Патент на изобретение №2313076

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РТУТИ В ВОДЕ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области аналитической химии объектов окружающей среды, а именно концентрированию микроэлемента из воды и водных растворов с целью количественного его определения на примере ртути. Способ определения ртути в воде заключается в экстракции ртути из водной фазы в органическую компоненту расслаивающейся системы вода – антипирин – органическая кислота и включает введение пробы, антипирина и органической кислоты, разбавление, встряхивание и отбор органического концентрата нижней фазы, причем в пробирку вводят 1,5-2,0 ммоль антипирина и 0,7-1,0 ммоль 2-водной сульфосалициловой кислоты, после чего вводят пробу, подкисленную хлороводородной кислотой из расчета 5 мл кислоты на литр снеговой воды и доводят общий объем до 10 мл, затем пробирку плотно закрывают пробкой, интенсивно встряхивают, отстаивают при температуре 25°С и центрифугируют, отбирают 0,5 мл органического концентрата нижней фазы и определяют содержание ртути, полученной методом холодного пара после восстановления борогидридом натрия, по резонансному поглощению. Достигается возможность определения ртути в снеговой воде и повышение чувствительности анализа. 2 ил., 2 табл.

Изобретение относится к области аналитической химии объектов окружающей среды, а именно концентрированию микроэлемента из воды и водных растворов с целью количественного его определения на примере ртути. В качестве средства измерения содержания ртути в жидких объектах анализа применен метод беспламенной атомно-абсорбционной спектрометрии – метод холодного пара.

Известен способ атомно-абсорбционного определения ртути в воде и атмосферных осадках [Г.С.Фомин. Вода. Контроль химической, бактериальной и радиационной безопасности по международным стандартам. М.: Протектор, 2000. С.350-360] от 0,1 до 100 мкг/дм³. Методика (аналог) основана на восстановлении борогидридом натрия растворимых форм ртути из водного раствора с последующим атомно-абсорбционным методом определением ее холодного атомарного пара. Из снеговой воды, содержащей ультрамалые количества ртути, данный метод не позволяет воспроизводимо определять ртуть в талых водах.

Способ выделения ртути из водных растворов, жидкостной экстракцией ртути из водных растворов с помощью расслаивающейся системы вода – антипирин – органическая кислота.

В делительную воронку вводят анализируемый раствор, содержащий 4-40 мг ртути, 2,5 мл 2 М водного раствора антипирина (Ант), 4 мл 10 М раствора серной кислоты (до концентрации 2-3 М), 5 мл 4 М раствора трихлоруксусной кислоты (ТХУ), не содержащего хлорид-ионов, разбавляют водой до 20 мл и встряхивают 1-2 мин, отстаивают, затем нижнюю фазу переносят в колбу для титрования. В воронку дополнительно добавляют 0,5 мл раствора Ант, 1.5 мл раствора ТХУ и снова встряхивают 1 мин. Вновь выделившуюся органическую фазу сливают в колбу и содержащуюся в объединенных экстрактах ртуть определяют известными методами.

Общими для прототипа и заявляемого изобретения являются применение расслаивающейся системы вода – антипирин – органическая кислота: в заявляемом изобретении применены производное пиразолона – антипирин и органическая сульфосалициловая кислота.

К недостаткам прототипа следует отнести:

– невозможность определения ртути в снеговой воде (атмосферных осадках);

– предел обнаружения ртути эмиссионным методом с индуктивно-связанной плазмой составляет около 50 мкг/л.

Сущность предлагаемого способа определения ртути в воде заключается в концентрировании ртути из водной фазы в органическую компоненту (фазу) расслаивающейся системы Н₂О – AntH (антипирин) – HSSA (сульфосалициловая кислота). Концентрирование ртути происходит из жидкой пробы (например, снеговой воды) в режиме «in situ», то есть во время формирования нижней фазы расслаивающейся системы. В стеклянную пробирку для концентрирования общим объемом 10 мл вводят сухие порошкообразные вещества – химические реагенты:

– антипирин «фармокопейный» (брутто формула C₁₁H₁₂N₂O, температура плавления 113°С, молекулярная масса 188,23 г/моль),

– сульфосалициловую кислоту 2-водную (ГОСТ 4478-78, брутто формула С₇Н₆О₆S×2Н₂О, молекулярная масса 254,21 г/моль) в количествах 1,5-2,0 ммоль и 0,7-1,0 ммоль, обеспечивающих расслаивание на две жидкие фазы в системе с единственным растворителем – водой (остальное до 10 мл), которая и является объектом анализа на содержание ртути, затем пробирку плотно закрывают пробкой и интенсивно встряхивают 5 минут, отстаивают 15 мин при температуре 25°С, центрифугируют 5-10 мин, отбирают 0,5 мл нижней фазы органического концентрата нижней фазы и определяют содержание ртути методом холодного пара после восстановления борогидридом натрия.

Способ определения ртути в воде, заключающийся в экстракции ртути из водной фазы в органическую фазу расслаивающейся системы вода – антипирин – органическая кислота, включающий введение пробы, антипирина и органической кислоты, разбавление, встряхивание и отбор органического концентрата нижней фазы, отличающийся тем, что в стеклянную пробирку вводят 1,5-2,0 ммоль антипирина и 0,7-1,0 ммоль 2-водной сульфосалициловой кислоты, после чего вводят пробу, подкисленную хлороводородной кислотой из расчета 5 мл кислоты на литр снеговой воды и доводят общий объем до 10 мл, затем пробирку плотно закрывают пробкой и интенсивно встряхивают, отстаивают при температуре 25°С, центрифугируют, отбирают 0,5 мл нижней фазы органического концентрата нижней фазы и определяют содержание ртути методом «холодного пара» после восстановления борогидридом натрия.

Предлагаемый способ отличается от прототипа тем, что понижает пределы определяемых концентраций за счет объединения в способе жидкофазного концентрирования с более чувствительным по сравнению с эмиссионным методом «холодного пара». Объединение этих процессов расширяет область применения предлагаемого способа экстракцией ртути из снеговых вод и атмосферных осадков, отличающихся ультрамалыми концентрациями извлечения ртути. Так как в природных объектах содержание ртути мало, то для извлечения применяется модельная экстракционная расслаивающаяся система вода – антипирин – сульфосалициловая кислота.

Осуществление изобретения. Предварительно методом введено-найдено определяют степень извлечения ртути данной системой из модельных водных растворах (таблица 1) с добавками ГСО 7263-69 состава ионов ртути 0,95-1,05 мг/мл, приготовленных методом последовательного разбавления. Модельные расслаивающиеся системы готовят из 2 моль/л растворов антипирина и сульфосалициловой кислоты. Оптимальным соотношением объемов таких растворов антипирина и сульфосалициловой кислоты является 2:1. Общий объем системы равен 10 мл, объем органической компоненты – 1 мл. Степень извлечения ртути в органическую компоненту составляет 96,5%; 95,0%; 97%, что позволяет использовать экстракт вышеназванной системы для извлечения ртути из природной снеговой воды. Сигнал ртути, полученный для водной фазы системы, соизмерим с сигналом контрольного (холостого) опыта в методе холодного пара (около ± 0,01 нгHg/мл).

Таблица 1
Метрологические характеристики расслаивающейся экстракционной системы вода – антипирин – сульфосалициловая кислота
Введено Hg, мкг	Найдено Hg, мкг	R, %
0,00250	0,00240	96,5
	0,00237	95,0
	0,00243	97,0
<величина> ±	0,00240±0,0001	96±4

Примечание: – доверительный интервал; R – степень извлечения, общий объем системы 10 мл. Объем органической компоненты 1 мл. Аликвота для метода «холодного пара» 0,5 мл.

Таблица 2
Результаты определения Hg методом «холодного пара» в фильтрате талой воды после жидкостной экстракции Н2О-AntH-HSSA.
Талая Вода	№ пробы	CHg, мкг/л
		Водная фаза (верхняя фаза)	ОК (верхняя фаза)	Hg>±
Условно фоновый уровень	1 2 3	<0,01 <0,01 <0,01	0,0087±0,0002 0,0084±0,0001 0,0085±0,0002	0,0084±0,0002
Городской снежный покров	4 5 6 7	<0,01 <0,01 <0,01 <0,01	0,016±0,004 0,014±0,002 0,018±0,002 0,014±0,001	0,016±0,003

Формула изобретения

Способ определения ртути в воде, заключающийся в экстракции ртути из водной фазы в органическую компоненту расслаивающейся системы вода-антипирин-органическая кислота, включающий введение пробы, антипирина и органической кислоты, разбавление, встряхивание и отбор органического концентрата нижней фазы, отличающийся тем, что в пробирку вводят 1,5-2,0 ммоль антипирина и 0,7-1,0 ммоль 2-водной сульфосалициловой кислоты, после чего вводят пробу, подкисленную хлороводородной кислотой из расчета 5 мл кислоты на литр снеговой воды и доводят общий объем до 10 мл, затем пробирку плотно закрывают пробкой, интенсивно встряхивают, отстаивают при температуре 25°С и центрифугируют, отбирают 0,5 мл органического концентрата нижней фазы и определяют содержание ртути, полученной методом холодного пара после восстановления борогидридом натрия, по резонансному поглощению.

РИСУНКИ