resumen
gel de sílice modificado secuencialmente con polihexametileno guanidina y pirocatequina-3,5-ácido disulfónico (Tiron) para la separación por sorción y determinación de Fe(III) y Fe(II). Se encontró que la extracción cuantitativa de Fe (III) y su separación de Fe(II) se alcanzaron a pH 2.5–4.0, mientras que la extracción cuantitativa de Fe(II) se observó a pH 6.0–7.5., Una señal intensiva con , que es característica de Fe(III), apareció en los espectros EPR de los sorbentes después de la sorción de Fe(II) y Fe(III). Durante la interacción entre Fe (II) y Tiron, fijado en la superficie sorbente, se produjo su oxidación hasta Fe(III). Los complejos rojo-lila de la composición FeL3 se formaron en la superficie sorbente durante la sorción, independientemente del nivel inicial de oxidación del hierro. El espectro de reflectancia difusa de complejos de superficie exhibió banda ancha con máximos ligeramente expresados a 480 y 510 nm., Se desarrollaron procedimientos para la separación y determinación fotométrica de Fe(III) y Fe(II) en la presencia conjunta y la determinación del contenido total de Fe como Fe(II) en aguas residuales y naturales. El límite de detección para el hierro fue de 0,05 µg por 0,100 g de sorbente. El gráfico de calibración fue lineal hasta 20,0 µg de Fe por 0,100 g de sorbente. El RSD en la determinación de más de 0,2 µg de Fe fue menor de 0,06.
1., Introducción
la especiación de elementos, incluida la determinación de varios estados de oxidación de los elementos, en objetos ambientales es un desafío importante de la química analítica. El hierro se refiere a los metales bioactivos y desempeña un papel biológico importante en las plantas, los animales y los seres humanos. Las aguas naturales contienen hierro en los estados de oxidación +2 y + 3, y el contenido de Fe(III) es mucho mayor que el contenido de Fe(II).
los métodos fotométricos de análisis son los métodos más utilizados para la determinación del hierro en varios estados de oxidación ; son altamente sensibles y selectivos., Los reactivos orgánicos utilizados en métodos fotométricos forman compuestos complejos con Fe (III) o Fe(II). Los reactivos orgánicos más conocidos para la determinación fotométrica de Fe(II) son las bases n-heterocíclicas: 1,10-fenantrolina y 2,2′-dipiridilo . El ácido sulfosalicílico y el Tiron son los reactivos fotométricos más utilizados para la determinación de Fe(III).
algunos reactivos-derivados de la di-2-piridil cetona hidrazona: se sabe que la di-2-piridil cetona benzoilhidrazona y la di-2-piridil cetona saliciloilhidrazona forman compuestos complejos con Fe(II) y Fe(III)., La detección de Fe (II) se lleva a cabo en una longitud de onda, y luego se utiliza la otra longitud de onda para determinar el contenido total de hierro; el contenido de Fe(III) se calcula como una diferencia entre el contenido total de hierro y el contenido de Fe(II).
los siguientes enfoques se utilizan para la determinación fotométrica de Fe(II) y Fe(III) en una muestra.
el primero se basa en la aplicación de los reactivos que forman compuestos complejos con Fe(II) o Fe(III)., En este caso, si se aplica el reactivo que forma complejos con Fe (II), la concentración de Fe(III) se calcula como una diferencia entre el hierro total (después de la reducción de Fe(III) A Fe(II) utilizando ácido ascórbico, hidroxilamina o minicolumna reductora) y el contenido de Fe(II). Si se aplica el reactivo que forma complejos con Fe (III), la concentración de Fe(II) se calcula como una diferencia entre el hierro total (después de la oxidación de Fe(II) a Fe(III) utilizando peróxido de hidrógeno) y el contenido de Fe(III).,
el segundo enfoque se basa en la aplicación de dos reactivos quelantes, uno de los cuales es selectivo al Fe(II) y el otro es selectivo al Fe(III). Por ejemplo, se propuso un sistema de inyección secuencial espectrofotométrico para la determinación simultánea de Fe(II) y Fe(III) basado en la introducción de reactivos (1,10-fenantrolina y ácido sulfosalicílico) en un flujo de muestras. La posterior introducción de EDTA en una corriente resultó en la descomposición del compuesto Fe(III) con ácido sulfosalicílico y se midió la absorción del compuesto Fe(II) con 1,10-fenantrolina ., El Fe (III) y el Fe(II) se separaron mediante cromatografía iónica de microcolumna de sílice y se determinaron mediante complejación con ácido salicílico y 1,10-fenantrolina, respectivamente . Se aplicó electroforesis de zona capilar para la determinación simultánea de hierro(II) y hierro (III) selectivamente complejados con ácido 1,10-fenantrolina y transciclohexano-1,2-diaminetetraacético .
el tercer enfoque se basa en diferentes características ópticas o diferentes tasas de formación de complejos coloreados de Fe(II) y Fe(III) con algunos reactivos orgánicos, por ejemplo, ácido gálico o Tiron .,
Los reactivos orgánicos se utilizan en la combinación de varios métodos de separación y determinación de Fe(II) y Fe(III). El sistema de inyección de flujo múltiple de dos líneas con detección optoelectroquímica se utilizó para la determinación separada de Fe (II) y Fe(III). El Fe (III) se determinó mediante el método fotométrico como compuesto complejo con ácido sulfosalicílico, y el Fe(II) se determinó mediante el método electroquímico. Se sugirió el método de determinación separada de Fe(II) y Fe(III) mediante espectroscopia de absorción atómica., El método se basa en la separación por sorción del Fe(II) como su complejo con ferrozina en una columna de sílice modificada con C18 y la determinación de absorción atómica directa del Fe(III) en solución pasada a través de la columna; luego, el Fe(II) se determinó en eluato después de la desorción del complejo hierro(II)-ferrozina utilizando espectroscopia de absorción atómica .
El método fotométrico se utiliza en el acoplamiento con la preconcentración de sorción con el fin de mejorar su sensibilidad y selectividad. El hierro puede determinarse directamente en la fase sorbente o en la solución después de la desorción ., Se sugieren sorbentes basados en resinas de intercambio iónico , matrices de polimetacrilato , sílice , celulosa y naftaleno.
se prefieren sorbentes incoloros para la determinación fotométrica de Fe(III) y Fe(II). Desde este punto de vista, los sorbentes a base de sílice modificados con reactivos orgánicos incoloros que pueden formar complejos de color con iones de hierro son muy prometedores. Ejemplos de tales reactivos incluyen el Tiron (ácido 4,5-dihidroxibenceno-1,3-disulfónico), que forma compuestos complejos coloreados con Fe(III).,
Se estudió la sorción de complejos de Fe(III) con Tiron a partir de soluciones acuosas utilizando resina de intercambio iónico AV-17 . Fe (III) forma complejo con Tiron en solución a pH de 3.5–9.0 y Fe(II) – a pH de 6.0–9.0; este fenómeno se utilizó para la determinación fotométrica de sorción de Fe(III) a pH de 3.5, y el contenido total de Fe(II) y Fe(III) se determinó a pH de 6-9.
en el presente trabajo se sugirió el gel de sílice modificado secuencialmente con polihexametileno guanidina y Tiron para la separación por sorción y la determinación fotométrica por sorción de Fe(III) y Fe(II)., Se elaboraron procedimientos para la determinación fotométrica por separado de Fe(III) y Fe(II) a partir de una muestra de agua y métodos fotométricos y de ensayo de sorción para la determinación del contenido total de hierro como Fe(II) en aguas naturales.
2. Experimental
2.1. Reactivos y productos químicos
Todos los reactivos eran de grado analítico. Para la preparación de las soluciones se utilizó agua desionizada.
se prepararon soluciones patrón madre de Fe(III) y Fe(II) (100 mg L−1) disolviendo FeSO4 y Fe2(SO4)3 en 0,1 M H2SO4., Las soluciones de trabajo con concentraciones más bajas se prepararon mediante dilución de la solución madre con agua desionizada inmediatamente antes de su uso.
El gel de sílice Silokhrom S–120 (fracción de 0.1−0.2 mm, Área de superficie específica ~120 m2 g-1, y diámetro promedio de poro ~45 nm) se utilizó como matriz para la síntesis de sorbentes.
La solución madre de clorhidrato de guanidina de polihexametileno (PHMG) (solución al 7,5% P/P) Se Preparó disolviendo la porción ponderada del reactivo BIOPAG-D (Instituto de problemas Ecotecnológicos, Moscú, Federación de Rusia) en agua desionizada.
a 0.,La solución madre de Tiron de 016 M Se Preparó disolviendo la porción ponderada con precisión del reactivo en agua desionizada. Las soluciones con concentraciones más bajas se prepararon por dilución de la solución inicial con agua desionizada.
2.2. Los aparatos
espectros de reflectancia difusa (DRS) en el rango de 380-720 nm se registraron utilizando el Espectrofotocolorímetro Pulsar (Himavtomatika, Rusia). Los espectros se trazaron contra coordenadas calculadas usando la función Kubelka-Munk; es decir, es longitud de onda (nm), donde es coeficiente de reflectancia difusa.,
Los espectros UV-Vis y la absorbancia se registraron utilizando el espectrofotómetro Cary 100 (Varian, Australia). El espectrómetro de emisión óptica de plasma acoplado inductivamente Optima 5300dv (Perkin-Elmer, EE. UU.) Se utilizó para determinar la concentración de iones metálicos en soluciones. Los espectros EPR fueron grabados con un instrumento Elexsys E-580 (Bruker, Alemania). Las mediciones de pH se realizaron con un medidor de pH SevenEasy S20 (Mettler-Toledo, Suiza).
La bomba peristáltica Masterflex L / S (Thermo Fisher Scientific, USA) se utilizó para bombear soluciones a través de una minicolumna con un sorbente.
2.3., Síntesis del sorbente SiO2-PHMG-Tiron
el sorbente SiO2-PHMG fue sintetizado de acuerdo con el procedimiento descrito en el artículo . Se colocaron porciones ponderadas de SiO2-PHMG (0.100 g) en tubos de ensayo con tapones molidos, se agregaron 10 mL de solución de Tiron de la concentración adecuada y se agitó el tubo durante 5 min. El sorbente SiO2-PHMG-Tiron resultante se separó de la solución mediante decantación y se lavó dos veces con agua desionizada., La extracción de Tiron se determinó mediante el análisis fotométrico de la fase acuosa en la banda de absorción de los reactivos nm (рН 1-7) y nm (рН > 8).
2.4. Preconcentración de Fe (II) y Fe(III) por SiO2-PHMG-Tiron
en el experimento por lotes se colocó una solución de Fe(II) o Fe(III) en un tubo de ensayo graduado con un tapón de tierra; 1,0 mL de 0.,Se agregó una solución de hidroxilamina de 1 M(en el experimento de sorción Fe (II)); se agregó una solución tampón NaOH, acética (pH 4-6) o cloruro de amonio (pH > 7) para ajustar el pH requerido; y se agregó agua a un volumen total de 10,0 mL. Se añadió una masa sorbente de SiO2-PHMG-Tiron de 0.100 g; el tubo se detuvo y se agitó durante 1-30 minutos. La solución se decantó, el sorbente se trasladó a la célula fluoroplástica y se midió el coeficiente de reflectancia difusa., La distribución del hierro se controló mediante el análisis de la fase acuosa mediante espectroscopia de emisión óptica de plasma acoplado inductivamente (ICP-OES).
en la Figura 1 se muestra un diagrama esquemático del sistema de análisis de flujo. Dos minicolumns (diámetro interior 3 mm, Altura 50 mm) (1, 2) cada uno lleno de 0.100 g de sorbente SiO2-PHMG-Tiron se conectaron secuencialmente uno tras otro a través de una junta en T (3). Se bombeó una solución (20 mL) a pH 3 que contenía 1,0–5,0 µg Fe(II) y 1,0–5,0 µg Fe(III) en diversas proporciones a través de la primera minicolumna (1) a un caudal de 0,5 mL min−1 Utilizando una bomba peristáltica (4)., La solución tampón acético con pH 6,2 se introdujo continuamente a través de la junta en T (3). La solución resultante se bombeó a través de la segunda minicolumna (2). El Fe (III) fue absorbido en la primera minicolumna a pH 3.0, mientras que el Fe(II) fue pasado a través de la primera minicolumna (1) y extraído cuantitativamente en la segunda (2) a pH 6.2.
3. Resultados y Discusión
3.1. Fijación de Tiron en la superficie de SiO2-PHMG
la recuperación máxima (≥98%) de Tiron a partir de una solución de 0,16 mM L−1 por sorbente de SiO2-PHMG se alcanzó a un pH de 3,0–7,5 (Figura 2, curva (1))., El tiempo de consecución del equilibrio de sorción fue inferior a 5 min. La fijación de Tiron en la superficie de SiO2-PHMG ocurre debido a la interacción entre los grupos sulfónicos desprotonados del reactivo y los grupos aminos cargados positivamente de PHMG. Esta suposición se confirmó comparando las curvas de recuperación de Tiron y su análogo—catecol no sulfonado versus pH. a diferencia de Tiron, la recuperación de catecol por sorbente SiO2-PHMG (Figura 2, curva (2)) en el rango de pH de 2-7 no superó el 1-3%.
la capacidad máxima de sorción de SiO2-PHMG para Tiron fue de 69 µmol g−1 a pH 3,0 y 33 µmol g-1 a pH 6.,0 (Figura 3, curvas (1), (2)). La diferencia en las capacidades de sorción está relacionada con el hecho de que a pH 3 la sorción de Tiron procede debido a la interacción electrostática entre grupos sulfónicos del reactivo y grupos Aminos de PHMG fijados en la superficie de sílice; en este caso la molécula de Tiron está dispuesta perpendicularmente a la superficie de sorbente [Esquema 1 (a)]. A pH 6.,0 La fijación de Tiron ocurre debido a la interacción electrostática de los grupos sulfónicos del reactivo con los grupos Aminos de PHMG y la interacción de los grupos hidroxilos desprotonados del reactivo (р = 7,7) con los grupos Aminos de PHMG, lo que resulta en una disposición paralela de las moléculas de Tiron a la superficie del sorbente (Esquema 1(b)).
esta suposición se confirma por el hecho de que durante el tratamiento secuencial de SiO2-PHMG con soluciones de Tiron primero a pH 6,0 y luego a pH 3,0 se produjo una adsorción adicional, y la capacidad total de sorción para Tiron fue de 69 µM g−1 (Figura 3, curva (3)). Este valor coincide con la capacidad de sorción del sorbente obtenido a pH 3,0. Al pasar de pH 6.0 a pH 3.,0 los cambios en la disposición de Tiron proceden de paralelo a perpendicular contra la superficie sorbente; este proceso conduce a la liberación de asientos (grupos Aminos de PHMG) para la fijación adicional de moléculas de Tiron.
El tratamiento del sorbente SiO2-PHMG-Tiron obtenido a pH 3,0 con soluciones a pH 6,0 no condujo a la desorción del reactivo. Esto fue confirmado por la ausencia de características para las bandas de absorción de Tiron en la solución.
Por lo tanto, para el sorbente con una concentración máxima de superficie de Tiron debe ser sintetizado a pH 3.0.
La fijación de Tiron en la superficie SiO2-PHMG es lo suficientemente fuerte., La desorción cuantitativa de Tiron se logra en HCl de 2 M o en soluciones altamente Salinas (≥50 g L-1 de NaCl); esto confirma indirectamente el mecanismo electrostático de fijación.
3.2. Sorción de Fe(III) O Fe(II) por SiO2-PHMG-Tiron en el modo por lotes
La capacidad de sorción de Fe(III) determinada a partir de la sección horizontal de las isotermas de sorción del sorbente de SiO2-PHMG-Tiron con la concentración superficial de Tiron 33 µmol g−1 y 9,2 µmol g−1 fue de 12 µmol g−1 y 3,6 µmol g−1, respectivamente [Figura 5, curvas (1), (2))., Se obtuvieron valores similares de capacidad de sorción del sorbente SiO2-PHMG-Tiron para Fe(II) (Figura 5, curvas (3), (4)). Los datos indican que durante los complejos de sorción Fe(III) y Fe(II) con la relación Fe : Tiron ~ 1 : 3 se forman principalmente en la superficie de los sorbentes con diferente concentración superficial de Tiron.
después de comparar los máximos en los DRS de los complejos de superficie de Fe (III) con los máximos de sus Espectros de absorción en soluciones acuosas, se podría suponer que los complejos de Fe(III) con Tiron con la composición FeL3 se forman principalmente en la superficie del sorbente SiO2-PHMG-Tiron. El complejo FeL3 se forma a los valores de pH que son característicos para la formación de complejos fel y FeL2 en soluciones porque la superficie SiO2-PHMG promueve una coordinación adicional de los complejos de superficie fel y FeL2 con moléculas de Tiron.,
se observó un cambio Similar de la formación del complejo FeL3 en el área ácida con un rango de pH gastado de su formación de hasta 4-8 durante la interacción de Fe (III) con Tiron en la superficie de la resina de intercambio de aniones Amberlyst a-27 .
durante la sorción de Fe(II) en el rango de pH de 6.0–7.5 tanto en presencia como en ausencia de 0.001–0.1 М solución de hidroxilamina, la superficie del sorbente SiO2-PHMG-Tiron adquirió un color rojo-lila. Los DRS del sorbente después de la sorción de Fe (II) a partir de soluciones con pH 6,0–7,5 fueron idénticos a los DRS del sorbente después de la sorción de Fe(III) a pH 2,5–4.,0 y había expresado ligeramente máximos a 480 y 510 nm (Figura 6, espectro (2)).
Las intensidades de las bandas en DRS de los sorbentes después de la sorción de Fe (III) y Fe(II) fueron iguales, lo que es evidencia de la identidad de la composición de los complejos de superficie.
la intensidad máxima del color sorbente se observó en el rango de pH coincidiendo con los rangos de pH de la extracción cuantitativa de Fe(III) y Fe(II) (Figura 4, curvas (3), (4)).
3.3., Estudio de complejos de Fe(III) con Tiron en la superficie del sorbente de SiO2-PHNG-Tiron y en soluciones acuosas utilizando EPR
para determinar el estado de oxidación del hierro en sus complejos con Tiron utilizando el método EPR a 77 K se estudiaron los siguientes objetos:(I)sorbentes de SiO2-PHMG-Tiron después de la sorción de Fe(III) y Fe(II) a varios valores de pH;(II)soluciones después de la mezcla de soluciones de Fe(III) y Fe(II) con Tiron a varios pH valores.,
en la región de campo bajo de los espectros EPR del sorbente SiO2-PHMG-Tiron después de la sorción de Fe(III) y Fe(II) se observó una señal intensiva con (Figura 7, curvas (1), (2)). Se observó una señal EPR Similar para los complejos Fe (III) con desferrioxamina . Los espectros EPR de SiO2-PHMG-Tiron después de la sorción de Fe(III) y Fe(II) en condiciones óptimas fueron idénticos, lo que es una evidencia del Estado de oxidación del hierro dentro del complejo superficial +3. Sobre la base de los datos de EPR se puede concluir que durante la interacción de Fe(II) con Tiron a pH 6,0–7.,5 en la superficie de SiO2-PHMG-Tiron se oxida hasta Fe (III).
aunque Fe (III) se complemente con Tiron de diferente composición (Fe: Tiron = 1 : 1, 1 : 2, 1 : 3) se forman en solución a diferentes valores de pH, los espectros EPR de las soluciones después de mezclar Fe (III) y soluciones de Tiron (Figura 7, curva (3)) en el rango de pH de 3.0–9.0 son idénticos entre sí y a los espectros EPR de los complejos de Fe(III), que se forman en la superficie del sorbente SiO2-PHMG-Tiron y se caracterizan por una señal EPR intensiva con . Espectros EPR de las soluciones después de mezclar Soluciones de Fe (II) y Tiron a pH 6,0–9.,0 también se caracterizan por una señal intensiva con (Figura 7, curva (4)). La forma de los espectros y las intensidades de las señales EPR son idénticas para las soluciones obtenidas mezclando las mismas concentraciones de Fe(III) o Fe(II) con Tiron. Incluso en presencia de 0.001-0.1 m hidroxilamina en la solución Fe (II) formado complejo con Tiron a pH 6.0–7.5 tener señal intensiva con en el espectro EPR. La identidad de los espectros de ESR en este caso indica que la hidroxilamina no previene la oxidación del hierro (II) durante la complejación con Tiron a pH 6.0–7.5.,
Por lo tanto, de los datos de EPR se puede concluir que durante la interacción de Fe(II) con Tiron tanto en solución como en la superficie del sorbente se oxida a Fe(III). Tanto disuelto en oxígeno de agua como el reactivo en sí puede ser un oxidante de Fe(II) . La tasa de oxidación de Fe(II) aumenta con el aumento del grado de saturación de la solución con oxígeno a pH > 5 en presencia de iones acetato; que coincide con el área de su extracción cuantitativa por SiO2-PHMG-Tiron.,
la identidad de los espectros EPR del sorbente SiO2-PHMG-Tiron después de la sorción de Fe(III) y Fe(II) es la evidencia del nivel de oxidación del hierro dentro del complejo superficial +3; y la identidad del color y DRS de los complejos de Fe(III) en la superficie del sorbente SiO2-PHMG-Tiron es la evidencia de la composición idéntica de los complejos superficiales.
3.4., Sorción-determinación fotométrica de Fe (III) y Fe(II) utilizando SiO2-PHMG-Tiron
a medida que aumentaba el contenido de hierro en la superficie del sorbente, aumentaba proporcionalmente la intensidad del color del sorbente; y la forma del DRS y la posición de sus máximos no dependían de la concentración de hierro. La formación de complejos de colores intensos en la superficie de SiO2-PHMG-Tiron se utilizó para el desarrollo de los siguientes procedimientos:(I)sorción-determinación fotométrica de Fe(III) y Fe(II)(II)sorción-determinación fotométrica de hierro total en aguas naturales.,
las características analíticas del método desarrollado, como el límite de detección, el rango lineal y el coeficiente de correlación, se obtuvieron mediante el procesamiento de soluciones estándar en condiciones óptimas. Se obtuvo un gráfico de calibración lineal para la determinación del hierro (II) bajo las condiciones experimentales propuestas. Las ecuaciones de calibración en coordenadas, donde está el contenido de hierro (µg por 0,100 g del sorbente), fueron las siguientes:(i) () para la sorción de Fe(II).II) () para la sorción de Fe III).
el límite de detección para la determinación del hierro calculado con el criterio 3s fue de 0,05 µg por 0.,100 g del sorbente. Los gráficos de calibración fueron lineales hasta 20,0 µg de Fe por 0,100 g de sorbente. La desviación estándar relativa (RSD = () × 100%) en la determinación de más de 0,2 µg de Fe por 0,100 g de sorbente fue inferior al 6,2% (Tabla 1). Los límites de detección, el rango de linealidad de los gráficos de calibración y el RSD son independientes del nivel inicial de oxidación del hierro.
el sorbente SiO2-PHMG-Tiron se caracteriza por una buena cinética., A medida que la relación volumen de solución a la masa sorbente ( : ) aumenta de 102 a 103, y el tiempo de logro del equilibrio de sorción no superó los 10 min. Un aumento del volumen de solución de 10 a 100 mL (utilizando 0,100 g del sorbente) conduce a una disminución del límite de detección relativo de 5 ng mL−1 a 0,5 ng mL−1.
3.5. Se prepararon efectos de iones potencialmente interferentes
soluciones que contienen Fe(II) o Fe(III) (0,1 µg mL−1) y otros iones y se aplicó el procedimiento desarrollado para determinar la selectividad del sorbente.,
la selectividad de la determinación de Fe(III) es mayor en comparación con la determinación de Fe(II) porque la complejación de Fe(III) con Tiron ocurre en un área más ácida, donde no se produce interacción con otros iones metálicos (formando complejos a pH > 4) con Tiron .
3.6., Separación por sorción y determinación de Fe(III) y Fe(II)
dependencia de Fe(II) y Fe(III) extracción cuantitativa por sorbente SiO2-PHMG-Tiron versus pH y formación de complejos de superficie de Fe(III) de color intenso se utilizó para el aislamiento secuencial por sorción y determinación separada de Fe(III) y Fe(II) a partir de una muestra de la solución.
durante la sorción en el modo por lotes, el contenido de Fe(III) se encontró casi 1,5 veces mayor que el agregado y el contenido de Fe(II) 1,5 veces menor que el agregado. Pero el contenido total de Fe (III) y Fe(II) era igual a cuando se agregaron., Los resultados sobreestimados de la determinación de Fe(III) y los resultados subestimados de la determinación de Fe(II) se explican por la saturación de la solución por oxígeno atmosférico durante la agitación intensiva a pH 3, las condiciones óptimas para la extracción de Fe(III), y el Fe(II) se oxida hasta Fe(III).
la sorción en el análisis de flujo usando minicolumn permite eliminar la saturación de la solución por oxígeno atmosférico y lograr tanto la separación como la determinación de Fe(II) y Fe(III) de una muestra de solución por la longitud de la zona coloreada del sorbente utilizando el sistema representado en la Figura 1., El sorbente en minicolumnas se puso rojo-color lila.
la longitud de la zona coloreada de los sorbentes después de pasar Soluciones de Fe (III) y Fe(II) de concentraciones iguales fue igual, y aumentó proporcionalmente a su contenido en solución. La función de calibración para la determinación de Fe(II) y Fe(III) por la longitud de la zona coloreada () fue la siguiente: , donde está el contenido de hierro en minicolumn, µg. El contenido de hierro determinado por la longitud de la zona coloreada en la solución del modelo se representa en la Tabla 2. Un aumento del caudal de la solución de 0,5 a 3.,0 mL min-1 llevó a la erosión de la zona coloreada.
se utilizó el procedimiento para la determinación separada de Fe(III) y Fe(II) por la longitud de la zona coloreada en minicolumna para el análisis del agua de pozo durante el almacenamiento: en 30 min, 6 h y 24 h después del muestreo. Los resultados obtenidos están representados en la Tabla 3.
en aguas de pozo con alto contenido de hierro (>2 mg L−1) y libres de compuestos orgánicos (Ácidos húmicos y fúlvicos) en contacto con el aire, la oxidación de Fe(II) a Fe(III) se produce con la posterior precipitación de hidróxido de hierro (III) ligeramente soluble., El contenido de Fe (II) se determinó en aguas de pozos con alto contenido de hierro después de la separación del sedimento de hidróxido de hierro (III) utilizando un filtro de membrana.
los datos representados en la Tabla 3 muestran que en los casos de bajo contenido de hierro en aguas naturales los resultados de la determinación fotométrica de sorción del contenido total de Fe(III) y Fe(II) están de acuerdo con los resultados de la determinación total de hierro utilizando ICP-OES.
3.7. Determinación del hierro Total en aguas naturales
con el fin de descomponer complejos metálicos con compuestos orgánicos las aguas naturales fueron hervidas con ácido nítrico., Los complejos orgánicos de hierro fueron destruidos, y el hierro fue oxidado hasta Fe (III) como resultado, que fue hidrolizado formando compuestos poco solubles. A pesar de la mayor selectividad de la sorción-determinación fotométrica de Fe (III) a pH 3.0, para determinar el contenido total de hierro es razonable reducir Fe(III) A Fe(II), porque es menos hidrolizado en soluciones acuosas y no forma compuestos poco solubles. La hidroxilamina se prefiere para ser utilizada como agente reductor porque su presencia no afecta la formación del complejo superficial de Fe(III) con Tiron.,
se aplicó el procedimiento desarrollado para la determinación total de hierro en aguas residuales (muestras número 1 y número 2), tomadas en varios distritos de la ciudad de Krasnoyarsk; agua de Río; Aguas de bebida: agua baja mineralizada «Uchumskaya» y agua altamente mineralizada «Zagorie» producida en el Krai de Krasnoyarsk. La exactitud del procedimiento fue confirmada por el método ICP-OES. Los resultados de la determinación del hierro están representados en la Tabla 4.,
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| volume: 5 mL. volume: 1 mL. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
An intensely colored zone appeared when a sample was passed through a minicolumn filled with a sorbent., La dependencia de la longitud de la zona coloreada del sorbente del contenido de hierro se utilizó para la determinación total de hierro en aguas naturales (Tabla 4).
4. Conclusión
el sorbente SiO2-PHMG-Tiron propuesto para la preconcentración, separación y determinación de Fe(II) y Fe(III) se caracteriza por la simplicidad de síntesis a partir de reactivos generalizados y disponibles y no requiere equipos complejos y costosos. El sorbente permite el aislamiento cuantitativo secuencial y la determinación de Fe(II) y Fe(III) a partir de una muestra de agua., Los procedimientos desarrollados son comparables a FAAS e ICP-OES en términos de límites de detección. La aplicación de minicolumna llena de sorbente SiO2-PHMG-Tiron permite una estimación visual rápida y precisa del contenido de Fe(II) y Fe(III) en aguas naturales. Procedimiento de determinación de hierro por la longitud de la zona coloreada en minicolumn no requiere equipo y se puede aplicar para la determinación de hierro en aguas naturales en el campo.
conflictos de intereses
los autores declaran no tener conflictos de intereses.,
agradecimientos
Este estudio fue apoyado por el Ministerio de Educación y Ciencia de la Federación de Rusia (proyecto no. 4.6343.2017 para la Universidad Federal de Siberia).
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