Б. Колориметрические методы определения следов металлов. - М.: «Мир». - 1964.
2. Cholak J., Hubbard D. M., Burkey R. E. Ind. Eng. Chem Anal. Ed. - 1943. - 15, 754 c.
3. Файнберг С.Ю Анализ руд цветных металлов. - М.: Металлургиздат. - 1954. - 539 с.
4. Bright H. A. J. Res Nat 1. Bur. Standards. - 1934. - 383 c.
5. Gutbier A., Statb K. Z. Analyt. Chem. - 1922. - 61, 100 c.
6. Сб. «Концентрирование и определение микроэлементов». - Л.: Госхимиздат. - 1958.
7. Кунин П., Майер С. Ионообменные смолы. - М.: ИЛ. - 1952.
8. Самуэльсон О. Ионообменное разделение в аналитической химии. - М.: «Химия». - 1966.
9. Степин В. В., Поносов В. И., Силаев Е. В., Курбатов В. И. Сб. «Передовые методы химической технологии и контроля производства». - Ростов-на-Дону.: Ростовский ун-т. - 1964. - 313 с.
10. Киш П. П., Роман В. Н., Угрин В. П., Зимомря И. И. Ж. аналит. химии. - 1972. - 27, 251 с.
11. Hunter J. A., Miller C. C. Analyst. - 1956. - 81 c.
12. Гилленбранд Д. Ф., Лендель Г. Э., Брайт Г. А., Гофман Д. И. Практическое руководство по неорганическому анализу. - М.: «Химия». - 1966.
13. Sarudi I. Ost. Chem. Z., 42. - 1939. - 297 c.
14. Bossin A. G., Jofan S. S. Chem. J., Ser. B. - 1937. - 367 c.
15. Benedetti-Picher A. Mikrochem. Pregl-Festschr. - 1929. - 6 c.
16. Funk H. Handbuch der Analytischen Chemie, III, Bd. 11b. - 1945.
17. Schwarz V., Bergkampf E. Z. Analy. Chem. - 1926. - 336 c.
18. Шварценбах Г. Комплексонометрия. - М.: Госхимиздат. - 1958.
19. Шварц Д. М., Капорский Л. Н. Сб. «Методы анализа веществ высокой чистоты». - М.: Наука. -1965. - 377 с.
20. Aocki M., Kimura H., Ymauchi T. Bull. Nagoya. Inst. Technol. - 1960. - 260 c.
21. Ringbon A., Pensar G., Wanninen E. Analyt. chim acta. - 1958. - 525 c.
22. Дюльгерова А. С., Сонгина О. А., Захарова В. А. Изв. АН КазССР, серия хим., №3. - 1971. - 66
с.
23. Жданов А. К., Андреева Т. И. Научные труды Ташкентского ун-та. - 1964. - 64, 264 с.
24. Кальницкая Л. П. Сб. «Химия и химическая технология», вып.9. - Алма-Ата.: Мин-во высшего и среднего образования КазССР. - 1969. - 182 с.
25. Кольтгоф И. М., Фурман Н. Г. Потенциометрическое титрование. - М.: ОНТИ. - 1935.
26. Bethge P. O. Analyt. chim. acta. - 1953. - 129 c.
27. Berg R. Z. Analyt. Chem. - 1927. - 171 c.
28. Funk H., Ditt M. Z. Analyt. Chem. - 1933. - 91, 332 c.
29. Бузаева М. В., Семенов В. В., Осипов П. О. Основы промышленной экологии. - Ульяновск.: УлГТУ. - 2008. - 31 с.
30. Живописцев В.П., Селезнева В.А. Аналитическая химия цинка. - М.: Наука. - 1975. - 200 с.
