CC BY
7
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ В ВОЗДУХЕ ЛАНТАНИДОВ ПРИ ГИГИЕНИЧЕСКОЙ ОЦЕНКЕ УСЛОВИЙ ТРУДА
Младший научный сотрудник Л. А. Гребенникова
Из санитарно-эпидемиологической лаборатории и кафедры гигиены труда I Московского ордена Ленина медицинского института имени И. М. Сеченова
В группу редкоземельных элементов или лантанидов входят 14 элементов третьей группы периодической системы Д. И. Менделеева с особым строением атома и очень близкими химическими свойствами.
Лантаниды в виде металлов, солей и окислов металлов в настоящее время находят широкое применение в промышленности. Металлы цериевой группы имеют очень низкую температуру воспламенения. Благодаря этому они используются в металлургии для изготовления легковоспламеняющихся сплавов, идущих на производство стартеров для автомашин и самолетов. Многие редкоземельные металлы идут для изготовления жароупорных и твердых сплавов, устойчивых против коррозии. Окислы редкоземельных элементов применяются в стекольной и фарфоровой промышленности. Широко используются и соли редкоземельных металлов. В последнее время редкоземельные элементы используются в качестве катализаторов, полупроводников, находят широкое применение в медицине — из них синтезированы препараты, предупреждающие свертывание крови и повышающие общий тонус организма.
Широкое применение в промышленности редкоземельных металлов и их соединений поставило перед гигиеной труда большую задачу изучить производства, где используются эти металлы, и дать их гигиеническую характеристику, определить степень токсичности в условиях производства Для этого необходима разработка методики определения соединений редкоземельных элементов в воздухе.
Колориметрическое определение суммы
редкоземельных элементов цериевой группы
в воздухе
Цветную реакцию взаимодействия лантанидов с реагентом арсеназо можно положить в основу метода колориметрического определения суммы редкоземельных элементов в воздухе производственных помещений.
Для анализа необходимы следующие реактивы: 1) стандартный раствор азотнокислого церия с содержанием 0,1 мг в 1 мл; навеску Се(Г\'Оз)з • 6Н20, равную 0,0308 г, растворяют в 1 мл соляной кислоты концентрации 1 : 1, полученный раствор переносят в мерную колбу емкостью в 100 мл и доводят дистиллированной водой до метки; 2) 20% раствор уротропина; 3) 0,1% раствор арсеназо [арсеназо-бензол-2-арсо-новая кислота- (1 -азо-2) -1,8-диоксинафталин-3,6-дисульфокислота (натриевая соль)]; 4) соляная кислота концентрации 1:1; 5) дистиллированная вода.
Отбор проб воздуха производят на беззольный бумажный фильтр «синяя лента» со скоростью 8—10 л/мин. Фильтр укрепляют в металлический патрон. Для анализа следует отобрать 50—100 л воздуха. Фильтр с отобранной пробой переносят в фарфоровую чашку и помещают в холодную муфельную печь. Затем постепенно доводят температуру до 400°. Озоленение фильтра в муфеле длится несколько часов. Через 6—8 часов в муфеле начинают снижать температуру, и, наконец, совсем
1 Кафедра гигиены труда I Московского ордена Ленина медицинского института имени И. М. Сеченова проводит изучение токсичности редкоземельных элементов (О. Я. Могилевская, И. В. Рощин).
выключают его. Когда муфель совершенно остынет, открывают дверку и осторожно вынимают фарфоровую чашку. К остатку прибавляют 5—6 мл соляной кислоты концентрации 1:1, помещают на кипящую водяную баню и выпаривают до сухого остатка. Для более полного растворения лантанидов можно добавить 0,5 мл перекиси водорода. К сухому остатку прибавляют 0,5 мл 0,001 н. соляной кислоты и осторожным вращательным движением ополаскивают чашку. Полученный раствор переносят в пробирку. Ту же самую операцию проделывают еще раз. Объем жидкости в пробирке доводят дистиллированной водой до 5 мл.
Для анализа берут 0,5 и 1 мл пробы, переносят в колориметрические пробирки. Одновременно готовят стандартную шкалу с содержанием от 0,001 до 0,05 мг церия. Затем в пробирки шкалы и пробы прибавляют по 0,2 мл 20% раствора уротропина, по 0,2 мл 0,1% раствора арсеназо и доводят дистиллированной водой объем до 5,4 мл. Через 10 минут сравнивают интенсивность розово-фиолетовой окраски в пробирках пробы с пробирками шкалы визуально или на фотоэлектроколо-риметре ФЭК-М, пользуясь кюветой 10 мм и зеленым светофильтром. Чувствительность метода 1 у-
Для суммы редкоземельных элементов получена градуировочная кривая (рис. 1).
Примеси марганца, железа, хрома дают такую же окраску. В этом случае сначала замеряют оптическую плотность в пробе и фиксируют ее. Затем к пробе добавляют 1—2 капли насыщенного раствора фосфорнокислого двузамещенного натрия ЫаНР04- 12Н20. Интенсивное фиолетовое окрашивание мгновенно изменяется, так как редкоземельные элементы переходят в связанное состояние с фосфатом натрия, а тяжелые сопутствующие металлы остаются в свободном состоянии. Снова замеряют оптическую плотность. По разности оптических плотностей судят о концентрации редкоземельных элементов.
Точность метода была установлена путем сравнения найденных значений с исходным весом вещества, взятого в количествах 3, 1 и 0,5 мг. Навеску окиси лантана помещали на беззольный бумажный фильтр, который затем сжигали в муфеле и обрабатывали описанным способом. Точность определения — 100%, 98% и 90%.
Колориметрическое определение церия в присутствии других редкоземельных элементов
Впервые колориметрический метод определения церия в виде пере-кисного комплекса был предложен Н. Планком. Д. И. Рябчиков и 3. Г. Стрелкова предложили метод колориметрического определения церия в минералах с помощью лимонной кислоты и ее солей. В основе этого метода лежит реакция образования окрашенного соединения пр1Г действии перекиси водорода на соли церия в щелочной среде в присутствии комплексообразователя — соли лимонной кислоты.
Эта реакция нами положена в основу метода определения церия в воздухе в присутствии других редкоземельных элементов.
Практически при определении церия приходится исходить из растворов, содержащих ионы трехвалентного церия, а такие растворы бесцветны. Чтобы получить окрашивание, церий необходимо окислить до 4-валентного, растворы которого имеют оранжевую окраску.
Хорошим окислителем является перекись водорода, которая действует в щелочной среде. Добавление к раствору, содержащему трехвалентный церий, соли лимонной кислоты и небольшого количества аммиачного раствора перекиси водорода приводит к появлению характерной оранжевой окраски, интенсивность которой зависит от концентрации церия. Комплексы других редких земель в этих условиях бесцветны.
Для анализа необходимы следующие реактивы: 1) стандартный раствор азотнокислого церия с содержанием 0,1 мг в 1 мл; 2) насыщенный раствор цитрата натрия; 3) 20% раствор водного аммиака; 4) 10% раствор перекиси водорода; 5) концентрированная соляная кислота, 6) дистиллированная вода.
Отбор проб воздуха ¡производят на беззольный бумажный фильтр, укрепленный в металлическом патроне. Скорость протягивания воздуха 8—10 м/мин. Для анализа следует отобрать 50—100 л воздуха.
Фильтр с отобранной пробой сжигают в муфельной печи и обрабатывают точно так же, как и при определении суммы редкоземельных элементов.
ЦВ01Ц005ЦШ 0,02 0,03 Концентрации 5 кг^мп
0,01 ОД ОРЗ Ор. 0Д5 0,05 ОД Концентрация 0 мг/\15мл
Рис. 1. Градуировочная кри- Рис. 2. Градуировочная кривая
вая суммы редкоземельных церия,
элементов.
Определение церия в пробе после обработки проводят следующим образом: берут 1 и 0,5 мл из всей пробы и помещают его в колориметрическую пробирку. В ряд колориметрических пробирок наливают от 0,025 до 0,9 мл стандартного раствора церия. К растворам шкалы и пробы добавляют 1 мл насыщенного раствора соли лимонной кислоты (цитрата натрия), 1 мл раствора 20% водного аммиака и 0,05 мл 10% перекиси водорода. Содержимое пробирок тщательно перемешивают и затем объем жидкости в них доводят дистиллированной водой до 4,15 мл. Контрольная пробирка содержит такое же количество чистой дистиллированной воды. Через 10 минут сравнивают интенсивность окраски в пробирках пробы с пробирками шкалы.'
Метод проверен на фотоэлектроколориметре ФЭК-М. Чувствительность метода 2,5 у в объеме 4,15 мл жидкости. Измерение экстинкций проводилось при синем светофильтре в кювете 10 мм.
Полученная градуировочная кривая (рис. 2) показывает, что растворы церия подчиняются закону Ламберта—Беера, т. е. величины экстинкций прямо пропорциональны концентрациям.
ЛИТЕРАТУРА
Бабко А. К., Еременко О. М. Журн. аналит. химии, 1958, т. 13, в. 2, стр. 206. — Володарская Р. С. Заводская лаборатория, 1953, т. 19, № 10, стр. 1158. — Кутейников А. Ф., Ланской Г. А. Журн. аналит. химии, 1959, т. 14, в. 6. стр. 686. — Морозова О. Н. Химия редких элементов. М., 1938. — Рябчиков Д. И., Стрелкова 3. Г. Журн. аналит. химии, 1948, т. 3, в. 4, стр. 220.
■Аг -йг тАг
Поступила 26/Х1 1960 г
