Способ количественного определения алюминия и железа

(19) 1)5 6 01 М 30/90 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ИДЕТЕЛ ЬСТ К АВТОРСКОМ ия на( пособ определения микрония и железа в присутствии цинка и кадмия методом графии с люминесцентным фекту являетсяколичеств алюм микроколичестпиковой хромаокончанием. Н ются сло с многок ческой б ют. раст затем ее .высушиввают под развития вается 1 1(71) Ленинградский технологический институт им. Ленсовета.Плющева Л,Н. и др. Способ определения микроколичеств алюминия и железа. - Журнал аналитической химии, 1975, т,30, М 10, с.1943,(54) СПОСОБ КОЛИЧЕСТВЕННОГО ОПРЕ.ДЕЛЕНИЯ АЛЮМИНИЯ И ЖЕЛЕЗА (57) Изобретение относится к аналитиче-: ской химии, а именно к хроматографическоИзоб ской хими му опред присутств Изве разделен на бумаге подвижн тон:конце Недо что опред уколичест бует отд неселекти Наиб техническретение относится к аналитичеи, а именно к хроматографическоелейию алюминия и железа в ии ионов калия и натрия.стен способ хроматографического ия (отделения) железа и алюминия ватман М 1 или М 4. В качестве ой фазы используют смесь ацентрированная соляная кислота. статки способа заключаются в том, еление железа и алюминия полвенное, способ длительный, трееления железа от алюминия, вен, погрешность не менее 10, олее близким к изобретению по ой сущности и достигаемому эфму определению алюминия и железа. Целью изобретения является упрощение способа повышение чувствительности, селективности и точности определения; Для этого анализируемую пробу растворяют в воде и полученный раствор наносят капилляром на хроматографическую бумагу без. предварительной обработки и хроматографируют в потоке элюента в смеси вода:ацетон;2-метил-бутанол при обьемном соотношении компонентов (4,5-5,5):(1-2):1, Пики определяемых ионов проявляют 0,04-0,06;-ным спиртовым раствором 1-нитрозо-нафтола. По высоте образующихся пиков определяют содержание алюминия и железа в образце. Способ более чувствителен, менее длителен и позволяет определять алюминий и железо с меньшей погрешностью. 5 табл. статками известного способа являжность и длительность, связанная атной обработкой хроматографиумаги, Сначала бумагу пропитываором Иа 2 НР 04 и высушивают, обрабатывают раствором МцО 2 и ют на воздухе. Потом ее выдержи- прессом в течение 12-20 ч. После пиков хроматограмма обрабаты-ным раствором кверцитина, Вы 1714499соту светящихся пиков отмечают на хроматоскопе. Погрешность 10.Цель изобретения. - упрощение способа, повышение чувствительности, селективности и точности определения.Поставленная цель достигается тем, что анализируемую пробу растворяют в воде с последующим хроматографированием. полученного раствора, хроматографирование ведут в потоке элюента на неимпрегнированной хроматографической бумаге Гйс развитием хроматограммы в смеси вода:ацетон:2-метил-бутанол при объемном соотношении компонентов (4,5-5,5:1-2):1 с последующим проявлением бесцветных пиков алюминия и железа 0,04-0,060/-ным спиртовым раствором кобальтона (1-нитрозо-нафтол). Определяют содержание алюминия и железа по высоте окрашенных в разные цвета пиков.Хроматографирование на неимпрегнированной хроматографической бумаге значительно упрощает способ, так как отпадает надобность пропитки, сушки, выравнивания бумаги, т,е. предлагаемый способ требует в 20 раз меньше времени, чем известный.. Не происходит взаимодействия алюми ния и железа с проявителем, поэтому в ре-.зультате выбранных условий. минимальная определяемая концентрация (чувствительность предлагаемого способа) составляет 0,0075.мкг/проба, а в прототипе 0,03.мкг/проба, т.е. чувствительность предлагаемого способа в 3 раза выше, чем прототипа.Погрешность определения при предлагаемом способе при определении 0,150мкг/проба для алюминия 4,7 ф, а для железа 3,5 фб, т.е, точность предлагаемого способа более чем в 2 раза выше по сравнению с известным.Предлагаемый способ селективен, таккак примеси ионов калия и натрия не оказывают влияния на определение алюминия . и железа,.формирование и высота пиков алюминия и железа зависят от подвижной фазы.Оптимальная подвижная фаза содержит смесь вода:ацетон;2-метил-бутанол при объемном соотношении компонентов (4,5- 5,5):(1-2):1. При изменении соотношения компонентов подвижной фазы 4:2:1; 4;2,5:1; . 4:0,5:1;.4,5:2,5;1 или 6:0,5:1; 6;2,5:1; 6:1;1;5,5:0,5:1 высота пиков либо снижается, что увеличивает погрешность определения, либо пики определяемых ионов сильно вытягиваются, так что вершины пиков практически невозможно отметить. Для проявления пиков алюминия и железа применяют 0,04-0,06%-нцй раствор 1-нитрозо-нафтола, При уменьшенииконцентрации проявителя меньше 0,04,5 например 0,0357 пики определяемыхионов проявляются слабо и вершины пиковневозможно отметить. При увеличении концентрации больше 0,06, например0,0650, пики определяемых ионов сливают 10 ся с интенсивно окрашенным фоном бумагиСпособ осуществляют следующим образомХроматографическую бумагу Рйнарезают на прямоугольники размером 160 х 17015 мм; На расстоянии 5 мм от нижнего краяграфитоацм карандашом проводят линиюпогружения и параллельно ей на расстоянии 20 мм стартовую линию, На стартовуюлинию ставят точки - центры будущих пя 20 тен,Навеску смеси определяемых ионовалюминия и железа растворяют в воде, от-.бирают из полученного раствора капилляром аликвотную. часть, наносят ее на25 стартовую линию, опускают хроматограммудо линии погружения в кювету со смеСьЮвода:ацетон:2-метил 2-бутанол при объемном соотношении компонентов (4;5-5,5):(12);1. Подъем жидкой фазы способствует30 превращению пятна в пики, высоты которых.пропорциональны концентрации алюминияи железа в пробе, Высота подъема фронтадолжна быть на 20 мм выше высоты самых .высоких пиков, чтобы пики были четко сфор 35 мированй, Подъем жидкой фазы на болеевысоКий уровень не оказывает влияния на,точность определенияПосле подъема жидкой фазы бесцветные пики определяемых ионов проявляют 40 0,04-0,060-ным раствором 1-нитроэонафтола (нижний пик.железа окрашен в бурый цвет; верхний пик алюминия - в желтый цвет). Высоту проявленного пика измеряют от линии старта до вершины пика железа и 45 от вершины пика железа до вершины пикаалюминия с помощью циркуля и линейки, Точность измерения этого параметра +01 мм.По полученным данным, используя ме тод наименьших квадратов, строят градуировочный: график в координатах:. концентрация алюминий и железа:(мкг/проба) - высота пиков.(мм), по которому в дальнейшем определяют содержание алюминия 55 и железа в анализируемых образцах,П р и м е р 1. Для. построения градуировочного графика на стартовую линию хроматографической бумаги капилляром .емкостью 0.,0015 мл наносят 10 проб стан.вартнцх водных растворов с содержаниемсмеси ионов алюминия и железа 0,0075;0,060 0,110; 0,160 и 0,210 мкг/проба (по 2 пробы каждой концентрации). Хроматограмму высушивают на воздухе, опускают в . кювету со смесью вода:ацетон:2-метил- бутанол 5:1,5:1, После развития хроматограммы пики проявляют О,04-0,060-ным спиртовым раствором 1-нитрозо-нафтола. Измеряют высоты проявленных пиков алюминия и железа, строят градуировочный график. Результаты измерений и расчетов представлены в табл.1 и 2.П р и м е р 2. Для анализа промышленных образцов готовят раствор концентрации 0,04-0,10 мг/мл. Для этого навеску,15смеси ионов алюминия и железа растворяют в воде (в примере взята навеска 2,50 мг алюминия и 2,50 мг железа, концентрация раствора 0,10 мгмл, 0,150 мкг/проба). Нахроматографическую бумагу рядом с пройами, предназначенными для построения гра.дуировочного графика, капилляром емкостью.0,0015 мл наносят 3-5 проб исследуемого раствора смеси ионов алюминия и железа, Хроматограмму высушивают и опускают в кювету со смесью вода:ацетон:2-метил-бутанол (5:1,5:1), После развития хроматограммы пики проявляют 0,04- .0,06-ным спиртовым раствором 1-нитрозо-нафтола. Замеряют высоты пиков и посреднему значению высоты пиков.определяют содержание алюминия и железа в образце, пользуясь градуировочным графиком, рассчитанным по методу наименьших квадратовЭкспериментальные данные. приведены в табл,3 и 4.П р и м е р: 3, Для исследования влияния концентрации раствора проявителя на результат определения на стартовую. линиюнаносят капилляром (0,0015 мм) 3-5 проб , смеси ионов алюминия и железа (приготовление раствора по примеру 2) рядом с пробами, предназначенными для построения градуировочного графика. Хроматограммувысушивают на воздухе и погружают в смесь вода:ацетон.2-метил-бутанол (5:1,5:1). После развития хроматограммы пики проявляют 0,040 ь-ным спиртовым раствором 1-нитрозо+2-нафтола, Измеряютвысоты пиков, определяют алюминий и железо в образце, пользуясь градуировочным графиком, рассчитанным по методу наименьших квадратов. Содержание алюминияи железа составляет, соответственно 0,148и 0,151 мкг/проба.П р и и е р 4. Капилляром наносят 3-5 проб смеси ионов алюминия и железа анализируемого раствора рядом с пробами, предназначенными для построения градуи 2530404550 ровочного графика (приготовление анализируемого раствора по примеру 2). После развития хромато граммы в смесивода:ацетон:2-метил-бутанол (5:1.5:1) пики проявляют 0,060-ным спиртовым раствором 1-нитрозо-нафтола. Измеряютвысоту пиков и определяют содержаниеалюминия и железа, пользуясь рассчитанным. градуировочным графиком. Содержание алюминия составляет 0,150 мкг/проба,железа 0,148 мкг/и роба.П р и м е р. 5. На стартовую линиюхроматографической бумаги капилляромнаносят 3-5 проб исследуемого растворасмеси ионов алюминия и железа рядом спробами, предназначенными для построения градуировочного графика (приготовление раствора по примеру 2). После развитияхроматограммы в.смеси вода.ацетон:2-метил-бутанол пики проявляют 0,05-нымспиртовым раствором 1-нитрозо-нафтола,Определяют содержание алюминия и железа, пользуясь рассчитанным градуировочным графиком, Содержание алюминия ижелеза составляет соответственно 0,152 и0,150 мкг/и роба.П р и м е р 6. Наносят 3-5 проб исследуемого раствора смеси ионов алюминия ижелеза (приготовление раствора по приме- .ру 2), Элюируют в смеси вода:ацетон:2-метил-бутанол (5:1,5:1). Пики проявляют0,035%-ным спиртовым раствором 1-нитрозо-нафтола, пики плохо видны. Вершиныпиков невозможно отметить.П р и м е р 7, Капилляром наносят 3-5проб анализируемого раствора смесиионов алюминия и железа (приготовлениераствора по примеру 2). После хроматографирования в потоке элюента вода:ацетон:2-метил-бутанол пики проявляют0,0650-ным спиртовым раствором 1-нитрозо-нафтола. Пики определяемыхионов не видны из-эа интенсивно окрашенного фона бумаги,Результаты определения влияния соотношения компонентов подвижной фазыприведены в табл,5.П р и м е р 8. Для исследования влиянияиона натрия на результат анализа готовят .раствор с содержанием смеси ионов алюминия, железа и натрия, равным 1;1:1 (в примере взята навеска, содержащая, мг;алюминий 2,50; железо 2,50; натрий 2,50),Навеску растворяют в воде в мерной колбеи доводят до 25 мл водой. На стартовуюлинию капилляром наносят 3-5 проб смесиионов алюминия и железа (приготовлениераствора по примеру 2) и 3-5 проб растворасмеси ионов алюминия, железа и натрия.После хроматографирования в потоке элюента в смеси вода:ацетон:2"метил-бутанол (5:1,5:1) пики проявляют 0,04-0,06 ь-ным раствором 1-нитрозо-нафтола. Хроматограмму высушивают,. измеряют высоты пиков, По средним значениям высоты пиков 5 определяют содержание алюминия и железа, пользуясь рассчитанным градуировочным графиком. Средние высоты пиков алюминия и железа, а также алюминия, железа и натрия равны 8,2 и 8,4 мм для алюми ния, 11,7 и 11,6 мм для железа, что соответствует содержанию 0,148 и 0,152 мкг/проба для алюминия, 0,151 и 0,150 мкг/проба для железа, Погрешность определения не превышает для алюминия 4,70 ь, 15 для железа 3,5, т.е, ион натрия не оказывает влияния на определение алюминия и железа,П р и м е р 9, Для исследования влияния иона калия на результат анализа готовят 20 раствор с содеожанием смеси ионов алюминия, железа и калия, равным 1:1:1 (в примере взята навеска, содержащая, мг: алюминий 2,50; железо 2,50; калий 2,50). Навеску растворяют в 25 мл воды в мерной 25 колбе на 25 мл; На линию старта капилля-. ром наносят 3-5 проб раствора смеси ионов алюминия и железа (приготовление раствора по примеру 2) и 3-5 проб раствора смеси ионов алюминия, железа и калия. После хро матографирования в потоке элюента в смеси вода:ацетон:2-метил-бутанол (5;1,5:1) пики проявляют 0,05-ным спиртовым раствором 1-нитрозо-.2-нафтола. По средним значениям высоты пиков определяют со держание алюминия и железа, .пользуясь рассчитанным градуировочным графиком. Средние высоты пиков смеси алюминия и железа, а также смеси алюминия, железа и калия равны 8,3 и 8,4 мм для алюминия, 11,5 40 м 11,6 мм для железа, что соответствует содержанию 0,150 и 0,152 мкг/проба для алюминия, 0,148 и 0,150 мкг/проба для железа, Погрешность определения не превышает для алюминия 4,7, а для железа 3,5 ф, т.е. ион калия не оказывает влияния на результат определения алюминия и железа,Предлагаемый способ отличается достаточной зкспрессностью, при известном способе на обработку хроматографической бумаги, сушку, выравнивание под прессом затрачивается 12-20 ч. а при предлагаемом хроматографическая бумага не обрабатывается; Чувствйтельность предлагаемого способа в 3 раза выше прототипа, Минимальная определяемая концентрация 0,0075 мкг, что позволяет использовать способ для определения микроконцентраций алюминия и железа, Относительная погрешность определения 0,180 мкг алюминия и железа при известном способе 100/О, а при предлагаемом при определении 0,150 мкг алюминия и железа соответственно 4,7 и 3,50 . Способ не требует сложного аппаратурного оформления и особенно удобен при серийных определениях алюминия и железа в присутствии сопутствующих ионов натрия и калия.Формула изобретенияСпособ количественного определения алюминия и железа, включающий растворение анализируемой пробы, нанесение полученного раствора на хроматографическую бумагу. хроматографирование в потоке злюента, обработку хроматограммы проявителем и оценку содержания алюминия и железа по высоте проявленных пиков, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения способа, повышения чувствительности, селективности и точности определения, в качестве злюента используют смесь вода:ацетон,2-метил-бутанол при объемном соотношении компонентов (4,5-5,5):(1-2):1 и в качестве проявителя используют 0,04- 0,06 Д-ный раствор 1-нитрозо-нафтола в зтиловом спирте,Таблица.Талица 2 аблица Табл и Т а вае ав ЮЮЮ юев ееее в е е е ние иле еюве ею ее еве е е ев е ее ее Ю ю4;о,4:1;14:1,5;4.2:1 8 25 2 5;1 35 3,5 3,5 21 4,4,4 4 35 3,5 35 е бъемное соотношеода.г ацетон; 2" мет2 бутайолее ю е ю ю е е ев е е ю 4 5:0 5:1.4,5:1;14 5:2:14,5: 1,5:14,5:2,5:15:0,5;.5:11е 5 гФ,5 га5:2:1. 5:2,5:15,5:0,5: носительная погрешеа ть определения Е,4 Апюминий. Ц 11) .Железо (11 Пики определяемых ионовсильно вытянуты, вершиныпиков невозможно отметить1714499ВФВ Объемюе соотношениевода: ацетон: 2-метил-бутанол Относительная погрешность определения Е,Ф Алюминий Ц 11) Железо (111)47 3,54,74,7Пики определяемых ионоввытянуты и размыты, вершиныпиков невозможно отметитьПики определяемых ионоввытянуты и размыты, вершиныпиков невозможно отметить5,5:1:1 в 5 15 5,5:2;1 5,5:2,5: 1 бй 0,5: 1 6:1:1 6:1 Б:16:2:16:2 5:1Пики определяемых ионоввытянуты и рызмыты, вершиныпиков невозможно отметить Составитель Л.Леонтьева Редактор О.Юрковецкая Техред М.Моргентал Корректор Э.ЛончаковаПроизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Заказ 689 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5