Способ определения железа в деионированной воде

(71) Институт коллоидной химии и химии воды им. А.В,Думанского(56) УояЬппцга К., 11 аЫ Н. 1 оп-ехсЬапдег рйаяе аЬяогрСошегу Гогвегасе апа 1 уяхя вТа 1 апа, 1985, 37,У 5, р. 345-352,Идо 8., УояИшцга К., Тагцап Т. 1 оп-ехсЬапяег со 1 огппеггу. Ч 1Исгойегегшхпагдоп оЕ .гоп (11) апйгоп (111) п пагцга 1 Иагег,Та 1 апга, 1981. ч. 28, р. 669-674,(54) СПОСОБ ОПРЕДЕ 31 ЕНИЯ ЖЕ 31 ЕЗА ВДЕИОНИРОВАННОЙ ВОДЕ(57) Изобретение относится к а нали Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам определения железа, и может быть использовано для анализа деионированной воды, применяемой при производстве изделий электронной техники.Целью изобретения является повышение чувствительности определения железа с о-фенантролином при одновременном обеспечении экспрессности анализа деионированной воды.Способ осуществляют следующим образом.Белезо в деионированной воде восстанавливают до железа (11), которое переводят в комплекс с о-фенантролином. Фенантролинат железа (11) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЩРЫТИПРИ ГКНТ СССР. 2тической химии, а именно к способам определения железа, и может быть использовано для анализа деионированной воды, применяемой при производстве изделий электронной техники. Цель изобретения - повышение чувствительности и экспресснос и анализа железа.Для этого железо, содержащееся в деионированной воде, восстанавливают до железа (11), которое переводят в комплекс с о-фенантролином. Фенантролинат железа (11 концентрируют добавлением суспензии макропористого катионита Кус размером частиц 1-10 мкм при его содержании 2- 6 мкг/мл и фильтрованием суспензии через мембранный фильтр с размером пор 1,2-1,8 мкм, Интенсивность окраски концентрата на фильтре измеряют денситометрированием. 1 табл. концентрируют добавлением суспензии макропористого катионита Купри содержании его 2-6 мкг/мл пробы с размером частиц 1-10 мкм и фильтрованием суспензии через мембранный фильтр, а измерение интенсивности окраски концентрата, находящегося в виде тонкого слоя катионита на фильтре, проводят с помощью денситометра.Выбор катионита для концентрирования фенантролината железа (11) определяется его природой: это комплексный катион Ее(рйеп), который должен сорбироваться катионитом. Концентрирование фенантролината железа (11) на катионите Дауэкс 500-Х 2 в Н -форме с зернением 60-125 мкм ис 1539616пользуется для определения железа методом ионообменной фотометрии; отечественные катиониты для этой цели не применялись.5Для исследования предварительно были отобраны катиониты, которые хорошо измельчаются, не окрашивают мембранные фильтры и не мешают дальнейшему денситометрическому измерению: сильнокислотный макропористый катионит КУЯБО Н) в Н -Форме и сла 3боосновный с гелевой структурой КБП(КСООИа) в Ма+-Форме. Оба катионита измельчали во влажном состоянии в агатовой ступке в течение 30 мин. С помощью оптического микроскопа и путем фильтрации через мембранные Фильтры с разным размером пор установлено, что максимальный размер частиц в суспензии КУсоставляет 10 мкм, а КБП- 12 мкм. Опыты показали, что более крупные частицы катионита плохо удерживаются на мембранном Фильтре и ссыпаются 25 с него. 35 В результате анализа образцов воды с содержанием 0,25; 0,5; 1,0;2,0; 4,0 мкг Ре/л в отсутствие катионита и в присутствии КУи 30 КБП(количество катионита - 5 мкг/мл пробы, объем пробы - 0,25 л) установлено, что в отсутствие катионита фенантролинат железа (11) не концентрируется на мембранных фильтрах во всем исследованном интервале концентраций железа. В присутствии катионита КУжелезо определяется при концентрациях )0,5 мкг/л и не обнаруживается при содержании 40 0,25 мкг/л, так как в этом случае окраска мембранных Фильтров не отличается от холостого опыта. Концентрат фенантролината железа (11) окрашивает мембранный фильтр в красно- оранжевый цвет разной интенсивности в зависимости от концентрации железа; при отсутствии железа в растворе мембранный фильтр остается бе лым. В присутствии ионита КБ"4 Пжелезо обнаруживается при содержании ),2 мкг/л и не обнаруживается при содержаниях 0,25; 0,5; 1,0 мкг/л.Таким образом, наибольшая чувствительность определения железа состав 55 ляет 0,5 мкг/л и достигается при использовании в качестве сорбента КУ. Следовательно, лучшим сорбентом для определения железа в виде фенантролината является катионит КУ.Были проанализированы образцы воды, содержащие 1,0 и 5,0 мкг Ре/л. В пробу объемом 0,25 л вносили 1 мг сорбента КУс размером частиц 1-10 мкм. Время контакта Фенантролината железа (11) с суспензией КУизменялось от 1 до 25 мин. Независимо от времени между добавлением КУи началом фильтрования содержание железа в пробах открывается с погрешностью, не превышающей 20 Х. Значит, количественная сорбция фенантролината железа (11) на частицах катионита КУпрдисходит практически мгновенно. Это приводит к повышению экспрессности метода в сочетании с высокой чувствительностью. При использовании для сорбирования Фенантролината железа (11) фракции катионита КУс размером частиц 0,2-1;0 мкм для количественного выделения концентрата необходимо использовать мембранные фильтры с размером пор менее 0,2 мкм.Количество сорбента и фильтрующий материал выбраны из условий, обеспечивающих наибольшую чувствительность определения железа, а также экспрессность анализа. В таблице приведены данные о влиянии количества введенного сорбента КУна чувствительность определения железа. Были проанализированы образцы воды, содержащие 0,25; 0,5; 1,0;2,5; 5,0; 10,0 мкг Ре/л. Фенантролинат железа (11) концентрировали из 0,25 л пробы воды.на 0,25-2,0 мг мелкодисперсного катионита КУ. Дисперсность катионита 1-10 мкм. Установлено, что в присутствии 0,25 мг катионита (1 мкг/мл пробы) железо определяется с отрицательной погрешностью, достигающей 40-657 (смтаблицу). Такая точность определения не может считаться удовлетворительной. Анализ Фильтрата показал, что наблюдаемые ошибки обусловлены тем, что сорбция фенантролината железа (11) происходит неколичественно, и он частично проходит в фильтрат. При добавлении в 0,25 л пробы 0,5-2,0 мг КУ(2-8 мкг/мл пробы) железо определяется при содержании ) 0,5 мкг/л с погрешностью 207. во всем исследуемом интервале концентраций. Однако с увеличением коли1539616 6 П р и м е р 2, К 250 мл бидистиллята, в который введено 1,25 мкг железа, что составляет 5,0 мкг Ге/л, прибавляют 1,0 мл 4 Х-ного раствора аскорбиновой кислоты, 1,0 мл раствора 0,28 Х-ного о-фенантролина салянокислого и - после перемешивания 0,1 мл суспензии катионита КУ Далее поступают так же, как описано в примере 1, Найдено: 4,7+0,4 мкг Ге/л; относительное стандартное отклонение 0,09; относительная погрешность 6 Х (строка 5 таблицы). 50 55 чества КУв анализируемой пробе возрастает время фильтрования растворов через мембранный фильтр с размером пор 1 мкм. Для количеств КУ2; 4; 6; 8; 10 мкг/мл пробы время фильтрования составляет соответственно 2,5; 3,5; 6,0; 13,0;27,0 мин.С целью достижения максимальной чувствительности определения железа при наименьшем времени фильтрования была выбрана концентрация КУ0,5- 1,5 мг в 0,25 л пробы (2-6 мкг/мл пробы). При добавлении такого количества КУв анализируемый раствор в нем появляется слабая устойчивая муть, растворы имеют оптическую плотность А = 0,15 при Л= 500 нм и 1 = 5,0 см. Выбранного количества КУдостаточно для количественного сорбирования О, 125-5,0 мкг железа из пробы объемом 0,25 л.Чувствительность определения железа и экспрессность анализа также определяются выбором фильтрующего материала для выделения КУс сорбированным фенантролинатом железа (11). Предлагаемым методом в оптимальных условиях (дисперсность сорбента 1-10 мкм, количество - 4 мкг/мл пробы) проанализированы образцы воды, содержащей 5,0 мкг Ге/л. Фильтрование проводили через плотный бумажный фильтр (зеленая лента), мембранные ацетилцеллюлозные фильтры 9 2 и 7 и мембранные нитроцеллюлозные фильтры Р 4,5,6. В результате установлено, что бумажный фильтр не задерживает КУс сорбированным фенантролинатом железа (11), практически все железо проходит в фильтрат, т.е. бумажные фильтры (даже очень плотные) непригодны для концентрирования железа; ацетилцеллюлозные и нитроцеллюлозные мембранные фильтры с размером пор .(1,2-1,8),мкм полностью задерживают сорбент и позволяют концентрировать железо; нитроцеллкдозные фильтры с размером пор 3-5 мкм задерживают 70 Х железа и пропускают в фильтрат около ЗОХ. Поэтому при концентрировании фенантролината железа (11) необходимо использовать мембранные фильтры с размером пор ь(1,2-1,8) мкм, так как это обеспечивает количественное выделение железа в концентрат. Однако с уменьшением пор мембранного фильт 5 10 15 20 25 30 35 40 45 ра от (1,2-1,8) мкм (нитроцеллюлозный фильтр й 5) до (О, 15-0,25) мкм(ацетилцеллюлозный фильтр Ф 2) время фильтрования пробы возрастает от3 до 30 мин,П р и м е р 1. К 250 мл бидистиллированной воды, в которую введено0,25 мкг железа, что составляет1,0 мкг Ге/л, прибавляют 1,0 мл4 Х-ного раствора аскорбиновой кисло-,ты, 1,0 мл 0,28 Х-ного раствора о-фенантролина солянокислого и 0,2 млсуспензии катионита КУ(1,0 г катионита КУв Н+-форме по ГОСТ20298-74 очищают от железа по ГОСТ10896-78, увлажняют и растирают вагатовой ступке в течение 30 мин, затем переносят в полиэтиленовую емкость и разбавляют до 200 мл бидистиллятом. Перед использованием суспензию взбалтывают. 1 мл суспензиисодержит 5 мг катионита КУс дисперсностью 1-10 мкм) с содержаниемтвердой фазы 5 мг/мл. После прибавления каждого компонента растворперемешивают. Полученный чуть мутныйраствор фильтруют через мембранныйнитроцеллюлозный фильтр Р 5 под вакуумом, обеспечиваемым водоструйнымнасосом, и промывают 10-15 мл воды.Фильтр высушивают, измеряют интенсивность окрашивания пятна диаметрам 20 мм на компараторе цветаФКЦШ-М. Содержание железа определяют по градуировочному графику, построенному в координатах "41 - концентрация железа, мкг/л", где Л 1 - разность между максимальным и измеренным для данной пробы значениями отражения. В анализируемом растворенайдено: 0,9+О, 1 мкг Ге/л, относительное стандартное отклонение 0,09,погрешность 10 Х при п=5, Р=0,951539616 Результаты определения аелеза в виде фенантролината в присутствии разныхколичеств катианита КУс дисперсностью 1-10 мкм (п 5 Р 095) Концентрация катионита Кумкг/мл пробы оли 2,О вРеде ного Найдено Ре, огрешость,аелеза,мкг/л 2 мкг/л нос 7, Не обн, 0,5+0,1 0,161,1+0,2 0,142,3+01 0,04 5, 1+0,3 0,06 0,0+05 0,04 Не обн.0,4+0,1 1,1+0,2 2,2+О,З 52+05 о,з+о,Не обн.0,6+0,10 9+О 12,7+0,252 то 39,8+0,40,9+0,2 Не обн. 0,5+О, 1 0,9+0,2 2,4+0,2 4 7+О 4 105+05 0,25,0,5 о,з 0,09 006 0,11 0,03 О,7 Не обн.03+О 2 08+02 г 18 20 О,4 10 0,11 12 0,07 4 0,04 3 0,16 0 0,17 10 0;08 4 0,07 6 008 5 0,50 40 О 19 20 0,15 16 0,08 40 004 65 5, 10 1,2, 1+0,4 3,0+0,3 3,5+0,5 Визуальное сравнение лри диаметре окрашенного пятна 1 О мм Составитель В.Агинскийор А.Маковская ТехредИХоданич орректор Л,Пата раж 5 дписное аказ 212 осударственного комитета по изобретениям и открытиям .при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская набз д. 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгорода ул. Гагарина П р и м е р 3, Окрашивание мембраных фильтров хорошо воспроизводится в серии опытов; его интенсивность пропорциональна концентрации железа при содержании О, 125-5,0 мкг/в пробе. Это позволяет визуально сравнивать окраску полученных концентратов.Для визуального сравнения интенсивности окраски пятна концентрата и 10 градуировочной шкалы достаточно иметь окрашенное пятно диаметром 10 мм.Для получения пятна диаметром 10 мм объем пробы уменьшают в 4 раза, что сокращает расход реактивов и ускоряет проведение анализа.К 65 мл бидистиллята, в которыйвведено 0,065 мкг железа, что соответствует концентрации 1,0 мкг Ре/лз .прибавляют 0,25 мл 4%-ного раствора аскорбиновой кислоты, 0,25 мл 0,28%- ного раствора .о-фенантролина солянокислого и 0,1 мл суспензии катионита КУ. Смесь фильтруют через мембранный фильтр, закрепленный в держа теле с фильтрующей поверхностью диаметром 10 мм, промывают бидистиллятом, высушивают и сравнивают с градуировочной шкалой, Найдено 0,9++ 0,2 мкг/л; при п=5, Р=0,95 относительное стандартное отклонение О, 17,погрешность 10% (строка 7 таблицы). формула изобретенияСпособ определения железа в деионированной воде, включающий его восстановление до железа (11), переведение в окрашенный комплекс с ортофенантролином, сорбционное концентрирование комплекса железа (11) на катионите и измерение окраски концентрата, по которой судят о количестве железа, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения чувствительности и зкспрессности анализа, фенантролинат железа (11) концентрируют сорбцией на катионите с размером частиц 1"10 мкм при его содержании 2-6 мкг/мл и фильтрованием через мембранный фильтр с размером пор 1,2-1,8 мкм и окраску концентрата на фильтре измеряют денситометрированием.