Экстракционно-фотометрическое определение суммы тяжелых металлов в деминерализованной воде Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

ИЗВЕСТИЯ

ТОМСКОГО ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА

Том 163 1970

ЭКСТРАКЦИОННО-ФОТОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ СУММЫ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ДЕМИНЕРАЛИЗОВАННОЙ

ВОДЕ

В. Б. СОКОЛОВИЧ, Ю. Л. ЛЕЛЬЧУК, Г. А. ДЕТКОВА

(Представлена научным семинаром химико-технологического факультета)

Среди групповых реагентов на тяжелые металлы значительный интерес представляет натриевая соль диэтилдитиокарбаминовой кислоты — карбамат натрия [1]. С ионами более двадцати металлов карбамат натрия образует комплексные соединения — карбаминаты, растворимые в органических растворителях. Растворы многих карбаминатов окрашены.

Карбаминаты металлов отличаются по растворимости и прочности, на чем основано количественное переведение карбаминатов одних металлов в другие [2, 3]. Карбамат натрия применяется при определении в различных материалах отдельных металлов [4, 5], при концентрировании тяжелых металлов [6, 7] и определении их суммы [8]. Одним из достоинств карбаминатного метода является возможность вычисления результатов в мг-экв или в экв процентах. При определении же суммы тяжелых металлов с дитизоном или тиоацетамидом результат анализа условно выражается в пересчете на какой-нибудь металл, что не дает полного представления о фактической сумме металлических загрязнений.

Мы изучили возможность применения карбамата натрия для определения суммы тяжелых металлов в деминерализованной воде, взяв за основу прием, использованный Бланком [8] при анализе щелочных солей. С учетом литературных сведений и полученных нами предварительных опытных данных была составлена методика определения суммы тяжелых металлов в деминерализованной воде.

Предлагаемая методика основана ка связывании тяжелых металлов, содержащихся в воде, в карбаминаты при рН 7—7,5, экстрагировании последних хлороформом и переведении карбаминатов тяжелых металлов в карбаминат меди путем вытеснения тяжелых металлов из их карбаминатных комплексов в хлороформе ионами меди в водной фазе. Хлороформенные экстракты карбамината меди колоркметрируют-ся на ФЭК-Н-57 при синем светофильтре № 3 с максимумом светопро-пускания 453 ммк в кюветах 50 мм.

Результат выражается в мкг-экв/л. Возможно определить 0,04 мкг-экв/л и более тяжелых металлов с относительной ошибкой до + 20%. Затрата времени на определение около 1,5 часа. 7 параллельных определений можно выполнить за 6 часов.

Экспериментальная часть

В работе использовалась вода, трижды перегнанная (последний раз из кварцевого перегонного аппарата), и хлороформ «медицинский», дважды перегнанный при температуре 60°С. Растворы реактивов готовились из препаратов квалификации х. ч. и ч. д. а. Диэтилдитиокарба-минат натрия применялся в виде 10%-ного раствора препарата «чистый». Исходный стандартный раствор меди с содержанием 100 мкг/мл готовился из Си504 • 5Н20 х. ч. Титр раствора проверялся титриметри-чески; Рабочий стандартный раствор меди с содержанием меди \ мкг/мл готовился соответствующим разбавлением исходного непосредственно перед употреблением.

Построение калибровочного графика. В делительные воронки вносится по 10 мл тридистиллята и стандартный раствор меди, соответствующий 0,0; 1,0; 2,5; 5,0; 7,5 и 10,0 мкг меди, добавляется 5 мл цитратной буферной смеси с рН = 7,2 и 3 мл 1%-ного раствора карбамата натрия. Все взбалтывается и оставляется на 15 мин. Образовавшиеся при рН = 7,5 карбаминаты затем экстрагируются дважды хлороформом порциями по 10 и 5 мл при двухминутном встряхивании. После расслаивания хлороформенные экстракты спускаются в другую серию воронок, где промываются 50 мл 0,01%-ного раствора едкого натра при встряхивании в течение двух минут, и переводятся в третью серию делительных воронок, в которые вносится по 5 мл 5%-ного раствора сульфата меди, и все встряхивается в течение трех минут. Отделившиеся хлороформенные экстракты карбамината меди сливаются в мерные колбы емкостью 25 мл. Оставшийся в воронках водный слой промывается 5—7 мл хлороформа, который присоединяется к первым порциям экстракта. Раствор в каждой Таблица 1 колбе доводится до метки, взбалты-Зависимость оптической плотности вается, фильтруется через сухой без-от концентрации карбамината меди зольный фильтр в кюветы 50 мм и ко-

лориметрируется на ФЭК-Н-57 при синем светофильтре № 3 с максимумом светопропускания 453 ммк. Раствором сравнения служит хлороформ.

Полученные данные с пересчетом в мкгэкв приведены в табл. 1, калибровочный грац^ик — на рис. 1. Эквивалент меди — 31,77.

Подготовка воды к анализу. В полиэтиленовую склянку отбирается проба анализируемой воды, рН ее проверяется и доводится до 5,8—6,3 добавлением раствора аммиака или соляной кислоты, полученных насыщением отдельных порций анализируемой воды газообразным 1ЧНз или НС1. рН контролируется рН-метром или индикатором метиловым красным.

Ход анализа. В делительную воронку емкостью 300 мл вносится 10 мл тристиллята и точный объем подготовленной к анализу деминерализованной воды (100, 150, 200 мл в зависимости от чистоты воды). К воде добавляется 5 мл цитратной буферной смеси с рН 7,2 и 3 мл 1%-ного раствора карбамата натрия, взбалтывается и оставляется на: 15 мин.

Образовавшиеся карбаминаты тяжелых металлов двукратно экстрагируются 10 и 15 мл хлороформом при встряхивании в течение двух мин. Хлороформенные экстракты спускаются в другую делительную

Си, мкг Си, мкг-экв О

0 0 0,037

1,0 0,031 0,062

2,5 0,078 0,102

5,0 0,157 0,167

7,5 0,236 0,234

10,0 0,314 0,300

9';

131

воронку и после промывания 50 мл 0,01%-ного раствора едкого натра сливаются в третью воронку, где встряхиваются в течение трех минут с 5 мл 5%-ного раствора сульфата меди для переведения карбаминатов тяжелых металлов в карбаминат меди.

Хлороформенный экстракт карбамината меди спускается в мерную колбу емкостью 25 мл. Оставшийся водный слой промывается в ворон-

Рис. 1. Калибровочный график для колориметрического определения суммы тяжелых металлов в деминерализованной воде. Светофильтр № 3, кювета 50 мм, раствор сравнения — хлороформ

ке 10 мл хлороформа, который затем присоединяется к основному экстракту. Содержимое колбы доводится хлороформом до метки, взбалтывается, фильтруется через сухой беззольный фильтр в кювету 50 мл.

Оптическая плотность раствора замеряется на ФЭК-Н-57 при синем светофильтре № 3 с максимумом светопропускания 453 ммк. В качестве раствора сравнения используется хлороформ. Параллельно ведется пустая проба.

Сумма тяжелых металлов в анализируемом аликвотном объеме

определяется по калибровочному графику и пересчитывается

в мкг-экв/л по формуле:

^ В -1000 > ТМ =-мкг-экв!л,

где ИТМ — сумма тяжелых металлов в 1 л деминерализованной воды в мкг-экв!л',

В — сумма тяжелых металлов в аналазируемом объеме деминерализованной воды в мкг;

V—анализируемый объем деминерализованной воды в мл.

По методике, описанной выше, было проведено определение суммы тяжелых металлов в различных образцах деминерализованных вод. Некоторые из полученных нами данных приводятся в табл. 2. 132

Таблица 2

Результаты определения суммы тяжелых металлов в воде __различной степени чистоты_

Отклонение от ср. зна-

Найдено Среднее чения

Проба значение,

мкг-экв1л мкг-эке\л мкг-экв\л 96

Дистиллированная 1,150 +0,024 +2,13

вода 1,090 -0,060 -5,32

1,190 1,126 +0,064 +5,68

1,120 —0,006 -0,53

1,080 —0,046 —4,08

Бидистиллят 0,333 —0,003 -0,92

0,346 0,336 +0,010 +2,65

0,340 + 0,004 + 1,19

0,326 -0,010 -2,65

Тридистиллят 0,035 —0,004 —10,25

0,035 0,039 —0,004 -10,25

0,046 +0,007 + 17,95

Деминерализован- 0,360 +0,013 +3,74

ная вода, очищенная ионитами, № 1 0,340 — 0,007 —2,01

0,340 0,347 —0,007 —2,01

Деминерализован- 0,335 +0,023 + 7,37

ная вода, очищенная ионитами, № 2 0,330 0,312 +0,018 + 5,76

0,255 —0,057 —18,26

0,330 +0,018 +5,76

Выводы

Предложена методика экстракционно-фотометрического определения суммы тяжелых металлов в деминерализованной воде с использованием карбамата натрия.

Методика позволяет определять 0,04 мкг-экв/л и более тяжелых металлов с относительной ошибкой до+ 20% при затрате времени на 7 параллельных определений около 6 часов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Ю. А. Ч е р н и х о в, Б. М. Д о б к и н а. Применение диэтилдитиокарбоната натрия в аналитической химии. Заводск. лаборат., 15, 1, 10, 1949.

2. А. М. Булгакова, А. М. Волкова. Экстракционно-фотометрическое определение следов свинца в реагентах особой чистоты. Журнал аналит. химии, 15, 591, 5, 1960.

3. С. Е. К р е й м е р, А. С. Ломехов, А. В. Стогов а. Определение серебра при помощи диэтилдитиокарбамината меди. Журнал аналит. химии, 17, 674, 1962.

4. С. Е. К р е й м е р, Л. П. Б у т ы л к и н. Определение меди с помощью диэтилдитиокарбамината свинца. Заводск. лабор., 24, 132, 2, 1958.

5. К- П. Столяров. Фотометрическое определение малых количеств кобальта в форме диэтилдитиокарбамината трехвалентного кобальта. Журнал аналит. химии, 16, 452, 4, 1961.

6. И. Т. Климов. Химико-спектральное определение микроэлементов (тяжелых металлов) с применением экстракционного обогащения. Сб. Современные методы анализа природных вод, М., АН СССР, 67—87, 1962.

7. В. П. Беляев, В. Р. К а л и н а ч е н к о, Н. М. Кузьмин. Химико-спектральный метод анализа воды особой чистоты. Заводск. лаборат. 28, 685, 1962.

8. А. Б. Б л а н к, Н. Т. Сизоненко, А. П. Булгакова. Экстракционно-фо-тометрический метод определения суммы тяжелых металлов при помощи диэтилдитиокарбамината натрия. Журнал аналит. химии, 18, 1046—1050, 9, 1963.