способ определения кобальта (ii)

Формула изобретения

Способ определения кобальта (II), включающий приготовление раствора кобальта (II), извлечение кобальта (II) из раствора сорбентом-кремнеземом, модифицированным полигексаметиленгуанидином, переведение его в комплексное соединение на поверхности сорбента, отделение сорбента от раствора, оценка интенсивности окраски поверхностного комплекса кобальта по измеряемому коэффициенту диффузного отражения и определение содержания кобальта по градуировочному графику, отличающийся тем, что в качестве сорбента используют кремнезем, последовательно модифицированный полигексаметиленгуанидином и нитрозо-Н-солью, а коэффициент диффузного отражения измеряют при 540 нм.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области аналитической химии элементов, а именно к методам определения кобальта, и может быть использовано при его определении в технологических растворах и техногенных водах.

Для определения кобальта в объектах различного состава используется сорбционно-фотометрический метод, основанный на выделении элемента из раствора и его определении непосредственно в фазе сорбента. Сорбционно-фотометрический метод характеризуется низкими пределами обнаружения и высокой селективностью за счет сорбционного концентрирования определяемого элемента и его отделения от мешающих компонентов.

Для реализации сорбционно-фотометрического определения кобальта(II) необходимо, чтобы в процессе сорбции происходило образование окрашенного соединения кобальта(II) с функциональными группами сорбента, и окраска сорбента пропорционально возрастала с увеличением концентрации кобальта(II) на поверхности сорбента.

Известен способ сорбционно-фотометрического определения кобальта(II) [Иванов В.М., Кузнецова О.В. Иммобилизованный 4-(2-тиазолилазо) резорцин как аналитический реагент. Тест-реакции на кобальт, палладий и уран(IV) // Журнал аналитической химии. 1995. Т.50. № 5. С.498-504], основанный на выделении кобальта из растворов сорбентом - силикагелем, химически модифицированным 4-(2-тиазолилазо)резорцином (СГ-ТАР) и его определении непосредственно на поверхности сорбента фотометрическим методом.

Способ предусматривает проведение следующих операций:

- в градуированную пробирку емкостью 15 мл вводили раствор кобальта(II);

- добавляли 5 мл буферного раствора для создания рН 6,2 и воду до общего объема 15 мл;

- вносили 0,3 г сорбента СГ-ТАР и интенсивно перемешивали;

- сорбент отделяли от раствора декантацией, высушивали на воздухе и определяли содержание кобальта на поверхности сорбента фотометрическим методом.

Диапазон линейности градуировочного графика сохраняется в диапазоне 2-15 мкг кобальта в 15 мл или, соответственно, 2-15 мкг на 0,3 г сорбента.

К недостаткам способа можно отнести высокий предел обнаружения, узкий диапазон определяемых содержаний.

Известен способ сорбционно-фотометрического определения кобальта с использованием кремнезема, химически модифицированного трифенилфосфониевыми группами [Дьяченко Н.А., Трофимчук А.К., Сухан В.В. Сорбция кобальта в виде комплекса с нитрозо-P-солью силикагелем с привитыми трифенилфосфониевыми группами и его последующее определение в фазе сорбента // Журнал аналитической химии. 2002. Т.57. № 11. С.1202-1205], предусматривающий проведение следующих операций:

- введение в раствор, содержащий кобальт, реагента - нитрозо-P-соли;

- доведение рН раствора до 7-8,5 при помощи КОН;

- добавление кремнезема, модифицированного трифенилфосфониевыми группами;

- сорбция в течение 15 мин;

- отделение промывка и высушивание сорбента;

- измерение коэффициента диффузного отражения при 520 нм.

Данный способ позволят определять концентрации кобальта в диапазоне 0,5-10 мкг в 200 мл при использовании навески сорбента 0,3 г. Нижняя граница определяемых содержаний кобальта равна 2,5 мкг/л.

К недостаткам способа можно отнести узкий диапазон определяемых содержаний, многостадийность определения, узкий диапазон рН, недоступность предлагаемого сорбента - кремнезема, химически модифицированного трифенилфосфониевыми группами.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемым результатам является способ сорбционно-фотометрического определения кобальта (II) с использованием кремнезема последовательно модифицированного полигексаметиленгуанидином и 1-нитрозо-2-нафтол-3,6-дисульфокислотой (нитрозо-P-соль) [патент РФ № 2374638, МПК G01N 31/22, опубл. 27.11.09 г.].

Способ предусматривает следующие операции:

- приготовление сорбента, основанное на последовательной обработке кремнезема водными растворами полигексаметиленгуанидина и нитрозо-P-соли;

- в градуированную пробирку вводили раствор кобальта(II);

- добавляли NaOH до рН 5-9 и воду до общего объема 10 мл;

- вносили 0,1 г сорбента и интенсивно перемешивали;

- сорбент отделяли от раствора декантацией, высушивали на воздухе;

- измеряли коэффициент диффузного отражения при 510 нм;

- находили содержание кобальта по градуировочному графику.

Техническим результатом является снижение предела обнаружения, расширение диапазона определяемых содержаний.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе определения кобальта(II), включающем приготовление раствора кобальта(II), извлечение кобальта(II) из раствора сорбентом-кремнеземом, модифицированным полигексаметиленгуанидином, переведение его в комплексное соединение на поверхности сорбента, отделение сорбента от раствора, оценка интенсивности окраски поверхностного комплекса кобальта по измеряемому коэффициенту диффузного отражения и определение содержания кобальта по градуировочному графику, новым является то, что в качестве сорбента используют кремнезем, последовательно модифицированный полигексаметиленгуанидином и нитрозо-Н-солью, а коэффициент диффузного отражения измеряют при 540 нм.

Признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях при изучении данных и смежных областей техники и, следовательно, обеспечивают заявляемому решению соответствие критериям «новизна» и «изобретательский уровень».

Сущность способа заключается в том, что находящийся в растворе в диапазоне рН 5-8 кобальт(II) количественно (степень извлечения составляет 99%) извлекается кремнеземом последовательно модифицированным полигексаметиленгуанидином и нитрозо-Н-солью.

Сорбция кобальта(II) в статическом режиме протекает быстро - время установления сорбционного равновесия не превышает 5 мин. В процессе комплексообразования кобальта(II) с нитрозо-Н-солью на поверхности сорбента образуется окрашенный в красный цвет комплекс, имеющий в спектре поглощения максимум при 540 нм.

К 10 г кремнезема добавляют 100 мл 5%-ного раствора полигексаметиленгуанидина в воде, перемешивают в течение 5 мин, кремнезем отделяют от раствора декантацией и промывают дистиллированной водой. Затем кремнезем, обработанный полигексаметиленгуанидином, обрабатывают 3·10^-6 М раствором нитрозо-Н-соли в воде, интенсивно перемешивают в течение 5 мин, сорбент отделяют от раствора декантацией, промывают дистиллированной водой, сушат на воздухе.

В исследуемый раствор с рН 5-8, содержащий кобальт(II), вносят сорбент-кремнезем, модифицированный полигексаметиленгуанидином и нитрозо-Н-солью, интенсивно перемешивают в течение 5 мин, сорбент отделяют от раствора декантацией, помещают во фторопластовую кювету и измеряют коэффициент диффузного отражения при 540 нм. Содержание кобальта находят по градуировочному графику, построенному в условиях определения. Предел обнаружения равен 0,01 мкг кобальта на 0,1 г сорбента. Данное количество кобальта является той минимальной концентрацией, которую возможно зарегистрировать на данной навеске сорбента на существующих приборах относительно сигнала фона, независимо от способа концентрирования кобальта (статический или динамический режим сорбции). Применение динамического режима сорбции позволяет сконцентрировать кобальт из больших объемов растворов. Так при сорбции кобальта из 10 мл раствора относительный предел обнаружения кобальта составляет 1·10^-3 мкг/мл, а при сорбции из 1 л раствора - 1·10^-5 мкг/мл, или 1·10 ^-2 мкг/л, что практически в 5 раз меньше предела обнаружения, достигаемого по методике-прототипу. Таким образом, минимальное содержание кобальта, определяемого по предлагаемой методике, в произвольном объеме раствора должно быть не менее 0,01 мкг.

Линейность градуировочного графика сохраняется до 5 мкг на 0,1 г сорбента.

Пример 1 (прототип). К 10 мл раствора с рН 5-9, содержащего 0,5 мкг кобальта, вносят сорбент-кремнезем, последовательно модифицированный полигексаметиленгуанидином и нитрозо-Р-солью, интенсивно перемешивают в течение 5 мин, сорбент отделяют от раствора декантацией, помещают во фторопластовую кювету и измеряют коэффициент диффузного отражения при 510 нм. Количество кобальта находят по градуировочному графику, построенному в аналогичных условиях. Найдено 0,47±0,05 мкг.

Пример 2 (предлагаемый способ). К 10 мл раствора с рН 5-8, содержащего 0,1 мкг кобальта, вносят сорбент-кремнезем, последовательно модифицированный полигексаметиленгуанидином и нитрозо-Н-солью, интенсивно перемешивают в течение 5 мин, сорбент отделяют от раствора декантацией, помещают во фторопластовую кювету и измеряют коэффициент диффузного отражения при 540 нм. Количество кобальта находят по градуировочному графику. Найдено 0,11±0,03 мкг.

Пример 3 (предлагаемый способ). К 10 мл раствора с рН 5-8, содержащего 4,0 мкг кобальта, вносят сорбент-кремнезем, последовательно модифицированный полигексаметиленгуанидином и нитрозо-Н-солью, интенсивно перемешивают в течение 5 мин, сорбент отделяют от раствора декантацией, помещают во фторопластовую кювету и измеряют коэффициент диффузного отражения при 540 нм. Количество кобальта находят по градуировочному графику. Найдено 3,96±0,05 мкг.

Пример 4 (предлагаемый способ). 500 мл водного раствора с рН 5-8, содержащего 1 мкг кобальта, пропускают через хроматографическую колонку, содержащую 0,1 г сорбента, со скоростью 5 мл/мин. Сорбент вынимают, помещают в фторопластовую кювету и измеряют коэффициент диффузного отражения при 540 нм. Количество кобальта находят по градуировочному графику. Найдено 0,95±0,05 мкг.

Способ характеризуется высокой чувствительностью, простотой выполнения и не требует использования дорогостоящего оборудования, вредных веществ и труднодоступных сорбентов - химически модифицированных силикагелей. Использование сорбента, кремнезема, последовательно модифицированных полигексаметиленгуанидином и нитрозо-H-солью, позволяет в 5 раз снизить предел обнаружения кобальта по сравнению с методикой - прототипом и расширить диапазон определяемых содержаний.

Увеличение интенсивности окраски сорбента при увеличении концентрации кобальта на его поверхности позволяет использовать данный сорбент как тест-средство для экспрессного тест-определения кобальта.