CC BY
34
УДК 541.123.21
А.А. Шпенглер, С.В. Темерев
Распределение ртути(11) в системе
вода — антипирин — ацетилсалициловая кислота*
A.A. Spengler, S.V Temerev
The Distribution of Mercury (II)
in Bottom System Water — Antipyrine -acetylsalicylic Acid
В качестве объекта исследования выбрана расслаивающаяся система вода - антипирин - ацетилсалициловая кислота - вода и водные растворы ртути(П). Цель работы - изучить распределение ртути (II) в системе вода - антипирин - ацетилсалициловая кислота. Установлены наиболее оптимальное соотношение антипирина и ацетилсалициловой кислоты в пределах 1,0 ммоль, при котором достигается количественное извлечение ^(П) из водных модельных растворов. В этих условиях в органической фазе формировался ацетилсалицилат антипириния, водная фаза имела значения pH = 2,70 и электропроводность ж = 121 мСм/м. Максимальная степень извлечения ртути(П) из модельных водных растворов в системе вода - антипирин - ацетилсалициловая кислота установлена методом атомной абсорбции и составила (98 ± 4)%.
Ключевые слова: расслаивающая система, органическая фаза, ртуть(П), экстракция, атомно-абсорбционная спектрометрия.
As an object of investigation are chosen the bottom system water - antipyrine - acetylsalicylic acid and aqueous mercury (II) solutions.
The aim of research was to study the mercury (II) distribution in the system water - antipyrine -acetylsalicylic acid. The researchers established the optimal ratio of antipyrine and acetylsalicylic acid within 1.0 mmol which is achieved by a quantitative Hg(II) extraction from model solutions. Under these conditions, the organic phase forms acetylsalicylate antipyrine, the aqueous phase have values pH = 2,70 and conductivity x = 121 mS/m. Maximum degree of extraction Hg(II) from model aqueous solution to the system water - antipyrine -acetylsalicylic acid was determined by atomic absorption spectrometry and total 98±4%.
Key words: bottom system, organic phase, mercury (II) extraction.
Одним из наиболее перспективных методов определения ртути служит метод атомной абсорбции «холодного пара», заключающийся в ее восстановлении и переводе в газовую фазу с последующим детектированием. В качестве восстановителей растворенных форм ртути наибольшее распространение получили хлорид олова(П) и NaBH4 в виде щелочного раствора реагента. Популярность метода атомной абсорбции привела к большому числу публикаций по определению ртути в природных водах, стоках, почвах и донных отложениях. Предел обнаружения метода «холодного пара» составляет 0,1-0,3 мкг/л [1]. Подготовка образцов к анализу включает «мокрое» озоление навески твердого природного материала определенной массы в смеси минеральных кислот и нагревание для десорбции всех форм элемента в «кислотный минерализат» - жидкий аналитический образец определенного объема. Для селективного извлечения алкилированных форм ртути используются
органические растворители (гексан, спирты) в комбинации с криогенными ловушками с полисорбентами и хромотографией в жидком или газовом варианте с масс-селективным детектированием. Хромато-и масс-спектрометрические аналитические технологии дороги и малодоступны при проведение массовых анализов для решения задач химического мониторинга. В отличие от дорогостоящих аналитических схем на стадии химической подготовки проб перспективны в плане применения системы без органического растворителя с расслаиванием [2-3].
Выбор соотношений антипирина и ацетилсалициловой кислоты: вследствие низкой растворимости ацетилсалициловой кислоты в воде (0,25 г/100 г при 20 °С) для приготовления органической фазы использовали сплавление ее с антипирином в кварцевой посуде на песчаной бане при температуре 130140 °С.
* Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект 11-03-98001_р_Сибирь_а №01201169015).
Распределение ртути(11) в системе вода — антипирин — ... кислота
Данный способ оказался удобен, так как органическая фаза при комнатной температуре 20-25 °С оставлась жидкой вязкой массой и исследовалась в дальнейшем на эффективность извлечения ртути(П) из модельных водных растворов.
Для выбора наиболее подходящего соотношения антипирина и ацетилсалициловой кислоты изучены физико-химические показатели водной фазы данной системы. Экспериментальные результаты пред-
соотношение в ммоль
Рис. 1. Удельная электропроводность и pH водной фазы системы при различных соотношениях (моль) реагентов антипирин : ацетилсалициловая кислота (табл. 1)
у=1,82+0,248х
г=0,9854
Н , , , , і і , , , , , , і і , , і і , , , , , , і і , і , , , , і і , і і , , О 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
С, мкг/мл
Рис. 2. Градуировочный график для модельных растворов ГСО ртути (II)
ставлены в таблице 1 и на рисунке 1. Минимальные величины pH и удельной электропроводности водной фазы соответствовали стеохиометрическому соотношению 1,0 реагентов (антипирин : ацетилсалициловая кислота) в расплаве, т.е. формированию органической соли ацетилсалицилата антипириния. Расплав данного состава исследовали на эффективность извлечения ртути(П) из водных растворов, приготовленных из ГСО ионов металла.
Методика определения ртути методом атомноабсорбционной спектрометрии: ^(П) восстанавливали до ^(0) щелочным 3% раствором NaBH4, концентрацию паров которой определяли по резонансному абсорбционному поглощению УФ света с длиной волны 253,7 нм от лампы полого катода [4]. Из раствора ГСО ртути (II) готовили рабочие растворы ртути методом последовательного разбавления в диапазоне от 0,1 мкг до 10 мкг ртути в 1 л раствора [5]. Типичный градуировочный график в координатах - площадь пика адсорбционного поглощения - концентрация ртути (мкг/мл) - представлен на рисунке 2.
Таблица 2
Результаты определения ртути (II) в системе вода - ацетилсалициловая кислота - антипирин вода при соотношении 1,04. Общий объем 6 мл.
Объем водной фазы 5,5 мл. Объем органической фазы 0,5 мл
№ Введено в водную фазу, мкг Найдено в орг. фазе, мкг И, % D
1 20,00 19,07 98,95 471,10
2 21,44 96,26 128,68
3 20,24 99,02 505,20
98 ±4
Методом градуировочного графика исследовали распределение ртути (II) в модельных системах водный раствор ^(П) - расплав ацетилсалицилата антипириния методом «введено-найдено». Градуировочные графики строили в день выполнения исследований. Результаты метода «введено-найдено» представлены в таблице 2. После экстракции ртути
Таблица 1
Зависимость физико-химических свойств водной фазы от состава
№ Масса антипирина, г Масса ацетилсалициловой кислоты, г Соотношение pH ж, мСм/м Объем воды, мл Общий объем, мл
1 1,00 1,00 1,04 2.70 121 5,00 6,00-6,50
2 0,75 1,26 2.74 225
3 0,50 1,89 2.90 258
4 0,25 3,78 3.10 415
5 0,15 6,38 3.20 332
(II) из модельных растворов концентрации ртути в водной фазе составляли менее 0,01 мкг/мл. Площади пиков «холостого» опыта вычитали. Минимальные определяемые концентрации ртути составляли в пределах 0,5 мкг/л.
Итоги
1. Исследована система вода - антипирин - ацетилсалициловая кислота на эффективность извлечения ртути (II) из кислых водных растворов.
2. Экспериментально исследованы физикохимических свойства водной фазы системы (ж, pH) при различных мольных соотношениях (1^6) реагентов (антипирин : ацетилсалициловая кислота) в расплаве органической фазы, предварительно
приготовленной сплавалением реагентов при 135140 оС.
3. Минимальные величины pH и ж водной фазы отличны для стехиометрического соотношения реагентов в расплаве органической фазы системы, что соответствует ацитилсалицилату антипириния, который апробирован как экстрагент ртути (II) из модельных водных растворов.
4. Методом «введено-найдено» на модельных водных растворах показана эффективность извлечения ртути (II) из водных растворов органической фазой ацетилсалицилата антипириния (R = 98±4, D = 129 -505), что соответствует условиям количественного извлечения ртути(ІІ) при однократной экстракции.
Библиографический список
1. Лапердина Т.Г. Определение ртути в природных водах. - Новосибирск, 2000.
2. Темерев С.В., Архипов И.А., Пузанов А.В. Неорганические формы ртути и селена в почвах и растениях в области влияния Акташского рудника // Химия в интересах устойчивого развития. - 2009. - №17.
3. Темерев С.В. Определение ртути в водных экосистемах // Журнал аналитической химии. - 2008. - Т. 63. - №3.
4. Жилин Д.М., Перминова И.В., Петросян В.С. Экспресс-методика определения ртути (II) в присутствии гумусовых кислот // Вестник Московского университета. -2000. Сер. 2. - Т. 41. - №3.
5. Фомин Г. С. Вода. Контроль химической, бактериальной и радиационной безопасности по международным стандартам : энциклопедический справочник. - 3 изд., пере-раб. и доп. - М., 2000.
