résumé
on a suggéré que le gel de silice modifié séquentiellement avec du polyhexaméthylène guanidine et de l’acide pyrocatéchine-3,5-disulfonique (Tiron) soit utilisé pour la séparation par sorption et la détermination du Fe(III) et du Fe(II). On a constaté que L’extraction quantitative du Fe(III) et sa séparation du Fe(II) étaient atteintes à un pH de 2,5 à 4,0, tandis que l’extraction quantitative du Fe(II) était observée à un pH de 6,0 à 7,5., Un signal intensif avec , caractéristique de Fe(III), est apparu dans les spectres EPR des sorbants après la sorption de Fe(II) et Fe(III). Au cours de L’interaction entre Fe(II) et Tiron, fixé sur la surface du sorbant, son oxydation jusqu’à Fe(III) s’est produite. Des complexes rouge-lilas de la composition FeL3 se sont formés sur la surface du sorbant lors de la sorption, quel que soit le niveau d’oxydation initial du fer. Le spectre de réflectance Diffuse des complexes de surface présente une large bande avec des maxima légèrement exprimés à 480 et 510 nm., Des procédures de séparation et de détermination photométrique du Fe(III) et du Fe(II) à la présence conjointe et à la détermination de la teneur totale en Fe en tant que Fe(II) dans les déchets et les eaux naturelles ont été mises au point. La limite de détection pour le fer était de 0,05 µg pour 0,100 g de sorbant. Le graphique d’étalonnage était linéaire jusqu’à 20,0 µg de Fe par 0,100 g de sorbant. La DRS dans la détermination de plus de 0,2 µg de Fe était inférieure à 0,06.
1., Introduction
la spéciation des éléments, y compris la détermination de divers états d’oxydation des éléments, dans les objets environnementaux est un défi important de la chimie analytique. Le fer fait référence aux métaux bioactifs et joue un rôle biologique important chez les plantes, les animaux et les êtres humains. Les eaux naturelles contiennent du fer dans les États d’oxydation +2 et +3, et la teneur en Fe(III) est beaucoup plus élevée que la teneur en Fe(II).
Les méthodes photométriques d’analyse sont les méthodes les plus largement utilisées pour la détermination du fer dans divers états d’oxydation ; elles sont très sensibles et sélectives., Les réactifs organiques utilisés dans les méthodes photométriques forment des composés complexes avec Fe (III) ou Fe(II). Les réactifs organiques les plus connus pour la détermination photométrique du Fe(II) sont les bases n-hétérocycliques: la 1,10-phénantroline et le 2,2′-dipyridyle . L’acide sulfosalicylique et le Tiron sont les réactifs photométriques les plus utilisés pour la détermination du Fe(III).
certains réactifs-dérivés de la di-2-pyridylcétone hydrazone: la di-2-pyridylcétone benzoylhydrazone et la di-2-pyridylcétone salicyloylhydrazone sont connus pour former des composés complexes avec le Fe(II) et le Fe(III)., La détection de Fe (II) est effectuée à une longueur d’onde, puis l’autre longueur d’onde est utilisée pour la détermination de la teneur totale en fer; la teneur en Fe(III) est calculée comme une différence entre la teneur totale en fer et la teneur en Fe(II).
Les approches suivantes sont utilisées pour la détermination photométrique de Fe(II) et Fe(III) dans un échantillon.
La première est basée sur l’application des réactifs qui forme des composés complexes avec Fe(II) ou Fe(III)., Dans ce cas, si le réactif formant des complexes avec Fe(II) est appliqué, la concentration de Fe(III) est calculée comme une différence entre le fer total (après réduction de Fe(III) en Fe(II) à l’aide d’acide ascorbique, d’hydroxylamine ou de minicolumne réducteur) et la teneur en Fe(II). Si le réactif formant des complexes avec Fe (III) est appliqué, la concentration de Fe(II) est calculée comme une différence entre le fer total (après oxydation de Fe(II) en Fe(III) à l’aide de peroxyde d’hydrogène) et la teneur en Fe(III).,
la seconde approche est basée sur l’application de deux réactifs chélatants, l’un sélectif en Fe(II) et l’autre sélectif en Fe(III). Par exemple, un système d’injection séquentielle spectrophotométrique a été proposé pour la détermination simultanée de Fe(II) et Fe(III) sur la base de l’introduction de réactifs (1,10-phénanthroline et acide sulfosalicylique) dans un flux d’échantillons. L’introduction subséquente d’EDTA dans un flux a entraîné la décomposition du composé Fe(III) avec l’acide sulfosalicylique et l’absorption du composé Fe(II) avec la 1,10-phénanthroline a été mesurée ., Fe (III) et Fe(II) ont été séparés par chromatographie ionique à microcolonne de silice et déterminés par complexation avec l’acide salicylique et la 1,10-phénanthroline, respectivement . L’électrophorèse de zone capillaire a été appliquée pour la détermination simultanée du fer(II) et du fer(III) complexés sélectivement avec la phénanthroline-1,10 et l’acide trans-cyclohexane-1,2 diaminetétraacétique .
la troisième approche est basée sur différentes caractéristiques optiques ou différents taux de formation de complexes colorés de Fe(II) et Fe(III) avec certains réactifs organiques, par exemple l’acide gallique ou le Tiron .,
les réactifs organiques sont utilisés dans la combinaison de diverses méthodes de séparation et de détermination de Fe(II) et Fe(III). Le système d’injection de flux de collecteur à deux lignes avec détection optoélectrochimique a été utilisé pour la détermination séparée de Fe (II) et Fe(III). Fe (III) a été déterminé par la Méthode photométrique en tant que composé complexe avec de l’acide sulfosalicylique, et Fe(II) a été déterminé par la méthode électrochimique. Une méthode de détermination séparée du Fe(II) et du Fe(III) utilisant la spectroscopie d’absorption atomique a été suggérée., La méthode est basée sur la séparation par sorption de Fe (II) en tant que complexe avec la ferrozine sur une colonne de silice modifiée en C18 et la détermination directe de L’absorption atomique de Fe(III) dans la solution traversée par la colonne; ensuite, Fe(II) a été déterminé dans l’éluat après désorption du complexe fer(II)-ferrozine en utilisant la spectroscopie d’absorption atomique .
La Méthode photométrique est utilisée en couplage avec la préconcentration de sorption afin d’améliorer sa sensibilité et sa sélectivité. Le fer peut être déterminé directement dans la phase sorbante ou dans la solution après désorption ., Des sorbants à base de résines échangeuses d’ions , de matrices de polyméthacrylate , de silice , de cellulose et de naphtalène sont suggérés.
on préfère utiliser des sorbants incolores pour la détermination photométrique de la sorption du Fe(III) et du Fe(II). De ce point de vue, les sorbants à base de silice modifiés avec des réactifs organiques incolores pouvant former des complexes colorés avec des ions fer sont très prometteurs. Des exemples de tels réactifs comprennent le Tiron(acide 4,5-dihydroxybenzène-1,3-disulfonique), qui forme des composés complexes colorés avec le Fe (III) .,
la Sorption de complexes Fe(III) avec Tiron à partir de solutions aqueuses utilisant la résine échangeuse d’ions AV-17 a été étudiée dans . Fe (III) forme complexe avec Tiron en solution à pH de 3,5–9,0 et Fe(II) – à pH de 6,0–9,0; ce phénomène a été utilisé pour la détermination photométrique de sorption de Fe(III) à pH de 3,5, et la teneur totale en Fe(II) et Fe(III) a été déterminée à pH de 6-9.
dans le présent travail, le gel de silice modifié séquentiellement avec du polyhexaméthylène guanidine et du Tiron a été suggéré pour la séparation par sorption et la détermination photométrique par sorption du Fe(III) et du Fe(II)., On a mis au point des procédures pour la détermination photométrique par sorption séparée du Fe(III) et du Fe(II) à partir d’un échantillon d’eau et une Méthode photométrique par sorption et une méthode d’essai pour la détermination de la teneur totale en fer sous forme de Fe(II) dans les eaux naturelles.
2. Expérimental
2.1. Réactifs et Produits chimiques
tous les réactifs étaient de qualité analytique. De l’eau désionisée a été utilisée pour la préparation des solutions.
des solutions étalons de Fe(III) et Fe(II) (100 mg L−1) ont été préparées par dissolution de FeSO4 et Fe2(SO4)3 dans 0,1 M H2SO4., Des solutions de travail avec des concentrations plus faibles ont été préparées par dilution de la solution mère avec de l’eau désionisée immédiatement avant l’utilisation.
Le gel de silice Silokhrom S-120 (fraction de 0,1–0,2 mm, surface spécifique ~120 m2 g−1 et diamètre moyen des pores ~45 nm) a été utilisé comme matrice pour la synthèse des sorbants.
Une solution mère de chlorhydrate de polyhexaméthylène guanidine (PHMG) (solution à 7,5% p/p) a été préparée en dissolvant une partie pondérée du réactif BIOPAG-D (Institut des problèmes Écotechnologiques, Moscou, Fédération de Russie) dans de l’eau désionisée.
Un 0.,La solution mère de 016 M de Tiron a été préparée en dissolvant une partie pondérée avec précision du réactif dans de l’eau désionisée. Des Solutions avec des concentrations plus faibles ont été préparées par dilution de la solution initiale avec de l’eau désionisée.
2.2. Appareils
des spectres de réflectance Diffuse (DRS) de 380 à 720 nm ont été enregistrés à L’aide d’un Spectrophotocolorimètre à Pulsar (Himavtomatika, Russie). Les spectres ont été tracés par rapport aux coordonnées calculées à l’aide de la fonction de Kubelka-Munk; c’est-à-dire, est la longueur d’onde (nm), où est le coefficient de réflectance diffuse.,
Les spectres UV-Vis et l’absorbance ont été enregistrés à L’aide du spectrophotomètre Cary 100 (Varian, Australie). Le spectromètre D’émission optique à plasma à couplage inductif Optima 5300dv (Perkin-Elmer, États-Unis) a été utilisé pour déterminer la concentration en ions métalliques dans les solutions. Les spectres EPR ont été enregistrés avec un instrument Elexsys E-580 (Bruker, Allemagne). Les mesures de pH ont été effectuées avec un pH-mètre SevenEasy S20 (Mettler-Toledo, Suisse).
la pompe péristaltique Masterflex L / S (Thermo Fisher Scientific, USA) a été utilisée pour pomper des solutions à travers une minicolonne avec un sorbant.
2.3., Synthèse du sorbant SiO2-PHMG-Tiron
le sorbant SiO2-PHMG a été synthétisé selon la procédure décrite dans l’article . Des portions pondérées de SiO2-PHMG (0,100 g) ont été placées dans des tubes à essai avec des bouchons moulus, 10 mL de solution de Tiron de concentration appropriée ont été ajoutés et le tube a été agité pendant 5 min. Le sorbant SiO2-PHMG-Tiron résultant a été séparé de la solution par décantation et lavé deux fois avec de l’eau désionisée., L’extraction de Tiron a été déterminée par l’analyse photométrique de la phase aqueuse à la bande d’absorption des réactifs nm (рН 1-7) et nm (рН > 8).
2.4. La préconcentration de Fe (II) et Fe(III) par SiO2-PHMG-Tiron
dans l’expérience par lots, la solution de Fe(II) ou de Fe(III) a été placée dans un tube à essai gradué avec un bouchon moulu; 1,0 mL de 0.,1 M de solution d’hydroxylamine a été ajoutée (dans L’expérience de sorption Fe(II)); une solution tampon de NaOH, d’acétique (pH 4-6) ou de chlorure d’ammonium (pH > 7) a été ajoutée pour ajuster le pH requis; et de l’eau a été ajoutée à un volume total de 10,0 mL. Une masse de sorbant SiO2-PHMG-Tiron de 0,100 g a été ajoutée; le tube a été arrêté et agité pendant 1 à 30 minutes. La solution a été décantée, le sorbant déplacé dans la cellule fluoroplastique et le coefficient de réflectance diffuse a été mesuré., La distribution du fer a été contrôlée par l’analyse de la phase aqueuse à l’aide de la spectroscopie d’émission optique à plasma à couplage inductif (ICP-OES).
un diagramme schématique du système d’analyse de flux est illustré à la Figure 1. Deux minicolums (diamètre intérieur 3 mm, Hauteur 50 mm) (1, 2) remplis chacun de 0,100 g de sorbant SiO2-PHMG-Tiron ont été reliés séquentiellement l’un après l’autre par un joint en té (3). Une Solution(20 mL) à pH 3 contenant 1,0–5,0 µg Fe(II) et 1,0–5,0 µg Fe (III) dans divers rapports a été pompée à travers la première minicolonne (1) à un débit de 0,5 mL min−1 à l’aide d’une pompe péristaltique (4)., Une solution tampon acétique à pH 6,2 a été introduite en continu à travers le joint en té (3). La solution résultante a été pompée à travers la deuxième minicolonne (2). Fe (III) a été sorbé dans la première minicolonne à pH 3,0, tandis que Fe(II) a été passé à travers la première minicolonne (1) et extrait quantitativement dans la seconde (2) à pH 6,2.
3. Résultats et Discussion
3.1. Fixation de Tiron sur la Surface de SiO2-PHMG
La récupération maximale (≥98%) de Tiron à partir d’une solution de 0,16 mM L−1 par un sorbant de SiO2-PHMG a été atteinte à un pH de 3,0 à 7,5 (Figure 2, courbe (1))., Le temps d’atteinte de l’équilibre de sorption était inférieur à 5 min. La fixation de Tiron sur la surface de SiO2-PHMG se produit en raison de l’interaction entre les groupes sulfoniques déprotonés du réactif et les groupes amines chargés positivement de PHMG. Cette hypothèse a été confirmée en comparant les courbes de récupération de Tiron et de son analogue non sulfoné—catéchol par rapport au pH. contrairement à Tiron, la récupération du catéchol par le sorbant SiO2-PHMG (Figure 2, Courbe (2)) dans la plage de pH de 2-7 ne dépassait pas 1-3%.
la capacité maximale de sorption du SiO2-PHMG pour Tiron était de 69 µmol g−1 à pH 3,0 et de 33 µmol g−1 à pH 6.,0 (Figure 3, courbes (1), (2)). La différence de capacités de sorption liée au fait qu’à pH 3, la sorption de Tiron se produit en raison de l’interaction électrostatique entre les groupes sulfoniques du réactif et les groupes amines de PHMG fixés sur la surface de la silice; dans ce cas, la molécule de Tiron est disposée perpendiculairement à la surface du sorbant (schéma 1(a)). À pH 6.,0 la fixation de Tiron se produit en raison à la fois de l’interaction électrostatique des groupes sulfoniques du réactif avec les groupes amines de PHMG et de l’interaction des groupes hydroxyles déprotonés du réactif (р = 7,7) avec les groupes amines de PHMG, ce qui entraîne un arrangement parallèle des molécules de Tiron à la surface du sorbant (schéma 1(b)).
Cette hypothèse est confirmée par le fait que pendant le traitement séquentiel du SiO2-PHMG avec des solutions de Tiron d’abord à pH 6,0 puis à pH 3,0, une adsorption supplémentaire s’est produite, et la capacité totale de sorption de Tiron était de 69 µM g−1 (Figure 3, courbe (3)). Cette valeur coïncide avec la capacité de sorption du sorbant obtenu à pH 3,0. En passant de pH 6,0 à pH 3.,0 les changements dans L’arrangement de Tiron passent de parallèle à perpendiculaire contre la surface du sorbant; ce processus conduit à la libération de sièges (groupes amines de PHMG) pour une fixation supplémentaire des molécules de Tiron.
le traitement du sorbant SiO2-PHMG-Tiron obtenu à pH 3,0 avec des solutions à pH 6,0 n’a pas conduit à la désorption du réactif. Ceci a été confirmé par l’absence de caractéristiques pour les bandes d’absorption de Tiron en solution.
ainsi, pour le sorbant ayant une concentration maximale en surface de Tiron, il doit être synthétisé à pH 3,0.
la fixation de Tiron sur la surface de SiO2-PHMG est assez forte., La désorption Quantitative de Tiron est obtenue dans 2 M de HCl ou dans des solutions hautement salines (≥50 g L−1 de NaCl); cela confirme indirectement le mécanisme électrostatique de fixation.
3.2. Fe(III) ou Fe (II) Sorption par SiO2-PHMG-Tiron en mode Batch
la capacité de Sorption pour Fe(III) déterminée à partir de la section horizontale des isothermes de sorption du sorbant SiO2-PHMG−Tiron avec la concentration en surface de Tiron 33 µmol g−1 et 9,2 µmol g−1 était respectivement de 12 µmol g−1 et de 3,6 µmol g-1 (Figure 5, courbes (1), (2))., Des valeurs similaires de la capacité de sorption du sorbant SiO2-PHMG-Tiron ont été obtenues pour le Fe(II) (Figure 5, courbes (3), (4)). Les données indiquent que pendant Fe (III) et Fe(II) des complexes de sorption avec le rapport Fe : Tiron ~ 1 : 3 sont principalement formés à la surface des sorbants avec une concentration de surface différente de Tiron.
après comparaison des maxima dans les Drs des complexes de surface Fe(III) avec les maxima de leurs spectres d’absorption en solutions aqueuses, on peut supposer que des complexes de Fe(III) avec Tiron avec la composition FeL3 se forment principalement à la surface du sorbant SiO2-PHMG-Tiron. Le complexe FeL3 est formé aux valeurs de pH caractéristiques de la formation de complexes Fel et FeL2 dans les solutions, car la surface SiO2-PHMG favorise une coordination supplémentaire des complexes de surface FeL et FeL2 avec les molécules de Tiron.,
un déplacement similaire de la formation du complexe FeL3 dans la zone acide avec une plage de pH étendue de sa formation jusqu’à 4-8 a été observé lors de L’interaction de Fe(III) avec Tiron à la surface de la résine échangeuse d’anions Amberlyst A-27 .
au cours de la sorption de Fe(II) dans la gamme de pH de 6,0–7,5 à la fois en présence et en absence de solution D’hydroxylamine 0,001–0,1 М la surface du sorbant SiO2-PHMG-Tiron a acquis une couleur rouge-lilas. Le DRS du sorbant après la sorption de Fe(II) à partir de solutions à pH 6,0–7,5 était identique au DRS du sorbant après la sorption de Fe(III) à pH 2,5–4.,0 et avait des maxima légèrement exprimés à 480 et 510 nm (Figure 6, spectre (2)).
les intensités des bandes dans les DRS des sorbants après sorption de Fe(III) et Fe(II) étaient égales, ce qui témoigne de l’identité de la composition des complexes de surface.
l’intensité maximale de la couleur du sorbant a été observée dans la plage de pH coïncidant avec les plages de pH de L’extraction quantitative de Fe(III) et Fe(II) (Figure 4, courbes (3), (4)).
3.3., Etude des Complexes Fe(III) avec Tiron à la Surface du sorbant SiO2-PHNG-Tiron et dans des Solutions aqueuses en utilisant EPR
afin de déterminer l’état d’oxydation du fer dans ses complexes avec Tiron en utilisant la méthode EPR à 77 K, les objets suivants ont été étudiés:(i)sorbants SiO2-PHMG-Tiron après sorption Fe(III) et Fe(II) à différentes valeurs de pH;(II)solutions après mélange de solutions Fe(III) et Fe(II) avec Tiron à diverses valeurs de pH.,
dans la région de faible champ des spectres EPR du sorbant SiO2-PHMG-Tiron après sorption Fe(III) et Fe(II), un signal intensif avec a été observé (Figure 7, courbes (1), (2)). Un signal EPR similaire a été observé pour les complexes Fe(III) avec la desferrioxamine . Les spectres EPR de SiO2-PHMG-Tiron après sorption Fe (III) et Fe(II) dans des conditions optimales étaient identiques, ce qui témoigne de l’état d’oxydation du fer dans le complexe de surface +3. Sur la base des données EPR, on peut conclure que lors de L’interaction de Fe(II) avec Tiron à pH 6,0–7.,5 sur la surface de SiO2-PHMG-Tiron il est oxydé Jusqu’à Fe (III).
même si Fe (III) se complexifie avec Tiron de composition différente (Fe: Tiron = 1 : 1, 1 : 2, 1 : 3) sont formés en solution à différentes valeurs de pH, les spectres EPR de solutions après mélange de Fe (III) et de solutions de Tiron (Figure 7, courbe (3)) dans la plage de pH de 3,0–9,0 sont identiques les uns aux autres et aux spectres EPR de complexes Fe(III), qui sont formés à la surface du sorbant SiO2-PHMG-Tiron . Spectres EPR des solutions après mélange des solutions Fe (II) et Tiron à pH 6,0–9.,0 sont également caractérisés par un signal intensif avec (Figure 7, courbe (4)). La forme des spectres et les intensités des signaux EPR sont identiques pour les solutions obtenues par mélange des mêmes concentrations de Fe(III) ou Fe(II) avec Tiron. Même en présence de 0,001-0,1 m hydroxylamine dans la solution Fe (II) formé complexe avec Tiron à pH 6,0–7,5 ayant un signal intensif avec dans le spectre EPR. L’identité des spectres ESR dans ce cas indique que l’hydroxylamine n’empêche pas l’oxydation du fer (II) pendant la complexation avec Tiron à pH 6,0–7,5.,
ainsi, à partir des données EPR, on peut conclure que lors de l’interaction de Fe(II) avec Tiron à la fois en solution et à la surface du sorbant, il est oxydé en Fe(III). L’oxygène dissous dans l’eau et le réactif lui-même peuvent être un oxydant de Fe(II) . Le taux D’oxydation de Fe(II) augmente avec l’augmentation du degré de saturation de la solution avec de l’oxygène à pH > 5 en présence d’ions acétate; cela coïncide avec la zone de son extraction quantitative par SiO2-PHMG-Tiron.,
l’identité des spectres EPR du sorbant SiO2-PHMG-Tiron après sorption Fe(III) et Fe(II) est la preuve du niveau d’oxydation du fer dans le complexe de surface +3; et l’identité de la couleur et du DRS des complexes Fe(III) à la surface du sorbant SiO2-PHMG-Tiron est la preuve de la composition identique des complexes de surface.
3.4., Sorption-détermination photométrique de Fe (III) et Fe(II) en utilisant SiO2-PHMG-Tiron
à mesure que la teneur en fer à la surface du sorbant augmentait, l’intensité de la couleur du sorbant augmentait proportionnellement; et la forme du DRS et la position de ses maxima ne dépendaient pas de la concentration en fer. La Formation de complexes intensément colorés sur la surface de SiO2-PHMG-Tiron a été utilisée pour le développement des procédures suivantes:(i)Sorption-détermination photométrique de Fe(III) et Fe(II)(ii)Sorption-détermination photométrique du fer total dans les eaux naturelles.,
Les caractéristiques analytiques de la méthode développée telles que la limite de détection, la plage linéaire et le coefficient de corrélation ont été obtenues en traitant des solutions standard dans des conditions optimales. Un graphique d’étalonnage linéaire a été obtenu pour la détermination du fer (II) dans les conditions expérimentales proposées. Les équations d’étalonnage en coordonnées , Où est la teneur en fer (µg par 0,100 g du sorbant), étaient les suivantes:(i) () pour la sorption de Fe(II).(ii) () pour la sorption de Fe (III).
la limite de détection pour la détermination du fer calculée à l’aide du critère 3s était de 0,05 µg pour 0.,100 g de sorbant. Les graphiques d’étalonnage étaient linéaires jusqu’à 20,0 µg de Fe par 0,100 g de sorbant. L’écart-type relatif (RSD = () × 100%) dans la détermination de plus de 0,2 µg de Fe par 0,100 g de sorbant était inférieur à 6,2% (Tableau 1). Les limites de détection, la gamme de linéarité des graphiques d’étalonnage et le RSD sont indépendants du niveau d’oxydation initial du fer.
le sorbant SiO2-PHMG-Tiron est caractérisé par une bonne cinétique., Comme le rapport volume de solution à la masse de sorbant (:) augmente de 102 à 103, et le temps d’atteinte de l’équilibre de sorption n’a pas dépassé 10 min. Une augmentation du volume de solution de 10 à 100 mL (en utilisant 0,100 g du sorbant) conduit à une diminution de la limite de détection relative de 5 ng mL−1 à 0,5 ng mL−1.
3.5. Effet D’Ions potentiellement interférents
des Solutions contenant du Fe(II) ou du Fe(III) (0,1 µg mL−1) et d’autres ions ont été préparées et la procédure développée a été appliquée afin de déterminer la sélectivité du sorbant.,
la sélectivité de la détermination de Fe(III) est plus élevée que la détermination de Fe(II) car la complexation de Fe(III) avec Tiron se produit dans une zone plus acide, où aucune interaction avec D’autres ions métalliques (formant des complexes à pH > 4) avec Tiron n’a lieu .
3.6., Séparation par Sorption et détermination de Fe(III) et Fe(II)
La dépendance de Fe(II) et Fe(III) l’extraction quantitative par le sorbant SiO2-PHMG-Tiron par rapport au pH et la formation de complexes de surface de Fe(III) de couleur intense a été utilisée pour l’isolement séquentiel de sorption et la détermination séparée de Fe(III) et Fe(II) à partir d’un échantillon de la solution.
lors de la sorption en mode batch, la teneur en Fe(III) a été trouvée presque 1,5 fois supérieure à celle ajoutée et la teneur en Fe(II) 1,5 fois inférieure à celle ajoutée. Mais le Contenu total de Fe (III) et de Fe(II) était égal au moment où ils ont été ajoutés., Les résultats surestimés de la détermination du Fe(III) et les résultats sous-estimés de la détermination du Fe(II) s’expliquent par la saturation de la solution par l’oxygène atmosphérique pendant une agitation intensive à pH 3, les conditions optimales pour l’extraction du Fe(III) et le Fe(II) est oxydé jusqu’à Fe(III).
la Sorption dans l’analyse de flux à l’aide d’une minicolonne permet d’éliminer la saturation de la solution par l’oxygène atmosphérique et d’accomplir à la fois la séparation et la détermination de Fe(II) et Fe(III) à partir d’un échantillon de solution par la longueur de la zone colorée du sorbant à l’aide du, Le sorbant dans les minicolumnes est devenu de couleur rouge-lilas.
La longueur de la zone colorée des sorbants après le passage de solutions Fe(III) et Fe(II) de concentrations égales était égale, et elle augmentait proportionnellement à leur teneur en solution. La fonction d’étalonnage pour la détermination de Fe(II) et Fe(III) par la longueur de la zone colorée () était la suivante: , Où est la teneur en fer en minicolonne, µg. La teneur en fer déterminée par la longueur de la zone colorée dans la solution modèle est représentée dans le tableau 2. Une augmentation du débit de la solution de 0,5 à 3.,0 mL min-1 a conduit à l’érosion de la zone colorée.
la procédure pour la détermination séparée de Fe(III) et Fe(II) par la longueur de la zone colorée en minicolonne a été utilisée pour l’analyse de l’eau de puits pendant le stockage: en 30 min, 6 h et 24 h après l’échantillonnage. Les résultats obtenus sont représentés dans le tableau 3.
dans les eaux de puits à forte teneur en fer (> 2 mg L−1) et exemptes de composés organiques (acides humique et fulvique) au contact de l’air, L’oxydation du Fe(II) en Fe(III) se poursuit avec la précipitation subséquente d’hydroxyde de fer (III) légèrement soluble., La teneur en Fe(II) a été déterminée dans des eaux de puits à forte teneur en fer après séparation des sédiments d’hydroxyde de fer (III) à l’aide d’un filtre à membrane.
Les données représentées dans le tableau 3 montrent que, dans les cas de faible teneur en fer dans les eaux naturelles, les résultats de la détermination photométrique par sorption de la teneur totale en Fe(III) et Fe(II) sont en accord avec les résultats de la détermination du fer total à L’aide D’ICP-OES.
3.7. Détermination du fer Total dans les eaux naturelles
afin de décomposer les complexes métalliques avec des composés organiques, les eaux naturelles ont été bouillies avec de l’acide nitrique., Les complexes organiques de fer ont été détruits, et le fer a été oxydé jusqu’à Fe(III) en conséquence, qui a été hydrolysé formant des composés peu solubles. Malgré une sélectivité plus élevée de la sorption-détermination photométrique de Fe (III) à pH 3,0, afin de déterminer la teneur totale en fer, il est raisonnable de réduire Fe(III) en Fe(II), car il est moins hydrolysé dans les solutions aqueuses et ne forme pas de composés peu solubles. L’Hydroxylamine est préférée pour être utilisée comme agent réducteur car sa présence n’affecte pas la formation du complexe de surface de Fe(III) avec Tiron.,
la procédure développée a été appliquée pour la détermination du fer total dans les eaux usées (échantillons numéro 1 et numéro 2), prélevés dans divers districts de la ville de Krasnoïarsk; eau de rivière; eaux de boisson: eau faiblement minéralisée « Uchumskaya” et eau hautement minéralisée « Zagorie” produite dans le Kraï de Krasnoïarsk. L’exactitude de la procédure a été confirmée par la méthode ICP-OES. Les résultats de la détermination du fer sont représentés dans le tableau 4.,
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| volume: 5 mL. volume: 1 mL. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
An intensely colored zone appeared when a sample was passed through a minicolumn filled with a sorbent., La dépendance de la longueur de la zone colorée du sorbant sur la teneur en fer a été utilisée pour la détermination du fer total dans les eaux naturelles (Tableau 4).
4. Conclusion
le sorbant SiO2-PHMG-Tiron proposé pour la préconcentration, la séparation et la détermination de Fe(II) et Fe(III) est caractérisé par la simplicité de la synthèse à partir de réactifs répandus et disponibles et ne nécessite pas d’équipement complexe et coûteux. Le sorbant permet l’isolement séquentiel quantitatif et la détermination de Fe(II) et Fe(III) à partir d’un échantillon d’eau., Les procédures mises au point sont comparables aux FAAS et aux ICP-OES en termes de limites de détection. L’Application de minicolumn rempli de sorbant SiO2-PHMG-Tiron permet une estimation visuelle rapide et précise de la teneur en Fe(II) et Fe(III) dans les eaux naturelles. La procédure de détermination du fer par la longueur de la zone colorée en minicolonne ne nécessite pas d’équipement et peut être appliquée pour la détermination du fer dans les eaux naturelles sur le terrain.
les Conflits d’Intérêts
Les auteurs déclarent qu’ils n’ont pas de conflits d’intérêts.,
Remerciements
Cette étude a été soutenue par le Ministère de l’éducation et des sciences de la Fédération de Russie (projet no. 4.6343.2017 pour L’Université Fédérale de Sibérie).
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