Научная статья на тему 'СОРБЦИОННО-ФЛУОРИМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ АЛЮМИНИЯ И ЦИНКА В МЕТАЛЛОМАТРИЧНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛАХ НА ОСНОВЕ Al-SiC'

СОРБЦИОННО-ФЛУОРИМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ АЛЮМИНИЯ И ЦИНКА В МЕТАЛЛОМАТРИЧНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛАХ НА ОСНОВЕ Al-SiC Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

CC BY
319
86
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
нековалентная иммобилизация / сорбция / сорбционнофлуориметрический метод / алюминий (III) / цинк (II) / металломатричные композиционные материалы / aluminum(III) / zinc(II) / non-covalent immobilization / sorption / sorption-fluorimetric method / metal-matrix composite materials

Аннотация научной статьи по химическим наукам, автор научной работы — Ускова Елена Николаевна, Окина Екатерина Викторовна, Танасейчук Борис Сергеевич, Епифанова Наталья Анатольевна, Нищев Константин Николаевич

Актуальность и цели. Алюминий является одним из основных составляющих компонентов металломатричных композиционных материалов на основе Al-SiC, в то время как цинк, наряду со множеством других микрокомпонентов, вводится в виде примесей вместе с силуминовой составляющей композита, поэтому разработка экспрессных и точных методик определения макрои микрокомпонентов без предварительного разделения является актуальной аналитической задачей. Материалы и методы. В качестве модифицированного сорбента, полученного методом импрегнирования, использовали силохром С-60 с иммобилизованными группами 4,5-дифенил-2(2-гидроксифенил)имидазола. Исследование свойств полученного материала проводилось комплексом физико-химических методов анализа с использованием следующего оборудования. Элементный состав и брутто-формула синтезированного реагента подтверждены с помощью CHNSCl-анализатора Vario Micro Cube (Elementar). Спектры поглощения были сканированы на спектрофотометре UV-1800 (SHIMADZU) в диапазоне длин волн от 200 до 350 нм, рН растворов измеряли на рН-иономере «АНИОН-4154» со стеклянным рН-чувствительным электродом ЭСЛ-003. ИК-спектры модифицированного сорбента сняты на фурье-спектрометре ИнфраЛЮМ Фт-02. Измерение сигнала атомной абсорбции проводилось на атомно-абсорбционном спектрофотометре АА-7000 (SHIMADZU) в непламенном режиме. Спектры флуоресценции получены с использованием спектрофлуориметра RF-5301(SHIMADZU). Исследование поверхностной структуры модифицированных сорбентов проводилось на растровом электронном микроскопе Quanta 200i 3D при увеличении от 100 до 6000 раз. Результаты. Изучены условия комплексообразования 4,5-дифенил2(2-гидроксифенил)имидазола с ионами алюминия (III) и цинка (II) в растворах, получены спектры поглощения реагента и его комплексов с указанными металлами. Установлено, что 4,5-дифенил-2(2-гидроксифенил)имидазол в фазе сорбента взаимодействует с ионами Al(III) и Zn(II) – прочные комплексы. Модифицирование носителей в большинстве случаев улучшает сорбцию в 1,5–2 раза. Для всех изученных металлов и сорбентов подобраны оптимальные условия сорбции. Показано, что в процессе сорбции на поверхности модифицированных сорбентов c группами 4,5-дифенил-2(2-гидроксифенил)имидазола образуются флуоресцирующие комплексы Al-Im (λmax = 440 нм), Zn-Im (λmax = 455 нм). Разработана методика сорбционно-флуориметрического определения цинка (II) в металломатричных композиционных материалах на основе Al-SiC. Правильность разработанной методики проверена методом «введено–найдено» и сравнением с результатами контрольного метода (атомноабсорбционной спектроскопии). Выводы. Установлено, что разработанная методика сорбционно-флуориметрического определения алюминия и цинка может быть успешно использована для определения макрои микроколичеств металлов в составе объектов сложного состава.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим наукам , автор научной работы — Ускова Елена Николаевна, Окина Екатерина Викторовна, Танасейчук Борис Сергеевич, Епифанова Наталья Анатольевна, Нищев Константин Николаевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

SORPTION-FLUORIMETRIC DETERMINATION OF ALUMINIUM AND ZINC IN METAL-MATRIX AlSiC-BASED COMPOSITE MATERIALS

Background. Aluminum is one of the main components of AlSiC-based metal-matrix composite materials. Zink, along with many other microcomponents, is injected in the form of impurities with silumin component of the composite. That is why developing express and precise methods of determining macroand microcomponents without prior separation is a relevant analytical task. Materials and methods. We used Silohrom С-60 with immobilized groups of 4,5-diphenyl-2-(2-hydroxyphenyl) imidazole as a modified sorbent obtained by the method of impregnation. Then we applied a set of physical and chemical methods of analysis to study the properties of the obtained material. The CHNSCl Analyzer «Vario Micro Cube» (Elementar) was used to confirm the structure of еlements and the bruttoformula of synthesized reagent. We diagnosed the absorption spectrum using the UV-1800 Spectrophotometer (SHIMADZU) in the wavelength range from 200 to 350 nm. The pH of solutions was measured using the pH-Ionometer «ANION 4154» with pH-sensitive glass electrode ECL-003. IR-spectra of the modified sorbent were scanned using the Fourier Spectrometer INFRALUM FT-02. The signal of atomic absorption was measured using the atomic absorption spectrophotometer AA-7000 (SHIMADZU) in a flameless mode. The fluorescence spectra were obtained using RF-5301 Spectrofluorimeter SHIMADZU. The study of the modified sorbent surface structure was carried out on a scanning electron microscope Quanta 200i 3D with an increase from 100 to 6000 times. Results. The conditions of the complexation of 4,5-diphenyl-2-(2-hydroxyphenyl)imidazole with ions of aluminum(III) and zinc(II) in solutions were determined. We obtained the spectra of absorption of reagent and its complexes with metals. It was found out that 4,5-diphenyl-2-(2-hydroxyphenyl) imidazole in the sorbent phase interacts with ions of Al(III) and Zn(II) and forms stable complexes. The optimum conditions of sorption for all the metals were found. It was shown that the fluorescent complexes of Al-Im (λ = 440 nm), Zn-Im (λ = 455 nm) are formed in the process of sorption on the surface of the modified sorbents with the groups of 4,5-diphenyl-2-(2-hydroxyphenyl)imidazole. The method of Sorption-Fluorimetric Determination of zinc(II) in AlSiC-based Metalmatrix Composite Materials was established. The correctness of this method was confirmed by the «Put-Found» method and by comparing the results with the results of the Atomic Absorption Spectroscopy method. Conclusions. The method of Sorption Fluorimetric Determination of aluminium and zinc can be successfully used for determination of macroand microquantity of metals in multicomponent objects.

Текст научной работы на тему «СОРБЦИОННО-ФЛУОРИМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ АЛЮМИНИЯ И ЦИНКА В МЕТАЛЛОМАТРИЧНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛАХ НА ОСНОВЕ Al-SiC»

УДК 543.426:543.544-414.7

Е. Н. Ускова, Е. В. Окина, Б. С. Танасейчук,

Н. А. Епифанова, К. Н. Нищев

СОРБЦИОННО-ФЛУОРИМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ АЛЮМИНИЯ И ЦИНКА В МЕТАЛЛОМАТРИЧНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛАХ НА ОСНОВЕ Al-SiC

Аннотация. Актуальность и цели. Алюминий является одним из основных составляющих компонентов металломатричных композиционных материалов на основе Al-SiC, в то время как цинк, наряду со множеством других микрокомпонентов, вводится в виде примесей вместе с силуминовой составляющей композита, поэтому разработка экспрессных и точных методик определения макро- и микрокомпонентов без предварительного разделения является актуальной аналитической задачей. Материалы и методы. В качестве модифицированного сорбента, полученного методом импрегнирования, использовали силохром С-60 с иммобилизованными группами 4,5-дифенил-2(2-гидрокси-фенил)имидазола. Исследование свойств полученного материала проводилось комплексом физико-химических методов анализа с использованием следующего оборудования. Элементный состав и брутто-формула синтезированного реагента подтверждены с помощью CHNSCl-анализатора Vario Micro Cube (Elementar). Спектры поглощения были сканированы на спектрофотометре UV-1800 (SHIMADZU) в диапазоне длин волн от 200 до 350 нм, рН растворов измеряли на рН-иономере «АНИОН-4154» со стеклянным рН-чувствительным электродом ЭСЛ-003. ИК-спектры модифицированного сорбента сняты на фурье-спектрометре ИнфраЛЮМ Фт-02. Измерение сигнала атомной абсорбции проводилось на атомно-абсорбционном спектрофотометре АА-7000 (SHIMADZU) в непламенном режиме. Спектры флуоресценции получены с использованием спектрофлуориметра RF-5301(SHIMADZU). Исследование поверхностной структуры модифицированных сорбентов проводилось на растровом электронном микроскопе Quanta 200i 3D при увеличении от 100 до 6000 раз. Результаты. Изучены условия комплексообразования 4,5-дифенил-2(2-гидроксифенил)имидазола с ионами алюминия (III) и цинка (II) в растворах, получены спектры поглощения реагента и его комплексов с указанными металлами. Установлено, что 4,5-дифенил-2(2-гидроксифенил)имидазол в фазе сорбента взаимодействует с ионами Al(III) и Zn(II) - прочные комплексы. Модифицирование носителей в большинстве случаев улучшает сорбцию в

1,5-2 раза. Для всех изученных металлов и сорбентов подобраны оптимальные условия сорбции. Показано, что в процессе сорбции на поверхности модифицированных сорбентов с группами 4,5-дифенил-2(2-гидроксифенил)имида-зола образуются флуоресцирующие комплексы Al-Im (Xmax = 440 нм), Zn-Im (^шах = 455 нм). Разработана методика сорбционно-флуориметрического определения цинка (II) в металломатричных композиционных материалах на основе Al-SiC. Правильность разработанной методики проверена методом «введе-но-найдено» и сравнением с результатами контрольного метода (атомноабсорбционной спектроскопии). Выводы. Установлено, что разработанная методика сорбционно-флуориметрического определения алюминия и цинка может быть успешно использована для определения макро- и микроколичеств металлов в составе объектов сложного состава.

Ключевые слова: нековалентная иммобилизация, сорбция, сорбционно-флуориметрический метод, алюминий (III), цинк (II), металломатричные композиционные материалы.

E. N. Uskova, E. V. Okina, B. S. Tanaseychuk, N. A. Epifanova, K. N. Nishchev

SORPTION-FLUORIMETRIC DETERMINATION OF ALUMINIUM AND ZINC IN METAL-MATRIX AlSiC-BASED COMPOSITE MATERIALS

Abstract. Background. Aluminum is one of the main components of AlSiC-based metal-matrix composite materials. Zink, along with many other microcomponents, is injected in the form of impurities with silumin component of the composite. That is why developing express and precise methods of determining macro- and microcomponents without prior separation is a relevant analytical task. Materials and methods. We used Silohrom С-60 with immobilized groups of 4,5-diphenyl-2-(2-hyd-roxyphenyl)imidazole as a modified sorbent obtained by the method of impregnation. Then we applied a set of physical and chemical methods of analysis to study the properties of the obtained material. The CHNSCl - Analyzer «Vario Micro Cube» (Elementar) was used to confirm the structure of еlements and the brutto-formula of synthesized reagent. We diagnosed the absorption spectrum using the UV-1800 Spectrophotometer (SHIMADZU) in the wavelength range from 200 to 350 nm. The pH of solutions was measured using the pH-Ionometer «ANION 4154» with pH-sensitive glass electrode ECL-003. IR-spectra of the modified sorbent were scanned using the Fourier Spectrometer INFRALUM FT-02. The signal of atomic absorption was measured using the atomic absorption spectrophotometer AA-7000 (SHIMADZU) in a flameless mode. The fluorescence spectra were obtained using RF-5301 Spectrofluorimeter SHIMADZU. The study of the modified sorbent surface structure was carried out on a scanning electron microscope Quanta 200i 3D with an increase from 100 to 6000 times. Results. The conditions of the complexa-tion of 4,5-diphenyl-2-(2-hydroxyphenyl)imidazole with ions of aluminum(III) and zinc(II) in solutions were determined. We obtained the spectra of absorption of reagent and its complexes with metals. It was found out that 4,5-diphenyl-2-(2-hyd-roxyphenyl)imidazole in the sorbent phase interacts with ions of Al(III) and Zn(II) and forms stable complexes. The optimum conditions of sorption for all the metals were found. It was shown that the fluorescent complexes of Al-Im (X = 440 nm), Zn-Im (X = 455 nm) are formed in the process of sorption on the surface of the modified sorbents with the groups of 4,5-diphenyl-2-(2-hydroxyphenyl)imidazole. The method of Sorption-Fluorimetric Determination of zinc(II) in AlSiC-based Metal-matrix Composite Materials was established. The correctness of this method was confirmed by the «Put-Found» method and by comparing the results with the results of the Atomic Absorption Spectroscopy method. Conclusions. The method of Sorption - Fluorimetric Determination of aluminium and zinc can be successfully used for determination of macro- and microquantity of metals in multicomponent objects.

Key words: non-covalent immobilization, sorption, sorption-fluorimetric method, aluminum(III), zinc(II), metal-matrix composite materials.

Введение

Поиск простых подходов к получению новых материалов как для целей сорбционного концентрирования, так и разделения по-прежнему остается актуальной аналитической задачей, причем развитие методов концентрирования и разделения, создание новых чувствительных и селективных методов определения неорганических и органических соединений тесно связаны с использованием иммобилизованных аналитических реагентов. Именно приме-

нение сорбции на ионообменных и комплексообразующих сорбентах для данных целей представляется наиболее эффективным, поэтому поиск новых селективных и экономически выгодных сорбентов для аналитических целей является на сегодняшний день актуальной проблемой [1, 2]. Производные имидазола широко используются как органические аналитические реагенты благодаря своим комплексообразующим свойствам, которые обусловлены существованием неподеленной электронной пары у атома азота в цикле, связанного с атомом водорода, а наличие гидроксильной группы облегчает образование комплексов. Имидазол, его производные и их комплексы способны к флуоресценции, что может быть использовано для количественного определения.

Различные производные имидазола также широко исследуются в качестве перспективных химических модификаторов различных полимерных и неорганических сорбентов-носителей, что связано с высокой избирательностью и эффективностью формирующихся структур при количественном концентрировании элементов. Особенностью структуры имидазола является наличие пространственно разнесенных функциональных группировок различных типов, одна из которых может выполнять роль якорной, обеспечивающей закрепление модификатора на поверхности сорбента-основы, в то время как другая функциональная группа остается свободной и непосредственно участвует в образовании комплекса с ионами металлов.

Одной из наиболее перспективных областей применения модифицированных сорбентов является их использование для сорбционно-флуориметри-ческого определения ионов металлов, образующих с реагентом, иммобилизованным на поверхности сорбента, устойчивые комплексы [3-6], что наиболее актуально при анализе объектов сложного состава, ярким примером которых могут служить композиционные материалы на основе Al-SiC, имеющие сложный элементный состав, причем компоненты находятся в макро- и микроколичествах.

1. Синтез реагента-модификатора и приготовление растворов

Был синтезирован органический аналитический реагент, представленный на рис. 1: 4,5-дифенил-2(2-гидроксифенил)имидазол (Im).

Смесь 0,0031 моль о-гидроксибензальдегида, 0,0031 моль бензила,

0,06 моль ацетата аммония и 30,0 мл ледяной уксусной кислоты кипятили в течение 1,5 ч, после чего соединяли с 50,0 мл водного раствора аммиака. Выпавший осадок отфильтровывали, промывали на фильтре водой, сушили на воздухе и перекристаллизовывали из этанольного раствора.

Рис. 1. Структура 4,5-дифенил-2(2-гидроксифенил)имидазола

Элементный состав и брутто-формула синтезированного реагента подтверждены с помощью CHNSCl-анализатора Vario Micro Cube (Elementar).

Растворы Im готовили растворением рассчитанной навески реагента в этаноле. Растворы ионов изучаемых металлов (Сисх = 100,0 мкг/мл) готовили растворением навески соответствующей соли в дистиллированной воде с добавлением небольшого количества соответствующей кислоты. Растворы более низких концентраций готовили кратным разбавлением исходных растворов. Для создания и поддержания рН использовались 0,2 М растворы уксусной кислоты и аммиака в различных соотношениях. Все реагенты имели квалификацию не ниже «ч.д.а.».

2. Методы исследования

Исследование свойств проводилось комплексом физико-химических методов анализа, включающих спектрофотометрию, ионометрию, атомноабсорбционную спектроскопию.

Измерение оптической плотности растворов и сканирование спектров поглощения комплексов металлов с Im было проведено на спектрофотометре UV-1800 (SHIMADZU) в диапазоне длин волн от 200 до 350 нм. Величину рН контактирующих с сорбентом растворов контролировали с помощью универсального иономера «АНИОН-4154» с индикаторным стеклянным электродом ЭСЛ-003. Структура поверхности сорбентов исследована на растровом электронном микроскопе Quanta 200i 3D при увеличении от 100 до 6000 раз. ИК-спектры модифицированного сорбента сняты на фурье-спектрометре ИнфраЛЮМ Фт-02. Измерение сигнала атомной абсорбции проводилось на атомно-абсорбционном спектрофотометре АА-7000 (SHIMADZU) в непламенном режиме.

3. Исследование поглощающей способности

4,5-дифенил-2(2-гидроксифенил)имидазола и его комплексов с Al(III) и Zn(II)

Для этанольных растворов реагента характерны спектры поглощения с двумя максимумами при 211,0 и 317,0 нм. Таким образом, молекулярная форма Im бесцветна. Поскольку реагент обладает заметными протолитиче-скими свойствами, была исследована зависимость его поглощающей способности от рН, для чего были получены зависимости оптической плотности растворов Im от кислотности среды при разных длинах волн, соответствующих максимумам светопоглощения различных форм. Установлено, что при изменении рН практически не наблюдается сдвигов максимумов светопо-глощения. Можно отметить, что для Im в кислой среде уменьшается интенсивность поглощения второго пика по сравнению с интенсивностью пика в щелочной среде. Величина первой константы диссоциации для Im, определенная в расчетном и графическом вариантах, составила 3,98-10-3.

Для установления возможности комплексообразования и определения состава комплексов ионов Al(III) с Im было произведено сканирование спектров поглощения растворов (С = 1 • 10-5моль/л) с варьируемыми соотношениями Al(III) с Im в диапазоне длин волн от 250,0 до 600,0 нм при ранее подобранном оптимальном значении рН 5,0. Результаты представлены на рис. 2.

Рис. 2. Спектры поглощения растворов А1(111) с 1т (С = 1 ■ 10-5 моль/л, 1 = 250,0-600,0 нм, рН 5,0):

1 - А1-1т = 1:9; 2 - А1-1т = 2:8; 3 - А1-1т = 3:7; 4 - А1-1т = 4:6; 5 - А1-1т = 5:5; 6 - А1-1т = 6:4; 7 - А1-1т = 7:3; 8 - А1-/т = 8:2; 9 - А1-/т = 9:1

Образование комплекса А1-1т с высокой поглощающей способностью происходит при достаточном избытке реагента.

Аналогичным образом была исследована возможность образования комплекса 2п(11) с 1т, в результате чего было установлено, что образование активно поглощающего комплекса наблюдается в более кислой, чем для алюминия, среде (при рН 3,0) при молярных соотношениях Ъп-!т 1:2.

4. Модификация поверхности силохрома С-60

4,5-дифенил-2(2-гидроксифенил)имидазолом

Нековалентная иммобилизация 1т на поверхности силохрома С-60 проводилась методом импрегнирования. В силу низкой растворимости 1т в воде происходило его прочное закрепление на дефектах поверхности сорбента-носителя (рис. 3), препятствующее обратному переходу модификатора в раствор в процессе сорбционного извлечения ионов металлов из раствора.

Рис. 3. Изображение зерен модифицированного сорбента

Рассчитанная емкость по модификатору составила 60 мкмоль/г.

5. Определение оптимальных условий сорбционного извлечения ионов алюминия (III) и цинка (II) из растворов модифицированным сорбентом

Для определения оптимальной величины кислотности контактирующего с сорбентом раствора была исследована зависимость степени сорбционного извлечения ионов алюминия (III) и цинка (II) от рН буферированных стандартных растворов А1(Ш). Количественное извлечение ионов алюминия из раствора наблюдалось в диапазоне рН 4,5-5,0, в то время как переход ионов цинка (II) из раствора в твердую фазу сорбента происходил в более кислых средах при рН 3,0-3,5.

Время контакта сорбента с насыщающими растворами ионов исследованных металлов было определено в статическом режиме при постоянном встряхивании навески сорбента с фиксированным объемом растворов солей алюминия и цинка при ранее определенных значениях рН. В результате были получены зависимости степени сорбционного извлечения ионов металлов -Я - от времени контакта фаз. Установлено, что время контакта сорбента с насыщающим раствором при извлечении ионов алюминия составляло 35 мин, а для ионов цинка - 25 мин.

6. Флуоресцентные свойства комплексов Л1(ПГ) и Хп(П) с 4,5-дифенил-2(2-гидроксифенил)имидазолом

Исследуемые комплексы А1(Ш) и 2п(П) с 1т обладают флуоресцентными свойствами как в растворах, так и в фазе сорбента. Было установлено, что возбуждение флуоресценции комплекса А1-1т в твердой фазе наблюдалось при длине волны 340,0 нм, а для комплекса Zn-/m — при длине волны 331,0 нм. Эмиссия флуоресценции, относительная интенсивность которой прямо пропорциональна содержанию иона-комплексообразователя в контактирующем растворе, наблюдалась при 440,0 и 455,0 нм для комплексов А1-1т и Zn-/m соответственно.

7. Методика сорбционно-флуориметрического определения ионов Л1(Ш) и Zп(II)

Для проведения сорбционно-флуориметрического определения ионов исследуемых металлов готовились серии стандартных растворов в концентрационных диапазонах линейности градуировочных графиков зависимостей относительной интенсивности сигнала флуоресценции от концентрации стандартных растворов солей алюминия и цинка при оптимальных значениях рН. Для проведения сорбционного извлечения использовались навески сорбента массой 0,1 г. После проведения сорбции при постоянном механическом перемешивании растворов с навеской сорбента в течение времени установления сорбционного равновесия отделяли сорбент от раствора и высушивали его при комнатной температуре до воздушно-сухого состояния.

Для снятия спектров флуоресценции подготовленные сорбенты закрепляли на поверхности предметных стекол, контролируя площадь и толщину нанесения.

Достоверность результатов разработанной методики контролировалась анализом стандартных растворов А1(Ш) и Zn(II) по схеме «введено-найдено», результаты определения приведены в табл. 1 и 2.

Таблица 1

Определение содержания А1(Ш) в модельных растворах сорбционно-флуориметрическим методом (п = 3, Р = 0,95)

Номер образца Введено Найдено Sr

Концентрация Al(III), мкг/мл Концентрация Al(III), мкг/мл Средняя концентрация Al(III), мкг/мл

1 2,00 2,03 2,06 2,07 2,05 0,021

2 5,00 4,82 5,11 5,15 5,03 0,036

3 8,00 8,11 8,04 8,06 8,07 0,022

Таблица 2

Определение содержания Zn(II) в модельных растворах сорбционно-флуориметрическим методом (п = 3, Р = 0,95)

Номер образца Введено Найдено Sr

Концентрация Zn(II), мкг/мл Концентрация Zn(II), мкг/мл Средняя концентрация Zn(II), мкг/мл

1 2,00 2,10 2,50 2,40 2,22 0,044

2 4,00 4,20 4,30 4,10 4,20 0,36

3 5,00 4,80 4,90 5,50 5,10 0,073

Разработанная методика дает адекватные результаты определения ионов алюминия и цинка в растворах в исследованных концентрационных диапазонах.

8. Определение содержания алюминия и цинка в ММКМ Al-SiC

Методика сорбционно-флуориметрического определения алюминия и цинка была протестирована на реальных объектах сложного элементного состава - образцах опытных партий ММКМ Al-SiC, произведенных на ОАО «Электровыпрямитель» (Республика Мордовия, г. Саранск). Особенностью данных объектов является наличие значительного числа контролируемых микропримесей (железа, цинка, меди, марганца и др.) на фоне высоких содержаний алюминия.

Навески образцов растворяли в 0,1 М растворе соляной кислоты при нагревании, затем отфильтровывали нерастворимую фракцию карбида кремния и в фильтрате, доведенном до постоянного объема, определяли содержание алюминия и цинка, используя разработанную методику сорбционно-флу-ориметрического определения.

Результаты определения содержаний алюминия и цинка в образцах ММКМ Al-SiC с использованием тестируемой методики и контрольного метода (атомно-абсорбционной спектроскопии) приведены в табл. 3.

Таблица 3

Результаты определения содержания алюминия и цинка в ММКМ Al-SiC (n = 3, P = 0,95)

Шмер партии ММКМ Сорбционно- флуориметрический метод Атомно- абсорбционная спектроскопия Сорбционно- флуориметрический метод Атомно- абсорбционная спектроскопия

Массовая доля Al, % А Массовая доля Al, % А Массовая доля Zn, % А Массовая доля Zn, % А

1 20,39 0,50 21,84 0,05 0,59 0,01 0,60 0,05

2 24,70 0,10 24,48 0,10 0,55 0,02 0,52 0,03

3 23,20 0,30 23,52 0,05 0,51 0,01 0,51 0,01

4 23,31 0,10 23,35 0,1 0,58 0,01 0,60 0,01

Выводы

Разработанная методика позволяет определять отдельные компоненты в составе объектов сложного состава без предварительного разделения за счет ее селективности, обусловленной различием длин волн возбуждения и эмиссией флуоресценции образующихся комплексов ионов металла с 4,5-дифенил-2(2-гидроксифенил)имидазолом, а также оптимальным значением кислотности среды, соответствующей максимальной устойчивости комплекса в фазе сорбента.

Список литературы

1. Кузнецова, О. В. Применение иммобилизованных органических реагентов в сорбционно-оптических и химических тест-методах : автореф. дис. ... канд. хим. наук / Кузнецова О. В. - М., 2000. - 23 с.

2. Татаева, С. Д. Концентрирование и определение меди, свинца и кадмия с использованием модифицированных азосоединениями анионитов / С. Д. Татаева,

У. Г. Бюрниева, Р. З. Зейналов, Р. Г. Гамзаев // Журнал аналитической химии. -2011. - Т. 66, № 4. - С. 373-377.

3. Лосев, В. Н. Низкотемпературное сорбционно-люминесцентное определение платины с использованием силикагеля, химически модифицированного дитиокар-баминатными группами / В. Н. Лосев, Е. В. Елсуфьев, А. К. Трофимчук, А. В. Ле-генчук // Журнал аналитической химии. - 2012. - Т. 67, № 9. - С. 860-865.

4. Амелин, В. Г. Твердофазно-флуориметрическое определение алюминия (III), Be(II) и Ga(III) с использованием динамического концентрирования на реагент-ных целлюлозных матрицах / В. Г. Амелин, Н. С. Алешин, О. И. Абраменкова // Журнал аналитической химии. - 2011. - Т. 66, № 8. - С. 824-828.

5. Климов, В. В. Флуоресцентное определение микрограммовых количеств алюминия в солях свинца / В. В. Климов, О. С. Дидковский, В. Н. Козаченко // Химия и химическая технология. - 1962. - Т. 28, № 6. - С. 652-653.

6. Алешин, Н. С. Твердофазная флуоресценция в химических тест-методах анализа : автореф. дис. ... канд. хим. наук / Алешин Н. С. - Саратов, 2011. - 23 с.

References

1. Kuznetsova O. V. Primenenie immobilizovannykh organicheskikh reagentov v sorbtsi-onno-opticheskikh i khimicheskikh test-metodakh: avtoref dis. kand. khim. nauk [Application of immobilized organic agents in sorption-optical and chemical test-methods: author’s abstract of dissertation to apply for the degree of the candidate of chemical sciences]. Moscow, 2000, 23 p.

2. Tataeva S. D., Byurnieva U. G., Zeynalov R. Z., Gamzaev R. G. Zhurnal analiticheskoy khimii [Journal of analytical chemistry ]. 2011, vol. 66, no. 4, pp. 373-377.

3. Losev V. N., Elsufev E. V., Trofimchuk A. K., Legenchuk A. V. Zhurnal analiticheskoy khimii [Journal of analytical chemistry]. 2012, vol. 67, no. 9, pp. 860-865.

4. Amelin V. G., Aleshin N. S., Abramenkova O. I. Zhurnal analiticheskoy khimii [Journal of analytical chemistry]. 2011, vol. 66, no. 8, pp. 824-828.

5. Klimov V. V., Didkovskiy O. S., Kozachenko V. N. Khimiya i khimicheskaya tekhnolo-giya [Chemistry and chemical technology]. 1962, vol. 28, no. 6, pp. 652-653.

6. Aleshin N. S. Tverdofaznaya fluorestsentsiya v khimicheskikh test-metodakh analiza: avtoref. dis. kand. khim. nauk [Solid-state fluorescence in chemical test-methods of analysis: author’s abstract of dissertation to apply for the degree of the candidate of chemical sciences]. Saratov, 2011, 23 p.

Ускова Елена Николаевна

кандидат химических наук, доцент, кафедра аналитической химии, Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарева (Россия, г. Саранск, ул. Большевистская, 68)

E-mail: uskova-en@yandex.ru

Окина Екатерина Викторовна

кандидат химических наук, доцент, кафедра аналитической химии, Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарева (Россия, г. Саранск, ул. Большевистская, 68)

E-mail: aka22@yandex.ru

Uskova Elena Nikolaevna

Candidate of chemical sciences, associate

professor, sub-department of analytical

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

chemistry, Mordovia State University

named after N. P. Ogarev

(68 Bolshevistskaya street, Saransk, Russia)

Okina Ekaterina Viktorovna

Candidate of chemical sciences, associate professor, sub-department of analytical chemistry, Mordovia State University named after N. P. Ogarev (68 Bolshevistskaya street, Saransk, Russia)

Танасейчук Борис Сергеевич доктор химических наук, профессор, кафедра органической химии, Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарева (Россия, г. Саранск, ул. Большевистская, 68)

E-mail: inst-phys-chem@adm.mrsu.ru

Епифанова Наталья Анатольевна

кандидат технических наук, доцент, кафедра аналитической химии, Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарева (Россия, г. Саранск, ул. Большевистская, 68)

E-mail: epifanovana@mail.ru

Нищев Константин Николаевич

кандидат физико-математических наук, доцент, директор Института физики и химии, Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарева (Россия, г. Саранск, ул. Большевистская, 68)

E-mail: inst-phys-chem@adm.mrsu.ru

Tanaseychuk Boris Sergeevich

Doctor of chemical sciences, professor,

sub-department of analytical chemistry,

Mordovia State University

named after N. P. Ogarev

(68 Bolshevistskaya street, Saransk, Russia)

Epifanova Natal'ya Anatol'evna Candidate of technical sciences, associate professor, sub-department of analytical chemistry, Mordovia State University named after N. P. Ogarev (68 Bolshevistskaya street, Saransk, Russia)

Nishchev Konstantin Nikolaevich

Candidate of physical and mathematical

sciences, associate professor, head

of the Institute of physics and chemistry,

Mordovia State University

named after N. P. Ogarev

(68 Bolshevistskaya street, Saransk, Russia)

УДК 543.426:543.544-414.7 Ускова, Е. Н.

Сорбционно-флуориметрическое определение алюминия и цинка в металломатричных композиционных материалах на основе Al-SiC /

Е. Н. Ускова, Е. В. Окина, Б. С. Танасейчук, Н. А. Епифанова, К. Н. Нищев // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Естественные науки. - 2013. - № 3 (3). - С. 64-73.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.