CC BY
26
УДК 543-1; 543.427.4
Махмуд Башар Абдулазиз, С. А. Бахтеев, Р. А. Юсупов
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОКСИЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ МЕТОДОМ РФА ПВО ПРИ КОНТРОЛЕ КАЧЕСТВА ВОДЫ И В ПРОЦЕССЕ ЕЕ ОЧИСТКИ
Ключевые слова: рентгенофлуоресцентный анализ с полным внешним отражением (РФА ПВО), вода, токсичные элементы.
Предложен экспрессный метод определения концентрации токсичных элементов методом РФА ПВО в воде с низкой минерализацией. Измерения проведены на приборе BRUKER PICOFOX S2. Проведено определение концентрации элементов в водах Ирака, а также во фракциях водопроводной воды в процессе очистки вымораживанием.
Keywords: x-ray fluorescence analysis with total external reflection (XRF AA), water, toxic elements.
A rapid method for determining the concentration of toxic elements by XRF defense in water with low salinity. The measurements were performed on the instrument BRUKER PICOFOX S2. A determination of the concentration of elements in the waters of Iraq, as well as tap water in the fractions during purification freeze
Введение
В последние годы метод РФА ПВО в зарубежной практике стал часто применяться при элементном анализе жидких объектов. Для таких объектов он оптимален с точки зрения простоты пробоподготов-ки и высокой экспрессности анализа. При этом чувствительность метода при определении токсичных элементов в среднем составляет 0.001 мг/л [1].
Одним из определяющих факторов при анализе жидких объектов методом РФА ПВО является соблюдение «критерия тонкого слоя», при соответствии которому отсутствуют матричные эффекты. Соответствие этому критерию возможно при минерализации менее 150 мг/л, в протином случае пробо-подготовка несколько усложняется [1, 2].
При высыхании проб с высоким содержанием солей на подложке возможно аккумулирование материала на границе высушенной капли. Поэтому при высушивании внутренний стандарт и проба могут пространственно разделяться из-за кристаллизации солей, что особенно сказывается на аналитическом сигнале элементов с Z < 20 [3].
Рядом авторов предлагается вариант с применением специальной фильтровальной бумаги, на которой располагаются специальные кольцевые участки, окруженные парафинированными канавками, не дающими содержимому микрокапли диффундировать за пределы указанного кольца в ходе испарения. Использование такой бумаги и соответствующей методики позволяет достигнуть весьма низких погрешностей [4].
Экспериментальная часть
Растворы
1. Азотная кислота, синтезированная путем электролиза.
2. Рабочий раствор Pb(II) CPb(ii)= 0.00100 моль/л.
3. Дистиллированная вода-DW
Оборудование:
1. Весы аналитические OHAUS Adventurer Pro AV264.
2. Автоматическая микропипетка объемом 0.5-10 мл, 0.5-10 мкл и 25-250 мкл BRAND GMBH + CO KG.
3. Мерная колба 50.0 мл.
4. Воронка.
5. Весовая пробирка.
6. Пластиковый стакан на 100 мл с герметичной крышкой.
7. Источник постоянного тока RFT 3217.
8. Магнитная мешалка.
9. Лампа для сушки раствора.
Приборы и материалы:
1. Рентгенофлуоресцентный спектрометр S2 PICOFOX;
2. Спирт (Этанол) 96% ГОСТ 18300-87;
3. Автоматическая пипетка 0.5 - 10 мкл;
Режим работы прибора: рентгеновская трубка с
Mo-анодом и программно управляемым источником высокого напряжения 4-40 кВ с шагом 1 кВ, 20-1000 мА с шагом 10 мА, встроенной программой SmartXRF для набора и анализа спектров. Вычисление концентраций может производится непосредственно самим программным обеспечением SmartXRF, что позволяет в дальнейшем сравнить результаты аттестованных значений и измеренных
Изготовление мембраны проводится растворением 1.00 г нитрата калия в 25 мл DW и добавлено 1.00 г агара при перемешивании и нагревании до 80оС.
В анодном пространстве 200 мл HPW, 0.204 г KNO3 (0.0101 моль/л), в катодном пространстве 300 мл DW, 0.306 г KNO3 (0.0101 моль/л).
Перемешивание растворов в катодном и анодном пространствах отсутствует.
После 2 часов электролиза рН (+) = 1.20.
Отобраны 10 мкл каталита и аналита. Проведены измерения исходных подложек и проб каталита и аналита на этих подложках.
Более подробно методика синтеза изложена в работе [2].
Результаты и обсуждение
В табл.1 представлены значения ПДК элементов, регламентируемые в разных странах.
В таблице 2 представлены коды, место и время рантом кафедры АХСМК КНИТУ.
отбора 17 проб воды. Пробы воды отобраны аспи-
Таблица 1 - Нормируемые требования к питьевой и природной воде [4-6]
Элемент ВОЗ Европа Канада США РОССИЯ ИРАК
Al 0.2 0.2 - - - 0.2
As 0.05 0.05 0.05 0.05 - 0.01
Ba - 0.1 1 1 - 0.7
Cd 0.005 0.005 0.005 0.01 0.001 0.003
Cr 0.05 0.005 0.05 0.05 8(0.5) 0.1 0.05
Co - - - - 0.1
Cu 1 1(0.1) 1 1 1 1
Fe 0.3 0.3 0.3 0.3 0.5 0.3
Pb 0.05 0.05 0.05 0.05 0.03 0.01
Mn 0.1 0.05 0.05 0.05 - 0.1
Hg 0.001 0.001 0.001 0.002 0.0005 0.001
Ni - 0.05 - - - 0.02
Se 0.01 0.01 0.01 0.01 - 0.01
Zn 5 (3) - 0.1 5 5 1 3
Таблица 2 - Коды, место и время отбора 17 проб воды
Место отбора пробы Тип воды Cu Pb Ni Cd Hg Zn Ag Mn Fe Br Sr
Ирак -Фаллуд-жа1 Водопроводная вода 0,010 1.22 0.011 0.063 39.2
Ирак -Фаллуд-жа2 Речная вода 0.001 0.007 0.001 0.05 3 0.024 0.001 3.034
Ирак -Рамади1 Фильтрованная вода 0.001 0.001 0.003 0.003 1.21
Ирак -Рамади2 Водопроводная вода 0.003 0.001 0.004
Ирак -РамадиЗ Речная вода 0.002 0.000 0.016 0.001 0.017
Ирак -Рамади4 Речная вода 0.004 0.035 0.037 0.229 0.003 0.785
Ирак -Хит1 Водопроводная вода 0.003 0.021 0.169 0.016 1.451
Ирак -Хит2 Речная вода 0.001 0.017 0.003 0.12 0.004 0.66
Ирак -Аана Речная вода 0.001 0.00 2 0.006 0.94
Ирак -Алькаем 1 Водопроводная вода 0.001 0.017 0.001 0.11 0.012 0.41
Ирак -Алькаем2 Речная вода 0.024 0.003 0.18 0.070 1.35
Вахитов-ский район Водопроводная вода 0.056 0.034 0.12 0.012 0.29
Советский район Водопроводная вода 0.018 0.028 0.042 0.14 0.25 0.032 2.19
Советский район Водопроводная вода (первый лед) 0.0008 0.002 0.0007 0.005
Советский район Водопроводная вода (остаток после первого льда) 0.0059 0.0014 0.01 0.003 2 0.018 0.0041 0.067
Советский район Водопроводная вода (второй лед) 0.0034 0.011 0.002 5 0.016 0.24
Советский район Водопроводная вода (остаток после второго льда) 0.0012 0.0009 0.002 7 0.005 7 0.019 0.0007 0.022
Заключение
Литература
1. Общая жесткость воды в водопроводной воде Вахитовского и Советсткого районов одинакова.
2. В водопроводной воде Вахитовского района больше Fe, Mn, Zn.
3. В водопроводной воде Вахитовского района меньше Д V, Sr.
4. В талой воде от первого льда увеличилась концентрация элементов примерно в 5 раз и уменьшилась ОЖ. а в случае повторного вымораживания наоборот все элементы уменьшили концентрацию в талой воде.
5. Необходимо повторить опыты. Особенно обратить внимание на чистоту емкостей и их подготовке к отбору проб. Емкости должны быть одинакового объема с 30 мл азотной кислоты с концентрацией 0.1 моль/л (мы дадим кислоту).
"Работа выполнена в рамках утвержденного задания № 4.1584.2014/К конкурсной части государственного задания на 2014-2016 гг. Измерения проведены на оборудовании ЦКП КНИТУ".
1. Мальцев, А.С. Анализ концентраций токсичных элементов в молоке методом РФА ПВО / А.С. Мальцев, Башар Абдулазиз Махмуд, С.А. Бахтеев, Р.А. Юсупов // Вестник технол. ун-та. - 2015 . - Т18. - №20. - С. 117 - 119.
2. Махмуд, Башар Абдулазиз Определение концентрации свинца в воде в диапазоне концентраций 3 - 30 мг/л методом РФА с полным внешним отражением на приборе S2 PICOFOX. / Башар Абдулазиз Махмуд, С. А.Бахтеев, Р. А. Юсупов // Вестник Каз. технол. ун-та. -- 2014 . - Т17. - №13. - С. 96 - 98.
3. Г.В. Пашкова. А.Г. Ревенко. / Выбор условий проведения анализа природных вод на рентгеновском спектрометре с полным внешним отражением // Аналитика и контроль. 2013. Т. 17. № 1. С. 10 - 20.
4. Murata. M.A formed filter paper medium for microdroplet analyses of liquid samples by X-ray fluorescence spectrometry / M.Murata.K.Murokado // X-Ray Spectrometry - 1982. - V. 11 - Issue 4. - p. 159-163.
5. http://www.aquaporto.com/5_1.htm.
6. Iraqi Standard Specification for drinking water . №417 -2001.
© Махмуд Башар Абдулазиз - препод. каф. химии Колледжа «Образование для чистой науки». Университет Анбар. Ирак; асп. каф. аналитической химии, сертификации и менеджмента качества КНИТУ, [email protected]; С. А. Бахтеев -к.х.н.. асс. той же кафедры, [email protected]; Р. А. Юсупов - д.х.н.. проф. каф. аналитической химии. сертификации и менеджмента качества КНИТУ, [email protected].
© Mahmood Basilar Abdulazeez - M.Sc.. assistant of the Department of Chemistry. College of the "Education for pure science". University of Anbar. Iraq; Post-graduate of department of Analytical Chemistry. Certification and Quality Management KNRTU, [email protected]; S. A. Bakhteev - Ph.D.. assistant of the same department, [email protected]; R. A. Yusupov - Prof. of the same department, [email protected].
