способ оперативного определения тяжелых металлов в воде
Классы МПК: | G01N33/18 воды |
Автор(ы): | Красногорская Наталия Николаевна (RU), Трухан Эдуард Михайлович (RU), Елизарьев Алексей Николаевич (RU), Журавлева Светлана Евгеньевна (RU), Ахтямов Расул Гумерович (RU), Колесникова Оксана Юрьевна (RU), Кияшко Иван Юрьевич (RU), Набиев Андрей Талибжанович (RU) |
Патентообладатель(и): | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2009-12-28 публикация патента:
10.06.2011 |
Изобретение относится к области экологии применительно к анализу водных сред. В способе оперативного определения тяжелых металлов в воде биосубстрат смешивают с раствором, содержащим тяжелые металлы, причем в качестве растворителя применяют этиловый спирт и воду в соотношении 6:1, и определяют индекс структуры кристаллограмм, полученных в присутствии солей тяжелых металлов Cu2+ Fe2+, Zn2+. Достигается упрощение и ускорение анализа. 3 ил.
Формула изобретения
Способ оперативного определения тяжелых металлов в воде, по которому биосубстрат смешивают с раствором, содержащим тяжелые металлы, отличающийся тем, что в качестве растворителя применяют этиловый спирт и воду в соотношении 6:1, определяют индекс структуры кристаллограмм, полученных в присутствии солей тяжелых металлов Cu2+, Fe2+, Zn2+, и рассчитывают концентрации металлов CCu, CFe, CZn из соотношений
, мас.%,
, мас.%,
, мас.%,
где ICu, IFe, I Zn - индексы структуры кристаллограмм, полученные в присутствии солеи Cu2+, Fe2+, Zn2+.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области экологии, в частности к определению содержания тяжелых металлов в воде.
Известен способ определения тяжелых металлов в воде (заявка РФ № 93019316, G01N 30/06, 20.09.1995), основанный на анализе пробы, в которой устанавливают рН 4-6, обрабатывают комплексоном, полученную суспензию комплексов пропускают через стеклянный фильтр, концентрат растворяют в ацетонитриле и разделяют полученные хелаты металлов в хроматографической колонке, заполненной обращенно-фазным сорбентом, с последующим детектированием в УФ-области (двухволновая детекция).
Недостатком данного способа является значительная трудоемкость подготовки пробы и анализа в хроматографической колонке, а также необходимость наличия дорогостоящей аппаратуры.
Существует способ определения тяжелых металлов в воде (патент РФ № 2071050, G01N 23/223, 27.12.1996) при контроле качества питьевых вод и мониторинге водного бассейна, основанный на введении в анализируемую пробу органического реагента-комплексообразователя 1-(2-тиазолилазо)-нафтол-2 и выделение комплексов тяжелых металлов на мембранных фильтрах.
Недостатком данного способа является необходимость использования дорогостоящей аппаратуры и значительное время определения тяжелых металлов.
Известен способ (патент РФ № 2126151, G01N 33/48, 10.02.1999), сущность которого состоит в том, что при работе с биосубстратом в диагностических целях его смешивают с раствором хлорной меди, при этом в качестве растворителя используют ацетон.
Недостатком данного способа является ограниченное функциональное применение - применение только для диагностики заболеваний.
Наиболее близким к предложенному способу является изобретение (патент РФ № 2184961, G01N 33/18, 10.07.2002), сущность которого состоит в том, что при определении наличия тяжелых металлов в жидкостях в исследуемый раствор добавляют водный раствор белка известной молекулярной массы, затем среду, содержащую раствор белка и исследуемую жидкость, облучают лазерным светом, после этого определяют эффективную массу рассеивающих частиц смеси методом рэлеевского рассеяния света и по изменению этой массы по сравнению с молекулярной массой белка исходного раствора определяют наличие тяжелого металла в исследуемом водном растворе.
Недостатком данного способа является неопределенность практической применимости при различных концентрациях тяжелых металлов в водных растворах, а также значительная трудоемкость.
Задачей изобретения является повышение оперативности определения тяжелых металлов в воде и расширение функциональных возможностей применения.
Поставленная задача решается способом оперативного определения тяжелых металлов в воде, по которому биосубстрат смешивают с раствором, содержащим тяжелые металлы. В отличие от прототипа в качестве растворителя применяют этиловый спирт и воду в соотношении 6:1 и определяют индекс структуры кристаллограмм, полученных в присутствии солей тяжелых металлов: Cu2+ , или Fe2+, или Zn2+.
Способ пояснен на фиг.1 - изменение индекса структуры кристаллограммы в зависимости от концентрации Cu2+, фиг.2 - изменение индекса структуры кристаллограммы в зависимости от концентрации Fe2+, фиг.3 - изменение индекса структуры кристаллограммы в зависимости от концентрации Zn2+.
В системах, моделирующих ливневый сток, содержатся тяжелые металлы: Cu2+, или Fe2+, или Zn2+. Кристаллограмма раствора, содержащего Cu2+, характеризуется дендритной структурой кристаллов и наличием ромбической сингонии. Кристаллы имеют характерный зеленоватый оттенок оксида меди. Получены кристаллограммы для раствора, содержащего Cu2+ при различных концентрациях: 0,5 1,0 мас.%.
Изменение индекса структуры кристаллограммы в зависимости от концентрации Cu2+ приведено на фиг 1. Особенностью изменения индекса структуры в зависимости от концентрации Cu2+ является снижение индекса структуры при повышении концентрации Cu2+.
Согласно фиг.1 изменение концентрации Cu2+ (x) в зависимости от индекса структуры кристаллограмм (y) имеет вид:
, мас.%
Кристаллограмма раствора, содержащего Fe2+, характеризуется слоистой структурой кристаллов и наличием тетрагональной сингонии. Кристаллы имеют характерный цвет оксида железа. Получены кристаллограммы для раствора, содержащего Fe2+ при различных концентрациях: 0,5 1,5 мас.%.
Изменение индекса структуры кристаллограммы в зависимости от концентрации Fe2+ приведено на фиг.2.
Согласно фиг.2 изменение концентрации Fe2+ (x) в зависимости от индекса структуры кристаллограмм (y) имеет вид:
, мас.%
Кристаллограмма раствора, содержащего Zn2+, характеризуется слоистой структурой кристаллов и наличием ромбической сингонии. Кристаллы бесцветны. Получены кристаллограммы для раствора, содержащего Zn2+ при различных концентрациях: 0,5 1,0 мас.%.
Изменение индекса структуры кристаллограммы в зависимости от концентрации Zn2+ приведено на фиг.3.
Особенностью изменения индекса структуры в зависимости от концентрации Zn2+ является увеличение индекса структуры при повышении концентрации Zn2+.
Согласно фиг.3 изменение концентрации Zn2+ (x) в зависимости от индекса структуры кристаллограмм (y) имеет вид:
, мас.%
Предложенный способ оперативного определения тяжелых металлов в воде на основе определения индекса структуры кристаллорамм, полученных в присутствии тяжелых металлов: Cu2+, или Fe2+, или Zn2+, являющихся характерными загрязнителями, поступающими в ливневый сток урбанизированной территории, а также биогенных веществ (содержащих NH и СО группы), содержащихся в ливневом стоке с территории города, позволяет в короткие сроки получить информацию о концентрации металлов и при этом не требует сложной аппаратуры и достаточно прост. Величина относительной погрешности индекса структуры составляет 5%.