CC BY
15
УДК 541.183.5:543.43:546.45
Рева Т.Д., Слтчук В.Л., Зайцева Г.М., Калiбабчук В.О. СОРБЦ1ЙНО-ФОТОМЕТРИЧНЕ ВИЗНАЧЕННЯ 1ОН1В ПЛЮМБУМУ З СЕЧ1 ЛЮДИНИ З ВИКОРИСТАННЯМ Х1М1ЧНО-МОДИФ1КОВАНОГО КРЕМНЕЗЕМУ, НА ПОВЕРХН1 ЯКОГО КОВАЛЕНТНО ЗАКР1ПЛЕН1 ФУНКЦ1ОНАЛЬН1 ГРУПИ НАТР1ЕВО1 СОЛ1 6-ПРОП1ЛАМ1ДО-2-П1РИДИНДИКАРБОНОВО1 КИСЛОТИ (PYCOONA - СХ)
Нацiональний медичний унiверситет iменi О.О. Богомольця
Синтезовано та досл{джено х{мто-анал{тичш властивост{ PyCOONa - СХ. Показано ефектив-тсть сорбенту для концентрування ютв плюмбуму з сеч{ людини. Запропоновано методику ви-значення плюмбуму, основану на вилучент ютв концентруванням на поверхт PyCOONa - СХ з сеч{ та подальшим гх кшьтсним визначенням фотометричним методом.
Ключов1 слова: сеча, плюмбум, концентрування.
Вступ
У сучасних еколопчних умовах УкраТни актуальною проблемою е дiагностика та лкування захворювань, що обумовлеш хрошчним отруен-ням незначними ктькостями важких металiв. Значна частка таких отруень - свинцевi отруен-ня, обумовлеш широким використанням пально-го для автотранспорту, що мютить тетраетилп-люмбум чи iншi сполуки плюмбуму. Сучасн ме-тоди кiлькiсного визначення плюмбуму у кровi та сечi вимагають використання складних аналiти-чних приладiв, у бiльшостi випадкiв включають стадiю мiнералiзацiТ органiчних речовин, що обов'язково присутн у бiологiчних рщинах. Собн вартiсть таких аналiзiв е коштовною. Тому акту-альним е пошук дешевих i надiйних способiв визначення плюмбуму в бюлопчних рiдинах. Нако-пичення важких металiв в органiзмi людини кон-тролюють за вмютом Тх у сечк Наприклад, норма видiлення плюмбуму з сечею становить 11 мкг/л (верхня межа - 30-40 мкг/л), кадмш -10 - 50 мкг/л [1]. Вiдомi на даний час методики аналiзу цих металiв досить склады та довготривалi [ журнал Anal. Chim. Acta, том 47, с. 203 - 208, 1969 рк]. За цим способом до 12,5 мл сечi (при рН = 5 - 6) додають 0,5 мл розчину, який мютить штрат торш i сульфат мд Через 5 хв. центрифугують (2500 об/хв.) протягом 5 хв. Рщку фазу вщкида-
ють, осад розчиняють у 0,5 мл розведеноТ HCl (1:1), що не мютить плюмбуму, додають 2 мл води i здшснюють атомно-абсорбцшне спектро-фотометричне визначення плюмбуму при Л =
о
2170А, витрата пропану 250 мл/хв., витрата пов^ря 4,5 л/хв. Причинами, що перешкоджають одержанню потрiбного техычного результату, е необхщнють використання атомно-
абсорбцiйного методу, що дорого коштуе, а та-кож використання нiтрату торiю, який мае високу токсичнють i певну радюактивнють. Тому розро-бка експресних та дешевих методiв для ктькю-ного визначення iонiв токсичних металiв у фiзiо-логiчних рiдинах е актуальною. Низьк значення ГДК плюмбуму у водах та бюлопчних рщинах, складнють матриц вимагають попереднього концентрування мiкрокомпонентiв для Тх визначення. Метод сорбцшного концентрування най-бтьш зручний для таких цiлей [2], а модифко-ванi кремнеземи, завдяки високим кшетичним характеристикам, е прюритетними серед сорбе-нтiв[3-4].
Експериментальна частина.
На першш стадiТ в якосп вихiдного для на-ступних перетворень отримували у-амнопроплсилохром (АП-СХ) за схемою[5] :
-OH -OH
+ (C2H5O)3Si(CH2)3NH2
До силохрому додавали абсолютизований толуол та у-амшопропттриетоксюилан в 30 мл толуолу. Маса ноая - 20 г., об'ем толуолу - 200 мл., об'ем у-амшопропттриетоксюилану- 58 мл. Концентра^я амшогруп на поверхн складала за даними елементного аналiзу 0,2 ммоль/г.
Реакцшну сумш нагрiвали на маслянiй банi (100-110 С) при штенсивному перемiшуваннi протягом 12 годин. Осад вщокремлювали фтьт-руванням та промивали на фшьтр^ а потiм в апаратi Сокслета толуолом до повного вилучен-ня надлишку модифiкатора. Повноту видалення надлишку модифiкатора контролювали за допо-могою реакцп промивного розчину з ншгщрином
O O
:Si(CH2)3NH2 + 2 C2H5OH
El OC2H5
(вiдсутнiсть блакитного забарвлення розчину).
На другш стади дл 20 г у-амнопроплсилохрому (АП-СХ) з концентра^ею закрiплених амiногруп 0,2 ммоль/г додавали 1,7 г (810-3 моль) дихлорангщриду 2,6-тридиндикарбоново' кислоти та 5мл (410-2 моль) пiридину в 100 мл ацетоытрилу. Сумш струшу-вали протягом 8г при юмнатнш температурi, потiм нагрiвали ще твгодини. Осад вiдфiльтровували, промивали у апарат Сокслету ацетонiтрилом (8 годин) та дюксаном (8 годин), та висушували у шафi при 1200С. В результатi одержали кремнезем модифкований 2-хпорангщрщ-6-амщ-пiридинкарбоновою кислотою.
Актуальт проблеми сучасно! медицини
Пiсля цього основну частину модифкованого кремнезему (18 г) струшували з 100 мл 1 М роз-чину ацетату натрш протягом 8 годин, за допо-могою струшувача. Осад вщфтьтровували, ре-тельно промивали з 300 мл води та висушували
О..
С1
при 120°С. В результатi реакцп одержали хiмiчно модифiкований кремнезем з ковалентно закрт-леними групами натрiевоТ солi 6-прошламщо-2-шридинкарбоновоУ кислоти:
о
Ру
N'
С1
■ НС1
-о^О.
о
О
^(СН2)3МИ
В попередшх дослiдженнях [6-7] нами було показано, що високодисперсний кремнезем, мо-дифкований функцiональними групами натрiе-вот солi 6-прошламiдо-2-пiридиндикарбоновоТ кислоти (PyCOONa - СХ) е селективним до де-яких важких металiв. Тому було цкаво дослiдити можливостi застосування PyCOONa - СХ як твердофазного екстрагента юшв важких металiв iз розчинiв рiзноТ природи з метою розробки методики визначення юшв плюмбуму у сечi люди-ни.
Для проведення аналiзу брали такi прилади, обладнання та реактиви:
- кремнезем, що модифкований натрiевою сiллю 6-пропiламiдо-2-пiридиндикарбоновоl кислоти (РуС00№ - СХ);
- спектрофотометр "^ресоМГ;
- перистальтичний насос;
- iономер унiверсальний марки "ЭВ-74";
- розчини HNOз з ^N0^ = 0,1 моль/л;
- буферний розчин з рН= 9,8 (тетраборат натрш + гiдроксид натрш);
- 0,05%-ний розчин 4-(2-шридилазо)-резорцину (ПАР);
модельш розчини нiтрату плюмбуму.
Об'екти та методи дослiдження
0,1М розчин нiтрату плюмбуму готували за [8]. Точну концентрацш iонiв металiв у розчинi встановлювали комплексонометрично [9]. Бтьш розбавленi розчини готували розведенням вихн дних.
СН3СОО№, Н2О
С1 -
-СН3СООН
О№
О О
Оптичну густину розчинiв вимiрювали на спе-ктрофотометрi Specol-11 чи СФ-16 [10], рН конт-ролювали на приладi "Иономер ЭВ - 74". Методика експерименту. Для проведення аналiзiв до 200мл аналiзо-ваноУ сечi додають такий же об'ем дистильова-но! води, перемiшують i пропускають через колонку з РуС0О№ - СХ зi швидкiстю 5 мл/хв (т = 0,5 г, висота шару сорбенту 16 мм, внутршнш дiаметр 5 мм). Пюля цього промивають колонку 2 - 3 рази невеликими пор^ями дистильованоУ води. Для десорбцп колонку промивають 5 разiв розчином HN03 з ^N0^ = 0,1 моль/л. Промив-нi води об'еднують, додають буферний розчин з рН = 9,8 i розчин органiчного реагенту ПАР, пе-ремiшують. На спектрофотометрi "^ресоМГ вимiрюють оптичну густину, використовуючи кювету товщиною 5 см. З калiбрувального графка, який будують за вщомою стандартною методикою, знаходять вмют плюмбуму у сечi. Для пе-ревiрки вщносноУ похибки аналiзу на плюмбум були приготовленi модельш розчини, що мютили сечу i вiдомi кiлькостi плюмбуму. У модельних розчинах визначали за способом, що заявляеть-ся, вмiст плюмбуму i порiвнювали з уведеною кь лькiстю плюмбуму. У таблицi наведено вщповщ-нi данi для модельних розчишв, а також вщнос-на похибка визначення плюмбуму. Далi винахiд пщтверджуеться наступними прикладами конкретного виконання способу.
Таблиця
+
О
№ прикладу Уведено у модельний розчин плюмбуму, мкг/л Знайдено у модельному розчин плюмбуму, мкг/л Вщносна похибка, %
1 10,05 9,2 8,46
2 20,1 18,8 6,47
3 30,15 27,6 8,46
4 40,2 37,1 7,71
5 50,25 46,24 7,98
Том 12, Випуск 4(40) 159
Приклад 1. У хроматографiчну колонку дiаме-тром 0,5 см завантажують 0,5 г кремнезему, мо-дифкованого натрiевою сiллю 6-прошламщо-2-шридиндикарбоновоТ кислоти (ХМК). До 200 мл модельного розчину сеч^ що мютив 10,05 мкг/л додають 200 мл дистильованоТ води, вимiрюють рН розчину. Якщо рН в^^зняеться вiд оптимального потрiбного значення рН = 5 + 6, то за до-помогою лугу чи штратноТ кислоти доводять рН розчину до потрiбного значення. За допомогою перистальтичного насосу приготований розчин пропускають через колонку з ХМК. По™ хрома-тографiчну колонку промивають 3 рази дисти-льованою водою для вимивання оргашчних ком-понентiв сечi, як можуть заважати спектрофо-тометричному визначенню плюмбуму. Для вилу-чення адсорбованих юыв плюмбуму колонку промивають 2 пор^ями по 1 мл розчину ытрат-нот кислоти, с(HN03) = 0,1 моль/л. Промивн роз-чини об'еднують, додають 3 мл буферного розчину з рН = 9,8 та 1 мл 0,05%-ого розчину ПАР i вимiрюють оптичну густину при Л = 520 нм. У кювет товщиною 5 см оптична густина становила 0,33. За калiбрувальним графком ц оптичн гус-тинi вiдповiдае концентра^я iонiв плюмбуму у модельному розчин 9,2 мкг/л. У вказаному модельному розчин була введена кшьмсть солi плюмбуму, що створила концентрацш 10,05 мкг/л. Вiдносна похибка визначення становить (10,05 - 9Д) -100% _
10,05 _ 8,46 %.
Приклади 2 - 5. Визначення плюмбуму проводили так, як описано у прикладi 1, за винятком того, що змшювали вмют плюмбуму у модель-них розчинах. Результати аналiзу наведенi у таблицк
Висновки
бом можна визначити bmíct плюмбуму в штер-валi вiд допустимо! норми до патолопчного вмю-ту при хронiчних отруеннях плюмбумом. Спосiб визначення, що заявляеться, не потребуе спецн ального обладнання, що дорого коштуе, простий у виконанн i мае низьку собiвартiсть. За цим способом можна визначати плюмбум у ce4i, ви-користовуючи обладнання лабораторiй, якi ви-конують клiнiчнi аналiзи у лiкарнях та пол^ш-ках.
Лiтература
1. Вредные вещества в промышленности. Т.3. Справочник для химиков, инженеров и врачей под редакцией Н.В. Лазарева. Издательство "Химия", 1977.
2. Мицуике А. Методы концентрирования микроэлементов в нео-ганическом анализе / Мицуике А. - М. : Химия, 1986. -151 с.
3. Зайцев В.Н. Комплексообразующие кремнеземи: синтез, строение привитого слоя и химия поверхности / Зайцев В.Н. -Харьков : Фолио, 1997. - 240 с.
4. Зайцева Г.М. Синтез та властивост кремнеземiв з ковалентно закртленими фосфшсульфщними групами / Г.М. Зайцева, Т.Д.Рева, В.М/ Зайцев, В.О. Калiбабчук // Укр^м.журн. - 2001. - Т. 67, № 2. - С.94-98.
5. Пат. 65482 УкраТна, МПК 7 BO1J 20/10. Модифкований сорбент для вилучення юшв металiв iз розчишв/ Зайцев В.М., Алексеев С.О., Рева Т.Д., Зайцева Г.М., Гождзшський С.М. За-явник i патентовласник КиТвський нацюнальний ушверситет iменi Тараса Шевченка.-№ 65482 , 2003 1110242; заявл. 2003.11.13; опубл. 2004. 03.15. Бюл № 3.- 3 с.
6. Reva T.D. Chelating silicas for preconcentration and column chromatography of metal ions indrinking artesian water / T.D.Reva, V.A.Kalibabchuk // Short abstracts. Second International Conference On Silica Science And Technology. - France, 2001.- P. 121.
7. Рева. Т.Д. Сорбцшна здатшсть кремнеземiв з прищепленими комплексоутворюючими групами до юшв Zn(II), Hg(II), Fe(III), Cu(II) та Pb(II) / Рева Т.Д., Зайцев В.М., Трохименко О.М. // Методы и объекты химического анализа. - 2008. - Т. 3, № 2. -С. 202-206.
8. Коростылев П.П. Приготовление растворов для химико-аналитических работ / Коростылев П.П. - М. : Наука, 1974. -399 с.
9. Шварценбах Г. Комплексонометрическое титрование / Г. Шва-рценбах, Т.Флашка. - М. : Химия,1970. - 360 c.
10. Упор Э. Фотометрические методы определения следов неорганических соединений / Э.Упор, М.Мохаи, Д.Новак. - М. : Мир, 1985. - 293 c.
Наведет приклади показують, що цим спосо-
Реферат
СОРБЦИОННО-ФОТОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИОНОВ ПЛЮМБУМА В МОЧЕ ЧЕЛОВЕКА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ХИМИЧЕСКИ-МОДИФИЦИРОВАННОГО КРЕМНЕЗЕМА, НА ПОВЕРХНОСТИ КОТОРОГО КОВАЛЕНТНО ЗАКРЕПЛЕНЫ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ГРУППЫ НАТРИЕВОЙ СОЛИ 6-ПРОПИЛАМИДО-2-ПИРИДИНДИКАРБОНОВОЙ КИСЛОТЫ ((PyCOONa -CX))
Рева Т.Д., Слипчук В.Л., Зайцева Г.Н., Калибабчук В.А. Ключевые слова: моча, плюмбум, концентрирование.
Синтезирован и исследованы химико-аналитические свойства
PyCOONa - CX. Показана эффективность сорбента для концентрирования ионов плюмбума из мочи человека. Предложена методика определения плюмбума, которая основана на извлечении ионов концентрированием на поверхности PyCOONa - CX из мочи и дальнейшим их количественным определением фотометрическим методом.
Summary
SORPTION-PHOTOMETRIC IDENTIFICATION OF LEAD IONS IN HUMAN URINE BY CHEMICALLY MODIFIED SILICA Reva TD., Slipchuk V.L., Zaitseva G.N. Kalibabchuk V. A. Keywords: urine, lead, concentration.
This paper focuses on the possibility to identify lead ions in human urine by chemically modified silica on whose surface there are covalent bound functional groups of sodium salts of 6-propylamido-2-pyridinecarbonic acid. The technique we have developed is based on the producing of the ions by the concentration of PyCOONa - CX from urine and by their following photometric test.
