Патент на изобретение №2393470
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ СОВМЕСТНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИОНОВ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ В ПРИРОДНЫХ И СТОЧНЫХ ВОДАХ МЕТОДОМ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНОЙ ЖИДКОСТНОЙ ХРОМАТОГРАФИИ
(57) Реферат:
Изобретение относится к области аналитической химии и может быть использовано для одновременного определения содержания ионов переходных металлов Fe(III), Fe(II), Cu, Pb, Zn, Ni, Co, Cd, Mn в природных, поверхностных, сточных, подземных водах и водных вытяжках засоленных почв. Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что для одновременного определения содержания ионов применяет метод ВЭЖХ с разделением ионов на хроматографической колонке в токе элюента. Элюент состоит из раствора октансульфоната натрия, гидротартрата натрия и ацетонитрила в деионизованной воде. Затем происходит смешение в послеколоночном реакционном модуле с реагентом, представляющим собой раствор в деионизованной воде ПАР ([4-(2-пиридилазо)резорцинол], ледяной уксусной кислоты и водного аммиака. Далее регистрируют спектрофотометрическим детектором разности оптических поглощений элюента и комплексов определяемых ионов с введенным реагентом в видимой области спектра излучения при = 520 нм. Техническим результатом изобретения является повышение точности, обеспечение быстроты для одновременного определения содержания ионов переходных металлов Fe(III), Fe(II), Cu, Pb, Zn, Ni, Co, Cd, Mn в природных, поверхностных, сточных, подземных водах и водных вытяжках засоленных почв. 2 табл.
Изобретение относится к области аналитической химии и может быть использовано для одновременного определения содержания ионов переходных металлов Fe(III), Fe(II), Cu, Pb, Zn, Ni, Co, Cd, Mn в природных, поверхностных, сточных, подземных водах и водных вытяжках засоленных почв. Актуально использование изобретения при анализе попутных вод нефтегазовой промышленности. Присутствие ионов железа и других переходных металлов можно объяснить как результат процессов коррозии скважинного оборудования. Окисное железо(III) в подземных водах обычного состава присутствует в виде коллоидов в концентрациях нескольких мг/дм3, закисное железо(II) существует в ионной форме, в отсутствии кислорода устойчиво и может встречаться в количествах нескольких десятков мг/дм3. При утилизации промстоков на объектах нефтегазовой промышленности посредством закачки промстоков в глубоколежащие горизонты существует ограничение по содержанию в промстоках железа(III), которое способно ухудшить приемистость скважины вследствие осадкообразования. Известны спектрофотометрические, атомно-абсорбционные и другие методы определения указанных ионов металлов, например [1-3]. Как правило, определяется один из указанных ионов, другие мешают определению, требуют предварительного удаления или маскирования. Для каждого компонента требуется свой обширный набор дорогостоящих химреактивов. Ионы железа определяются суммарно, в виде общего железа. Применение метода высокоэффективной жидкостной хроматографии дает простой, экспрессный и высокочувствительный метод для разделения и определения содержания ионов переходных металлов. Производители жидкостных хроматографов предлагают хроматографические колонки для разделения и определения ионов переходных металлов, публикуют корпоративные информационные выпуски с примерами использования своей продукции [4-7]. Но международные стандарты (ISO) для определения тяжелых металлов на них отсутствуют. Известен также хроматографический способ одновременного определения ионов кадмия, свинца, цинка, никеля и меди (по патенту Российской Федерации Сущность предлагаемого нами изобретения: для быстрого, одновременного определения содержания ионов переходных металлов, причем для ионов железа в разных степенях окисления используется ВЭЖХ с применением хроматографического комплекса Alliance Waters с разделением ионов на хроматографической колонке Delta-Рас С 18 фирмы Waters или аналогичной от другого производителя в токе предлагаемого нами элюента. Элюент готовится последовательным растворением в литре деионизованной воды 2 ммоль октанесульфоната натрия, 35 ммоль гидротартрата натрия и 50 мл ацетонитрила. Скорость элюирования 0,8 мл/мин, температура 25°С. После разделения ионы металлов поступают в послеколоночный реакционный модуль, где смешиваются с послеколоночным реагентом с образованием окрашенных комплексов. Реагент готовится последовательным растворением в деионизованной воде 0,2 ммоль ПАР ([4-(2-пиридилазо) резорцинол]), 1 моль ледяной уксусной кислоты и 3 моль водного аммиака. Скорость подачи в реакционный модуль реагента 0,5 мл/мин, температура 25°С. Применяется спектрофо-тометрический детектор для регистрации разности оптических поглощений элюента и комплексов определяемых ионов с реагентом в видимой области спектра излучения при
Содержание ионов переходных металлов рассчитывают по градуировочным графикам по компьютерной программе, которой комплектуется хроматографический комплекс Alliance Waters. Примеры определения ионов переходных металлов в промстоках станций подземного хранения газа приводятся в таблице 2.
Библиография [1] ПНД Ф 14.1:2:4.139-98. Методика выполнения измерений массовых концентраций железа, кобальта, марганца, меди, никеля, серебра, хрома и цинка в пробах питьевых, природных и сточных вод методом атомно-абсорбционной спектрометрии. – М.: Государственный комитет РФ по охране окружающей среды, 1998 г., (издание 2004 г.). [2] ПНД Ф 14.1:2.2-95. Методика выполнения измерений массовой концентрации общего железа в природных и сточных водах фотометрическим методом с о-фенантролином. – М.: Министерство охраны окружающей среды и природных ресурсов РФ, 1995 г. (издание 2004 г.). [3] ГОСТ СССР 4011-72 Вода питьевая. Методы измерения массовой концентрации общего железа. – М.: Издательство стандартов, [4] Каталог запчастей, хроматографических колонок и принадлежностей Waters (Waters quality parts, chromatography columns and supplies catalog), 2006-2007, с.136. [5] Д.Мишо, Дж.Крол. Сравнение методов обменной и обратнофазовой хроматографии для определения ионов переходных металлов (D. Michaud and J. Krol. A comparison of exchange and reverse phase chromatographie for transition metal ion analysis). Лаб. Хайлайтс (Lab Highlights), 0393 4/89 – Waters. [6] В.Уоррен, Дж.Крол. Применение программного обеспечения WISE: Оптимизация смешанного элюента тартрат/цитрат для анализа переходных металлов (V.Warren, J.Krol. Application of WISE Software: Optimization of a tartrate / citrate blended eluent for transition metal analysis). Лаб. Хайлайтс (Lab Highlights). 0413 6/89 – Water. [7] Определение переходных металлов методом ионной хроматографии (De-Terminanions of Transitions Metals by Ion Chromatography). Technical Note 10. – Dionex. [8] Описание изобретения к патенту RU
Формула изобретения
Способ одновременного определения в природных и сточных водах ионов железа(II), железа(III), меди, свинца, цинка, никеля, кобальта, кадмия, марганца методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с разделением ионов на хроматографической колонке в токе элюента, состоящего из водного раствора октанесульфоната натрия, гидротартрата натрия и ацетонитрила, последующем смешении в послеколоночном реакционном модуле с реагентом, представляющим водный раствор ПАР ([4-(2-пиридилазо)резорцинол], ледяной уксусной кислоты и водного аммиака; регистрации спектрофотометрическим детектором разности оптических поглощений элюента и комплексов определяемых ионов с введенным реагентом в видимой области спектра излучения при = 520 нм.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2037824 МПК 6 G01N 30/06, опубл. 19.06.1995 г.) [8] с предварительной обработкой анализируемой пробы комплексоном диэтилдитиокарбоминатом натрия с разделением полученных хилатов металлов в хроматографической колонке в потоке подвижной фазы (элюента), содержащей ацетонитрил, воду и хлороформ, и последующим УФ-детектированием компонентов. К недостаткам этого метода можно отнести необходимость предварительной пробоподготовки и недостаточно широкого набора переходных металлов для одновременного определения.
=520 нм. Объем инжекции от 1 до 100 мкл. Продолжительность анализа 25 минут. Диапазон измерений массовой концентрации для различных ионов переходных металлов от 0,1 до 20 мг/дм3. Более концентрированные исследуемые пробы воды разбавляются. Пробоподготовка заключается в разбавлении консервированной по ГОСТ Р 51592 пробы исследуемой воды раствором азотной кислоты в деионизованной воде концентрацией 0,01 моль/дм3. Для приготовления градуировочных растворов смесей ионов переходных металлов применяют государственные стандартные образцы (ГСО) водных растворов индивидуальных ионов с массовой концентрацией 1,0 мг/см3. Для градуировки необходимые аликвоты ГСО разбавляются в азотной кислоте концентрацией 0,01 моль/дм3. Составляется серия растворов, рекомендуемые номинальные концентрации ионов в градуировочных растворах приведены в таблице 1