Способ определения таллия в воде

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК А ГОСУД АРС ЕННЫЙ КОМИТЕТНИЯМ И ОТНРЬПИЯМ ПО ИЗОБРЕТЕПРИ ПЯТ АНИЕ И Ис БРЕТЕНИЯ и хиая хи 70. ние ме химии 13-23(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТАЛЛИЯ В ВОД (57) Изобретение относится к методам Изобретение относится к аналитической химии, в частности к методам определения таллия, и может быть использовано заводскими и научно-исследовательскими лабораториями для контроля содержания таллия в технологических процессах и в объектах окружающей среды.широкое применение таллия в самых разнообразных областях народного хозяйства и науки, высокая токсичность его соединений требуют высокочувствительных и надежных методов определения таллин в объектах сложного состава.При низкиханализируемыхды используютконцентрированмалорастворимьметаллов. ержаниях таллбах известныпредварителпутем соосаждсоединениями етои ноеениядруги 1(71) Институт коллоидной химимии воды им. А.В.Думанского.ЯО 17091 96 1)5 С 0.1 И 1/28, 31/О определения микроколичеств таллия иможет быть использовано для контроляего содержания в различных объектах,с целью повышения чувствительности иточности анализа. Сущность изобретения заключается в осаждении таллиявведением в пробу солянокислого гидроксиламина, затем фосфорно-вольфрамовой кислоты и бромистого тетраэтиламмония при молярном соотношении сталлием 50-150;200-900:3000-8000: 1соответственно и рН среды 0,5-2,5,полученный осадок растворяют в щелочном растворе и фотометрируют. Чувствительность анализа 0,1 мкг/л,2 табл. Наиболее простым из них является метод определения таллия, основанный на осаждении его гидроксида с гидроксидом марганца ИпО(ОН) . Этот способ реализуется следующим образом. К 1 л раствора, содержащего небольшие количества трехвалентного таллия, добавляют сульфат марганца, затем 10 капель ЗОБ-ной перекиси водорода и по каплям при перемешивании 2 М раствор гидроксида натрия до щелочной реакции. Раствор нагревают до 70 фС. Через час отделяют осадок от раствора, растворяют в кислоте и определяют содержание таллия. При концентрации 340 - 3400 мг/л (0,34 - 3,40 мг/мл) таллия (111) осаждается 99,5 - 1007. таллия с гидроксидом марганца.К недостаткам способа определения таллия следует отнести: низкую чувствительность определения таллия, чтовызвано высокой растворимостью егогидроксида, низкую избирательностьспособа, так как с гидроксидом марганца осаждаютсягидроксиды тяжелыхметаллов.Наиболее близким к изобретению яв-,ляется способ определения таллия, основанный па осаждении его сульфида ссульфидами ртути (11), меди (11),висмута (111), сурьмы (111),Способ реализуется следующим образом, В 25 мл О,ЗМ раствора соляноикислоты, содержащего 1 ф 10+Ы соли са"ответствуюцего тяжелого металла и2,96 мкг (118,4 мкг/л) таллия, про.пускают в течение 5 мин сероводород(50 - 60 пузырьков в 1 мин). Отделяют осадок и определяют в нем методоммеченых атомов с применением изотопаТ 1 количество соосажденнога тал,ааФЪлия. С сульфидом ртути (11), выделяется 94,8%, с сульфидом висмута (111)91,0%, с сульйидом сурьмы( (111)90,5% таллия, 251( недостаткам известного способаотносятф недостаточно низкая чувствительна:.ть определения, так как методэ 44 ек "ивен при осаждении таллия израстворов с довольно высокой ега кан-,30центрацией (120 мкг/л), низкая точность определения, обусловленная неполным аслздением таллия в виде сульфида, низкая экологичность способавследствие применения высокотоксичного реагента - сероводорода,Цель изобретения - повьпйение чувствительности и точности анализа,Лля достижения поставленной целипредложен способ определения таллияв водных растворах, состоящий в пред- "варительной обработке анализируемогораствора солянокислым гидроксиламинам (ГЛ) при малярном соотношенииталлии:ГЛ, равном 1;(50-150), осажде-нии таллия путем последовательноговведения Ьос 6 орно-вольфрамовой кислоты (ФВК) и тетраэтиламмония бромистого (ТЭАБ) при малярном соотношенииталлийФВКйТЭАБ, равном 1 й(200-900);(ЗООО) и рН среды 0,5 - 2,5, 50растворении осадка в щелочном растворе с последующим сЪатометрираваниемпо,ученного раствора.Отличительными признаками предложенн го способа являются. испольэаванне п качестве реагента фосфорновальйрамовой кислоты и тетраэтиламмания бромистого и предварительная обработка анализируемого раствора солянокислым гидроксиламином.В основу способа положен эффект количественнагоосаждения следовыхкали-честв таллия при последовательном введении в раствор ФВ 1( и ТЭАБ, Использование других гетерополикислат,напримерФосФорно-молибденовой, кремне-молибденовой,с близкими свойствами (способнастьк образованиюмалорастваимых соепинений с таллием (1), условия существоьания в растворах и т.д,) даже в присутствии ТЭЛБ не позволяет количественно осадить таллий иэ разбавленныхрастворов 1 мг/л). Не осаждаетсяталлий из разбавленных растворов ФВКи в отсутствие ТЭАБ.При этом только в случае сочетанияФВК с ТЭЛБ достигается высокая чувствительность определения. Замена ТЭАБсолями других четвертичных алкиламманийных оснований, например бромистыйтетрабутиламмоний, приводит к значительной потере таллия за счет плохойрастворимости образующихся осацков вцелачных растворах, что делает невозможным само определение.Высокая чувствительность определения таллия достигается талька при последовательном введении ФВК и ТЭАБ,П;:и другом порядке введения реагентов таллий количественно не осаждается из растворов,Установлено, что только в случаепредварительной обработки анализируемых растворов солчнокислым гидраксиламином реализуется (имеет место) высокая чувствительность и надежностьопределения таллия. Использованиедругих восстановителей, таких каксульйит натрия, аскорбиновая кислота,соли железа (11) и олова (11), осложняется процесс осаждения таллия побочными реакциями, такими как восстановление ФВК, образование более растворимых соединений таллия и т,д.,что приводит к неполному осаждениюиталлия иэ раствора.Заявляемые параметры способа: малярное соотношение таллий:ГА, равное1;(50-150), малярное соотношение таллий:ФВК,"ТЭАБ, равное 1:(200-900)::(3000-9000) и рН среды 0,5 - 2,5выбраны из условий, обеспечивающихколичественное осаждение следо-"вых количеств таллия изводных растворов, чта позволяет достигнуть чувствитель.1709196 ности и точности определения (табл. 1, примеры 1 - 18).Запредельное снижение концентрации солянокислого гидроксиламина нри 5 водит к неполному осаждению таллия вследствие неколичественного его восстановления. Так, при снижении соотношения таллий;ГА до 1:30 относительная ошибка определения таллия увеличивается до 217 (табл.1, пример 23), что делает способ не работоспособным, Увеличение соотношений таллий:ГА выше заявляемого также приводит к резкомуувеличению относительной ошибки определения таллия за счет неполного егоосаждения вследствие протекания конкурирующих процессов разрушения реагентов-осадителей. Увеличение этогосоотношения до 1." 180 сопровождаетсявозрастанием ошибки определения таллия до 9 Х (табл. 1, пример 24). На работоспособность способа олределяющее влияние оказывает молярное соотношение таллий;ФВК:ТЭАБ. При запредельном понижении содержания ФВК и сохранении других параметров в заявляемом интервале не достигается количественное осаждение таллия, что приводит к увеличению ошибки определения. Например, при соотношенииталлий:МК, равном 1;17 С, его относительная ошибка определения увеличивается до 11 (табл.1, пример 19). При запредельном повышении содержания 35 ФВЕ образуются осадки коллоидной структуры, которые невозможно количественно отделить от раствора, что приводит к высокой ошибке определения таллия - до 103 (табл. 1пример 20). 40Запредельное понижение соотношения таллий:ТЭАБ при сохранении всех Азотная кислотаСожянокислый гидроБромистый тетраэтиламмонийФосфорно-вольфрамоваякислота ксиламин "ч,д.а." ГОСТ 5456-65Гидроокись натрия "х.ч," ГОСТ 4328-66"х.ч.", ИРТУ 6-09-1481-641мовой кйсяоты и 0,13 г бромистого гтетраэтиламмония (молярное соотношение таллий:ФВКфТЭАБ = 1:500:5000).Через 10 мин образовавшийся осадокотделяют от раствора Фильтрованием,промывают .водой иа Фильтре и растворяют в 25 мл 0,2 М раствора гидроксиданатрия. В полученном растворе таллий П р и и е р. К 250 мл анализируемого раствора, содержащего 100 мкг/лталлия, вводят азотную кислоту до рН, равного 2,0, 0,13 мл 0,1 И раствора. солянокислого гидроксиламина (молярное соотношение таллий:ГА = 1: 100) и при перемешивании прибавляют 2,5 мл .2510М раствора Фосфорно-вольфраостдльцых параметров способа в заявляемых интервалах сопровождается неполным осаждением таллия и, следова- тельно, высокими ошибками определения. Так, при соотношении таллий; :ТЭАБ, равном 1:1500, относительная ошибка определения таллия составляет 127. (табл.1, пример 21).При соотношении таллий:ТЭАБ выше 1:8000 также не достигается количественное осаждение таллия вследствие заметного конкурирующего действия ТЭАБ по отношению к таллио. Это приводит к возрастанию относительной ошибки определения таллия до 1 В при увеличении этого соотношения до :10000 (табл." пример 22).проведение определения при рН 0,5 повышает ошибку определения таллия, так как вследствие частичного разложения ФВК не достигается количественное осаждение таллия (табл. 1, примеры 25, 26). При запредельном увеличе- нии рЙ раствора имеет место гидролиз таллия, что препятствует количественному переведению таллия в осадок с реагентами и относительная ошибка определения таллия повышается до 36- 46 при рН, равном 2,8 - 3,2 соответственно (табл. 1, примеры 27, 28).На э 4 ективность способа сущест" венное влияние оказывает порядок введения реагентов. При изменении порядка введения ФВК и ТЭАБ с сохранением всех параметров в заявляемых интервалах вследствие образования осадка ФВК с ТЭАБ, что препятствует количественному осаждению таллия,. ошибка его определения увеличивается до 393 (табл.1, пример 29).Характеристика реагентов, используемых в предлагаемом способе: 3ч." ГОСТ 4461-671709196 Таблица 1 и е е е Ш Е Режим обработки анализируемых растворов Найденоталлия,мкг/л Относительная ошибка,% Молярное соотноше- Молярное соотно- рНние Х 1."ФВК:ТЭЛБ шение Т 1".ГЛ 2,0103 1: 100 1:1001;100 1; 100 1:100 1:100 1: 1 ОО 1: 100 1:200:5000 1:300:5000 1 ф 500;5000 3,0 100 101 1,0 2,0 1:700:5000 2,0 1:900;5000 1:500:3000 1;500:ОООО 1:500:7000 2,0 103 6 7 8 101 2,0 103 7определяют атомно-эмиссионным методомв воздушно-ацетиленовом пламени.поГрезонансной линии 377,57 нм. Концентрация таллия в анализируемом растворесоставила 101 мкг/л, Относительнаяошибка определения таллия равна 1%(табл, 1, пример .3),Преимущества предлагаемого способа определения таллия по сравнению спрототипом отражены в табл. 2, гдепредставлены результаты определенияталлия при числе параллельных опытов,равном 5 и доверительной вероятности0,95. Определения.таллия проводили пометодике, описанной в примере конкретного определения. Как видно изданных табл, 2, предлагаемый способпозволяет надежно определять таллийпри его содержании в растворах домкг/л, так как относительная ошибкаопределения составляет 9,7%. Нижняяграница определяемых концентрацийталлия (0,1 мкг/л) ограничена ошибкойопределения, которая резко возрастаетпри дальнейшем понижении концентрацииталлия в растворах. При содержанииталлия 0,100 мкг/л относительнаясшиб.а его определения составляет32%, что допускается при определениимнкроколичеств таллия .на уровне ПДК(0,1 мкг/л) (табл. 2, пример 1).Верхняя граница определяемых концентраций таллия ограничена объемом образуюцегася осадка, При содержании таллия выше 10000 мкг/л образуются большие объект осадка, что затрудняет егоотделение и растворение для дальнейшего определения таллия. Кроме того,при высоких концентрациях таллия нет йеобходимости его предварительно концентрировать.По сравнению с прототипом предлагаемьп способ позволяет повысить чув.- ствительность определения таллия с120 до 0,1 мкг/л, т.е. в 120 раз приодинаковой точности определения.В силу высокой чувствительности ипростоты выполнения предлагаемый способ может быть использован для контроля его сОдержания в промьппленныхматериалах (рудах, технологическихрастворах, концентратах) и объектахокружающей среды (воды, почвы и т.д,)заводскими и научно-исследовательскими лабораториями,Кроме того, в силу высокой чувствительности предлагаемый способ позволяет определять таллий в растворахна уровне ПДК с допустимой точностью. Ф о р и у л а изобретенияСпособ определения таллия в воде,включающий его осаждение реагентом ипоследующую количественную регистрацию в осадке, о .т л и ч а ю щ и й "я тем,. что, с целью повышения чувствительности и точности анализа, впробу предварительно вводят солянокисльп гидроксиламин при молярном соотношении его и таллия 50-,150: 1; вкачестве реагента используют фосфорно-вольФрамовую кислоту и бромистыйтетраэтиламмоний, которые вводят последовательно при молярном соотношении с таллием 200"900:3000-8000: 1 ирН среды 0,5-2,5, полученньпЪ осадокрастворяют в щелочном растворе и ФоЛОтометрируют.10 1709196 Продолжение табл,1 Относительная ошибка,Е Пример Найденоталлия,мкг/л Режим обработки анализируемых растворов Молярное соотноше- Молярное соотно- рНние Т 1;ФВК:ТЭАБшение Т 1.ГА2,0 1:100 . 20 2,0 2,0 1: 120 2,0 2,0 98 2,0 98 1: 150 1: 100 1: 100 0,0 100 1,0 2,0 1: 100 1,5 102 3,0 103 1: 100 1:50 1,0 1:150 2,5 Запредельные значения 11,0 2,0 89 1990 2,0 12,0 88 89 2,0 21 22 11,0 2,0 21,0 2,0 9,0 2,0 91 18,0 82 0,1 26 27 8,0 1: 100 1:100 1:100 1:100 92 0,3 36,0 2,8 56 3,2 28 29 39,0 61 П р и м е ч а н и е; введено 100 мкг/л таллия, объем анализируемой пробы 250 мл. агаемый способ Пр 3:ТЭАБ = 1:500:5000, рН = 2,0. Составитель О. ТрохименкоРеактор И.Келемещ Техред А.Кравчук Корректор И. СамборскаяЗаказ 120 Тираж ПодписноеВНИИПи Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКЯТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101