Streszczenie
żel krzemionkowy modyfikowany kolejno poliheksametyleno guanidyną i kwasem pirokatechin-3,5-disulfonowym (Tiron) zaproponowano do rozdzielania sorpcyjnego i oznaczania Fe(III) i Fe(II). Stwierdzono, że ilościowa ekstrakcja Fe (III) i jej oddzielenie od Fe(II) uzyskano przy pH 2,5–4,0, podczas gdy ilościowa ekstrakcja Fe(II) obserwowano przy pH 6,0–7,5., Intensywny sygnał z, który jest charakterystyczny dla Fe(III), pojawił się w widmach EPR sorbentów po sorpcji Fe(II) i Fe (III). Podczas interakcji między Fe (II) i Tironem, utrwalonym na powierzchni sorbentu, nastąpiło jego utlenianie do Fe (III). Czerwono-liliowe kompleksy o składzie FeL3 powstały na powierzchni sorbentu podczas sorpcji niezależnie od początkowego stopnia utlenienia żelaza. Rozproszone widmo odbicia kompleksów powierzchniowych wykazywało szerokie pasmo z lekko wyrażonymi maksymami przy 480 i 510 nm., Opracowano procedury separacji i fotometrycznego oznaczania Fe(III) i FE(II) przy wspólnej obecności i całkowitej zawartości Fe jako Fe(II) w wodach odpadowych i naturalnych. Granica wykrywalności żelaza wynosiła 0,05 µg na 0,100 g sorbentu. Wykres kalibracji był liniowy do 20,0 µg Fe na 0,100 g sorbentu. RSD w oznaczaniu więcej niż 0,2 µg Fe było mniejsze niż 0,06.
1., Wprowadzenie
specjacja pierwiastków, w tym oznaczanie różnych stanów utleniania pierwiastków, w obiektach środowiskowych jest ważnym wyzwaniem chemii analitycznej. Żelazo odnosi się do bioaktywnych metali i odgrywa ważną rolę biologiczną w roślinach, zwierzętach i ludziach. Wody naturalne zawierają żelazo w Stanach utleniania +2 i +3, a zawartość Fe (III) jest znacznie wyższa niż zawartość Fe(II).
fotometryczne metody analizy są najczęściej stosowanymi metodami oznaczania żelaza w różnych stanach utleniania ; są bardzo czułe i selektywne., Odczynniki organiczne stosowane w metodach fotometrycznych tworzą związki złożone z Fe (III) lub Fe (II). Najbardziej znanymi odczynnikami organicznymi do fotometrycznego oznaczania Fe (II) są n-heterocykliczne Zasady: 1,10-fenantrolina i 2,2′-dipirydyl . Kwas sulfosalicylowy i Tiron są najczęściej stosowanymi odczynnikami fotometrycznymi do oznaczania Fe (III).
niektóre odczynniki-pochodne hydrazonu DI-2-pirydylowego: DI-2-pirydylowy keton benzoilhydrazon i DI-2-pirydylowy keton salicyloilhydrazon są znane z tworzenia związków złożonych zarówno z Fe(II), jak i Fe(III)., Wykrywanie Fe (II) przeprowadza się przy jednej długości fali, a następnie drugą długość fali wykorzystuje się do określenia całkowitej zawartości żelaza; zawartość Fe(III) oblicza się jako różnicę między całkowitą zawartością żelaza i Fe(II).
do fotometrycznego oznaczania Fe(II) i Fe(III) w jednej próbce stosuje się następujące metody.
pierwszy z nich opiera się na zastosowaniu odczynników, które tworzą związki złożone z Fe(II) lub Fe(III)., W takim przypadku, jeśli stosuje się odczynnik tworzący kompleksy z Fe(II), stężenie Fe(III) oblicza się jako różnicę między zawartością żelaza całkowitego (po redukcji Fe(III) do FE(II) przy użyciu kwasu askorbinowego, hydroksyloaminy lub reduktora) a zawartością Fe(II). Jeżeli stosuje się odczynnik tworzący kompleksy z Fe (III), stężenie Fe(II) oblicza się jako różnicę między zawartością żelaza całkowitego (po utlenieniu Fe(II) do Fe(III) przy użyciu nadtlenku wodoru) a zawartością Fe(III).,
drugie podejście opiera się na zastosowaniu dwóch odczynników chelatujących, z których jeden jest selektywny do Fe(II), a drugi jest selektywny do Fe(III). Na przykład zaproponowano spektrofotometryczny system sekwencyjnego wtrysku do jednoczesnego oznaczania Fe (II) i Fe (III) na podstawie wprowadzenia odczynników (1,10-fenantroliny i kwasu sulfosalicylowego) do strumienia próbek. Późniejsze wprowadzenie EDTA do strumienia spowodowało rozkład związku Fe (III) z kwasem sulfosalicylowym i oznaczono absorpcję związku Fe(II) z 1,10-fenantroliną ., Fe(III) i FE (II) zostały oddzielone za pomocą chromatografii jonowej mikrokolumn krzemionkowych i oznaczane za pomocą kompleksowania odpowiednio kwasem salicylowym i 1,10-fenantroliną . Elektroforeza strefy kapilarnej została zastosowana do jednoczesnego oznaczania żelaza(II) i żelaza(III) selektywnie kompleksowanych z kwasem 1,10-fenantroliną i trans-cykloheksano-1,2-diaminotetraoctowym .
trzecie podejście opiera się na różnych właściwościach optycznych lub różnych szybkościach tworzenia kolorowych kompleksów Fe(II) i Fe(III) z niektórymi odczynnikami organicznymi, na przykład kwasem galusowym lub Tironem .,
odczynniki organiczne są stosowane w połączeniu różnych metod oddzielania i oznaczania Fe (II) i Fe (III). Do oddzielnego oznaczania Fe(II) i Fe(III) zastosowano dwuliniowy układ wtrysku kolektora z detekcją optoelektrochemiczną . Fe(III) oznaczono metodą fotometryczną jako związek złożony z kwasem sulfosalicylowym, a Fe (II) oznaczono metodą elektrochemiczną. Zaproponowano metodę oddzielnego oznaczania Fe(II) i Fe (III) za pomocą atomowej spektroskopii absorpcyjnej., Metoda opiera się na sorpcyjnej separacji Fe (II) jako jego kompleksu z żelazozyną na kolumnie modyfikowanej krzemionką C18 i bezpośrednim oznaczaniu absorpcji atomowej Fe(III) w roztworze przechodzącym przez kolumnę; następnie Fe(II) oznaczono w eluacie po desorpcji kompleksu żelazo(II)-żelazozynę za pomocą atomowej spektroskopii absorpcyjnej .
metoda fotometryczna jest stosowana w połączeniu z prekoncentracją sorpcji w celu poprawy jej czułości i selektywności. Żelazo może być oznaczane bezpośrednio w fazie sorbentu lub w roztworze po desorpcji ., Sugerowane są sorbenty na bazie żywic jonowymiennych, matryc polimetakrylanowych, krzemionki, celulozy i naftalenu.
sorbenty bezbarwne są preferowane do sorpcyjno-fotometrycznego oznaczania Fe(III) i FE(II). Z tego punktu widzenia bardzo obiecujące są sorbenty na bazie krzemionki modyfikowane bezbarwnymi odczynnikami organicznymi, które mogą tworzyć kolorowe kompleksy z jonami żelaza. Przykładami takich odczynników są Tiron (kwas 4,5-dihydroksybenzeno-1,3-disulfonowy), który tworzy barwne związki złożone z Fe (III).,
badano sorpcję kompleksów Fe(III) z Tironem z roztworów wodnych z użyciem żywicy jonowymiennej AV-17 . Fe(III) tworzy kompleks z Tironem w roztworze o pH 3,5–9,0 i Fe(II) – o pH 6,0–9,0; zjawisko to wykorzystano do sorpcji-fotometrycznego oznaczania Fe(III) przy pH 3,5, a całkowitą zawartość Fe(II) i Fe (III) oznaczono przy pH 6-9.
w niniejszej pracy zaproponowano zastosowanie żelu krzemionkowego modyfikowanego kolejno poliheksametyleno guanidyną i Tyronem do rozdzielania sorpcji i sorpcyjno-fotometrycznego oznaczania Fe(III) i FE(II)., Opracowano procedury oddzielnego oznaczania sorpcyjnego-fotometrycznego Fe(III) i FE(II) z jednej próbki wody oraz sorpcyjnego-fotometrycznego i testowego-metody oznaczania całkowitej zawartości żelaza w postaci Fe(II) w wodach naturalnych.
2. Experimental
2.1. Odczynniki i chemikalia
wszystkie odczynniki były klasy analitycznej. Do przygotowania roztworów użyto wody dejonizowanej.
podstawowe roztwory Fe(III) i FE(II) (100 mg L−1) Otrzymano przez rozpuszczenie FeSO4 i Fe2(SO4)3 W 0,1 M H2SO4., Roztwory robocze o niższych stężeniach przygotowywano przez rozcieńczenie roztworu podstawowego wodą dejonizowaną bezpośrednio przed użyciem.
żel krzemionkowy Silokhrom S-120 (frakcja 0,1–0,2 mm, powierzchnia właściwa ~120 m2 g−1 i średnia średnica porów ~45 nm) został użyty jako matryca do syntezy sorbentu.
podstawowy roztwór chlorowodorku poliheksametyleno guanidyny (PHMG) (7,5% w / w roztworu) został przygotowany przez rozpuszczenie ważonej części odczynnika BIOPAG-D (Instytut Problemów Ekotechnologicznych, Moskwa, Federacja Rosyjska) w wodzie dejonizowanej.
A 0.,016 M roztwór podstawowy Tironu został przygotowany przez rozpuszczenie dokładnie ważonej części odczynnika w wodzie dejonizowanej. Roztwory o niższych stężeniach przygotowywano przez rozcieńczenie roztworu początkowego wodą dejonizowaną.
2.2. Aparatura
widma rozproszonego odbicia (DRS) w zakresie 380-720 nm zostały zarejestrowane za pomocą Spektrofotokolorymetru Pulsarowego (Himavtomatika, Rosja). Widma zostały wykreślone na podstawie współrzędnych obliczonych za pomocą funkcji Kubelka-Munka, czyli jest to długość fali (nm), gdzie jest współczynnik odbicia rozproszonego.,
widma UV-Vis i absorpcja zostały zarejestrowane za pomocą spektrofotometru Cary 100 (Varian, Australia). Do oznaczania stężenia jonów metali w roztworach wykorzystano indukcyjnie sprzężony plazmowy optyczny spektrometr emisyjny Optima 5300dv (Perkin-Elmer, USA). Widmo EPR zostało zarejestrowane przy pomocy instrumentu Elexsys E-580 (Bruker, Niemcy). Pomiary pH przeprowadzono siedmiomiesięcznym pH-metrem S20 (Mettler-Toledo, Szwajcaria).
pompa perystaltyczna Masterflex L / S (Thermo Fisher Scientific, USA) została wykorzystana do pompowania roztworów przez minikolumn z sorbentem.
2.3., Synteza sorbentu SiO2-PHMG-Tiron
sorbentu SiO2-PHMG została zsyntetyzowana zgodnie z procedurą opisaną w artykule . Ważone porcje SiO2-PHMG (0,100 g) umieszczano w probówkach z korkami zmielonymi, Dodano 10 mL roztworu Tironu o odpowiednim stężeniu, a probówkę mieszano przez 5 minut. Otrzymany sorbent SiO2-PHMG-Tiron został oddzielony od roztworu przez dekantację i dwukrotnie przemyty wodą dejonizowaną., Ekstrakcję tironu oznaczono za pomocą analizy fotometrycznej fazy wodnej w paśmie absorpcji odczynników nm (рН 1-7) i nm (рН > 8).
2.4. Wstępne zagęszczenie Fe(II) i Fe (III) przez SiO2-PHMG-Tiron
w eksperymencie wsadowym roztwór Fe(II) lub Fe(III) umieszczono w probówce z podziałką z korkiem do mielenia; 1,0 mL 0.,Dodano 1 M roztworu hydroksyloaminy( w doświadczeniu sorpcji Fe(II)); NaOH, octowy (pH 4-6) lub chlorek amonu (pH > 7) dodano roztwór buforowy w celu dostosowania wymaganego pH; i dodano wodę do całkowitej objętości 10,0 mL. Dodano masę sorbentu SiO2-PHMG-Tiron o masie 0,100 g; rurkę zatrzymano i mieszano przez 1-30 minut. Roztwór został zdekantowany, sorbent przeniósł się do komórki fluoroplastycznej i zmierzono współczynnik odbicia rozproszonego., Rozkład żelaza był kontrolowany przez Analizę fazy wodnej przy użyciu indukcyjnie sprzężonej plazmy optycznej spektroskopii emisyjnej (ICP-OES).
schemat układu analizy przepływu przedstawiono na rysunku 1. Dwie minikolumny (średnica wewnętrzna 3 mm, Wysokość 50 mm) (1, 2), Każda wypełniona 0,100 g sorbentu SiO2-PHMG-Tiron, były połączone kolejno jeden po drugim za pomocą łącznika trójnikowego (3). Roztwór (20 mL) o pH 3 zawierający 1,0-5,0 µg Fe (II) i 1,0−5,0 µg Fe(III) w różnych proporcjach pompowano przez pierwszą minikolumnę (1) przy natężeniu przepływu 0,5 mL min-1 za pomocą pompy perystaltycznej (4)., Roztwór buforowy octowy o pH 6,2 został wprowadzony w sposób ciągły przez złącze tee (3). Otrzymany roztwór był pompowany przez drugą minikolumnę (2). Fe(III) sorbowano w pierwszej minikolumnie przy pH 3,0, podczas gdy Fe (II) przepuszczano przez pierwszą minikolumnę (1) i ilościowo ekstrahowano w drugiej (2) przy pH 6,2.
3. Wyniki i dyskusja
3.1. Mocowanie tironu na powierzchni SiO2-PHMG
maksymalny odzysk (≥98%) Tironu z roztworu 0,16 mM L−1 za pomocą sorbentu SiO2-PHMG uzyskano przy pH 3,0–7,5 (Rysunek 2, krzywa (1))., Czas osiągnięcia równowagi sorpcyjnej był krótszy niż 5 min. Fiksacja tironu na powierzchni SiO2-PHMG następuje w wyniku interakcji między deprotonowanymi grupami sulfonowymi odczynnika i dodatnio naładowanymi grupami aminowymi PHMG. Założenie to zostało potwierdzone przez porównanie krzywych odzysku Tironu i jego nienasyconego analogowego katecholu w stosunku do pH. w przeciwieństwie do Tironu, odzysk katecholu przez sorbent SiO2-PHMG (ryc. 2, krzywa (2)) w zakresie pH 2-7 nie przekraczał 1-3%.
maksymalna zdolność sorpcyjna SiO2-PHMG dla Tironu wynosiła 69 µmol g−1 przy pH 3,0 i 33 µmol g−1 przy pH 6.,0 (Rysunek 3, krzywe (1), (2)). Różnica w zdolnościach sorpcyjnych związana z faktem, że przy pH 3 sorpcja Tiron przebiega w wyniku oddziaływania elektrostatycznego między grupami sulfonowymi odczynnika i grupami aminowymi PHMG zamocowanymi na powierzchni krzemionki; w tym przypadku cząsteczka Tiron jest ustawiona prostopadle do powierzchni sorbentu(Schemat 1 (A)). Przy pH 6.,0 utrwalenie Tironu następuje zarówno w wyniku oddziaływania elektrostatycznego grup sulfonowych odczynnika z grupami aminowymi PHMG, jak i oddziaływania deprotonowanych grup hydroksylowych odczynnika (r = 7,7) z grupami aminowymi PHMG, co prowadzi do równoległego ułożenia cząsteczek Tironu na powierzchnię sorbentu (Schemat 1 (b)).
założenie to potwierdza fakt, że podczas sekwencyjnej obróbki SiO2-PHMG roztworami Tironu najpierw przy pH 6,0, a następnie przy pH 3,0 wystąpiła dodatkowa adsorpcja, a całkowita zdolność sorpcyjna Tironu wynosiła 69 µM g-1 (ryc. 3, krzywa (3)). Wartość ta pokrywa się z wydajnością sorpcyjną sorbentu uzyskaną przy pH 3,0. Przy przechodzeniu od pH 6,0 do pH 3.,0 zmiany w układzie Tironu przebiegają od równoległego do prostopadłego względem powierzchni sorbentu; proces ten prowadzi do uwolnienia miejsc (grup aminowych PHMG) dla dodatkowego utrwalenia cząsteczek Tironu.
leczenie sorbentu SiO2-PHMG-Tiron otrzymanego przy pH 3,0 z roztworami przy pH 6,0 nie prowadziło do desorpcji odczynnika. Potwierdzeniem tego był brak charakterystycznych dla Tironu pasm absorpcyjnych w roztworze.
dlatego dla sorbentu o maksymalnym stężeniu powierzchniowym Tyronu należy go zsyntetyzować przy pH 3,0.
mocowanie Tironu na powierzchni SiO2-PHMG jest wystarczająco silne., Ilościowa desorpcja Tironu jest osiągana w 2 M HCl lub w roztworach silnie zasolonych (≥50 g L−1 NaCl); pośrednio potwierdza to elektrostatyczny mechanizm utrwalania.
3.2. Fe(III) lub Fe (II) sorpcja przez SiO2-PHMG-Tiron w trybie wsadowym
zdolność sorpcyjna dla Fe(III) określona na podstawie przekroju poziomego izoterm sorpcyjnych sorbentu SiO2-PHMG−Tiron o stężeniu powierzchniowym Tirona 33 µmol g−1 i 9,2 µmol G−1 wynosiła odpowiednio 12 µmol g-1 i 3,6 µmol g-1 (Rysunek 5, krzywe (1), (2))., Podobne wartości zdolności sorpcyjnej sorbentu SiO2-PHMG-Tiron uzyskano dla Fe (II) (ryc. 5, krzywe (3), (4)). Dane wskazują, że podczas Fe(III) i Fe (II) kompleksy sorpcyjne o stosunku Fe: Tiron ~ 1: 3 powstają głównie na powierzchni sorbentów o różnym stężeniu powierzchniowym Tironu.
po porównaniu maksimum w DRS kompleksów powierzchniowych Fe(III) z maksymą ich widm absorpcyjnych w roztworach wodnych można założyć, że kompleksy Fe(III) z Tyronem o składzie FeL3 powstają głównie na powierzchni sorbentu SiO2-PHMG-Tiron. Kompleks FeL3 powstaje przy wartościach pH charakterystycznych dla tworzenia kompleksów fel i FeL2 w roztworach, ponieważ powierzchnia SiO2-PHMG sprzyja dodatkowej koordynacji kompleksów powierzchniowych fel i FeL2 z cząsteczkami Tironu.,
podobne przesunięcie tworzenia się kompleksu FeL3 w obszarze kwaśnym o rozszerzonym zakresie pH do 4-8 zaobserwowano podczas interakcji Fe(III) z Tyronem na powierzchni żywicy anionowymiennej Amberlyst A-27 .
podczas sorpcji Fe(II) w zakresie pH 6,0–7,5 przy obecności i braku roztworu hydroksylaminy 0,001–0,1 m Powierzchnia sorbentu SiO2-PHMG-Tiron nabrała koloru czerwono-liliowego. DRS sorbentu po sorpcji Fe (II) z roztworów o pH 6,0–7,5 był identyczny z DRS sorbentu po sorpcji Fe(III) przy pH 2,5–4.,0 i miał nieznacznie wyrażone maksimum w 480 i 510 nm (Rysunek 6, widmo (2)).
natężenia pasm w DRS sorbentów po sorpcji Fe(III) i FE(II) były równe, co świadczy o identyczności składu kompleksów powierzchniowych.
maksymalną intensywność koloru sorbentu zaobserwowano w zakresie pH pokrywającym się z zakresami pH ilościowej ekstrakcji Fe(III) i FE(II) (Rysunek 4, krzywe (3), (4)).
3.3., Badania kompleksów Fe (III)z Tironem na powierzchni sorbentu SiO2-PHNG-Tiron oraz w roztworach wodnych z zastosowaniem EPR
w celu określenia stanu utleniania żelaza w jego kompleksach z Tironem metodą EPR przy 77 K badano następujące obiekty:(i) sorbenty SiO2-PHMG-Tiron po sorpcji Fe(III) i Fe(II)przy różnych wartościach pH;(ii) roztwory po zmieszaniu roztworów Fe(III) i Fe(II) z Tironem przy różnych wartościach pH.,
w obszarze niskiego pola widm EPR sorbentu SiO2-PHMG-Tiron po sorpcji Fe(III) i FE(II) zaobserwowano intensywny sygnał z (ryc. 7, krzywe (1), (2)). Podobny sygnał EPR zaobserwowano dla kompleksów Fe (III) z desferrioksaminą . Widmo EPR SiO2-PHMG-Tironu po sorpcji Fe(III) i FE(II) w optymalnych warunkach było identyczne, co świadczy o stanie utleniania żelaza w kompleksie powierzchniowym +3. Na podstawie danych EPR można stwierdzić, że podczas interakcji Fe (II) z Tyronem przy pH 6,0–7.,5 na powierzchni SiO2-PHMG-Tiron ulega utlenieniu do Fe (III).
mimo że Fe (III) kompleksy z Tironem o różnym składzie (Fe: Tiron = 1 : 1, 1 : 2, 1 : 3) powstają w roztworze o różnych wartościach pH, widma EPR roztworów po zmieszaniu roztworów Fe(III) i Tiron (ryc. 7, krzywa (3)) w zakresie pH 3,0–9,0 są identyczne ze sobą i widm EPR kompleksów Fe (III), które powstają na powierzchni sorbentu SiO2-PHMG-Tiron i charakteryzują się intensywnym sygnałem EPR z. Widma EPR roztworów po zmieszaniu roztworów Fe (II) i Tironu przy pH 6,0-9.,0 charakteryzują się również intensywnym sygnałem z (Rysunek 7, krzywa (4)). Kształt intensywności sygnałów widmowych i EPR jest identyczny dla roztworów uzyskanych przez zmieszanie tych samych stężeń Fe (III) lub Fe (II) z Tironem. Nawet w obecności 0,001-0,1 m hydroksyloaminy w roztworze Fe (II) tworzy kompleks z Tironem o pH 6,0-7,5 o intensywnym sygnale z widmem EPR. Tożsamość widm ESR w tym przypadku wskazuje, że hydroksyloamina nie zapobiega utlenianiu żelaza (II) podczas kompleksowania z Tironem przy pH 6,0–7,5.,
tak więc, z danych EPR można wywnioskować, że podczas interakcji Fe (II) z Tironem zarówno w roztworze, jak i na powierzchni sorbentu jest on utleniany do Fe(III). Zarówno rozpuszczony w wodzie tlen, jak i sam odczynnik mogą być utleniaczem Fe (II). Szybkość utleniania Fe (II) wzrasta wraz ze wzrostem stopnia nasycenia roztworu tlenem przy pH > 5 w obecności jonów octanowych; co pokrywa się z obszarem jego ilościowej ekstrakcji przez SiO2-PHMG-Tiron.,
tożsamość widm EPR sorbentu SiO2-PHMG-Tiron po sorpcji Fe(III) i Fe(II) jest dowodem poziomu utleniania żelaza w kompleksie powierzchniowym +3; a tożsamość koloru i DRS kompleksów Fe(III) na powierzchni sorbentu SiO2-PHMG-Tiron jest dowodem identycznego składu kompleksów powierzchniowych.
3.4., Sorpcja-fotometryczne oznaczanie Fe (III) i FE (II) Za pomocą SiO2-PHMG-Tiron
ponieważ zawartość żelaza na powierzchni sorbentu wzrosła, intensywność koloru sorbentu wzrosła proporcjonalnie, a kształt DRS i położenie jego maksimum nie zależały od stężenia żelaza. Powstawanie kompleksów intensywnie zabarwionych na powierzchni SiO2-PHMG-Tiron zostało wykorzystane do opracowania następujących procedur: (i) sorpcja-fotometryczne oznaczanie Fe(III) i Fe(II) (ii) sorpcja-fotometryczne oznaczanie żelaza całkowitego w wodach naturalnych.,
cechy analityczne opracowanej metody, takie jak granica wykrywalności, zasięg liniowy i współczynnik korelacji, uzyskano poprzez przetwarzanie standardowych rozwiązań w optymalnych warunkach. Dla oznaczenia żelaza (II) w proponowanych warunkach doświadczalnych uzyskano liniowy wykres kalibracyjny. Równania kalibracyjne we współrzędnych, gdzie jest zawartością żelaza (µg na 0,100 g sorbentu), były następujące: (i) () dla sorpcji Fe (II).(ii) () dla sorpcji Fe (III).
granica wykrywalności dla oznaczania żelaza obliczona przy użyciu kryterium 3s wynosiła 0,05 µg na 0.,100 g sorbentu. Wykresy kalibracji były liniowe do 20,0 µg Fe na 0,100 g sorbentu. Względne odchylenie standardowe (RSD = () × 100%) przy oznaczaniu więcej niż 0,2 µg Fe na 0,100 g sorbentu było mniejsze niż 6,2% (Tabela 1). Granice wykrywalności, zakres liniowości Wykresów kalibracyjnych i RSD są niezależne od początkowego poziomu utleniania żelaza.
sorbent SiO2-PHMG-Tyron charakteryzuje się dobrą kinetyką., Ponieważ stosunek objętości roztworu do masy sorbentu ( : ) wzrasta ze 102 do 103, a czas osiągnięcia równowagi sorpcji nie przekracza 10 min. Zwiększenie objętości roztworu z 10 do 100 mL (przy użyciu 0,100 g sorbentu) prowadzi do zmniejszenia względnej granicy wykrywalności z 5 ng mL−1 do 0,5 ng mL-1.
3.5. Przygotowano działanie potencjalnie zakłócających jonów
roztworów zawierających Fe(II) lub Fe (III) (0,1 µg mL−1) oraz innych jonów i zastosowano opracowaną procedurę w celu określenia selektywności sorbentu.,
selektywność oznaczenia Fe(III) jest wyższa w porównaniu z oznaczeniem Fe(II), ponieważ kompleksowanie Fe(III) z Tironem zachodzi w bardziej kwaśnym obszarze, gdzie nie ma interakcji z innymi jonami metali (tworzącymi kompleksy przy pH> 4) z Tironem .
3.6., Separacja sorpcyjna i oznaczanie Fe(III) i FE(II)
zależność ilościowej ekstrakcji Fe(II) i Fe(III) za pomocą sorbentu SiO2-PHMG-Tiron od pH i tworzenie intensywnie zabarwionych kompleksów powierzchniowych Fe(III) wykorzystano do sekwencyjnej izolacji sorpcyjnej i oddzielnego oznaczania Fe(III) i FE(II) z jednej próbki roztworu.
podczas sorpcji w trybie wsadowym zawartość Fe(III) była prawie 1,5 razy wyższa niż została dodana, a zawartość Fe(II) 1,5 razy niższa niż została dodana. Ale całkowita zawartość Fe (III) i FE (II) była równa w momencie ich dodania., Zawyżone wyniki oznaczenia Fe (III) i niedoszacowane wyniki oznaczenia Fe (II) tłumaczone są nasyceniem roztworu tlenem atmosferycznym podczas intensywnego mieszania przy pH 3, optymalnymi warunkami ekstrakcji Fe(III), a Fe(II) jest utleniane do Fe(III).
sorpcja w analizie przepływu za pomocą minikolumn pozwala na wyeliminowanie nasycenia roztworu tlenem atmosferycznym i osiągnięcie zarówno oddzielenia, jak i oznaczenia Fe(II) i Fe(III) z jednej próbki roztworu przez długość strefy barwnej sorbentu za pomocą układu przedstawionego na rysunku 1., Sorbent w minikolumnach stał się czerwono-liliowym kolorem.
długość barwnej strefy sorbentów po przejściu roztworów Fe(III) i FE(II) o jednakowych stężeniach była równa i wzrastała proporcjonalnie do ich zawartości w roztworze. Funkcja kalibracji dla oznaczania Fe (II) i Fe(III) przez długość strefy barwnej () wyglądała następująco: , gdzie jest zawartość żelaza w minikolumnie, µg. Zawartość żelaza określona przez długość kolorowej strefy w roztworze modelowym jest przedstawiona w tabeli 2. Zwiększenie natężenia przepływu roztworu z 0,5 do 3.,0 mL min-1 doprowadziło do erozji kolorowej strefy.
procedura oddzielnego oznaczania Fe(III) i FE(II) przez długość kolorowej strefy w minikolumnie została wykorzystana do analizy wody studni podczas przechowywania: w 30 min, 6 h i 24 h po pobraniu próbek. Uzyskane wyniki przedstawiono w tabeli 3.
w wodach studni o wysokiej zawartości żelaza (> 2 mg L−1) i wolnych od związków organicznych (kwasy humusowe i fulwowe) w kontakcie z powietrzem utlenianie Fe(II) do Fe(III) przebiega z późniejszym wytrąceniem słabo rozpuszczalnego wodorotlenku żelaza (III)., Zawartość Fe (II) oznaczono w wodach studni o wysokiej zawartości żelaza po oddzieleniu osadu wodorotlenku żelaza (III) za pomocą filtra membranowego.
dane przedstawione w tabeli 3 pokazują, że w przypadku niskiej zawartości żelaza w wodach naturalnych wyniki sorpcyjno-fotometrycznego oznaczania całkowitej zawartości Fe(III) i FE(II) są zgodne z wynikami całkowitego oznaczania żelaza za pomocą ICP-OES.
3.7. Oznaczanie żelaza całkowitego w wodach naturalnych
w celu rozkładu kompleksów metali ze związkami organicznymi wody naturalne gotowano kwasem azotowym., Organiczne kompleksy żelaza zostały zniszczone, w wyniku czego żelazo zostało utlenione do Fe (III), które zostało zhydrolizowane tworząc słabo rozpuszczalne związki. Pomimo wyższej selektywności sorpcji-fotometryczne oznaczanie Fe (III) przy pH 3,0, w celu określenia całkowitej zawartości żelaza uzasadnione jest obniżenie Fe(III) do Fe (II), ponieważ jest mniej hydrolizowane w roztworach wodnych i nie tworzy związków słabo rozpuszczalnych. Hydroksyloamina jest preferowana jako środek redukujący, ponieważ jej obecność nie wpływa na tworzenie się kompleksu powierzchniowego Fe (III) z Tironem.,
opracowano procedurę całkowitego oznaczania żelaza w ściekach (próbki nr 1 i nr 2), pobrane w różnych dzielnicach miasta Krasnojarsk; woda rzeczna; wody pitne: nisko zmineralizowana woda „Uchumskaya” i wysoko zmineralizowana woda „Zagorie” produkowane w Kraju Krasnojarskim. Dokładność procedury została potwierdzona metodą ICP-OES. Wyniki oznaczania żelaza przedstawiono w tabeli 4.,
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| volume: 5 mL. volume: 1 mL. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
An intensely colored zone appeared when a sample was passed through a minicolumn filled with a sorbent., Zależność długości strefy barwnej sorbentu od zawartości żelaza została wykorzystana do całkowitego oznaczania żelaza w wodach naturalnych (Tabela 4).
4. Wnioski
sorbent SiO2-PHMG-Tiron proponowany do wstępnego zagęszczania, oddzielania i oznaczania Fe (II) i Fe (III) charakteryzuje się prostotą syntezy z powszechnie dostępnych odczynników i nie wymaga skomplikowanego i kosztownego sprzętu. Sorbent umożliwia ilościową sekwencyjną izolację i oznaczanie Fe (II) i Fe (III) z jednej próbki wody., Opracowane procedury są porównywalne do FAAS i ICP-OES pod względem granic wykrywalności. Zastosowanie minikolumn wypełnionych sorbentem SiO2-PHMG-Tiron pozwala na szybką i dokładną wizualną ocenę zawartości Fe (II) i Fe (III) w wodach naturalnych. Procedura oznaczania żelaza przez długość strefy barwnej w minikolumnie nie wymaga sprzętu i może być stosowana do oznaczania żelaza w wodach naturalnych w terenie.
konflikty interesów
autorzy oświadczają, że nie występują konflikty interesów.,
podziękowania
opracowanie to zostało wsparte przez Ministerstwo Edukacji i Nauki Federacji Rosyjskiej (Projekt nr 4.6343.2017 dla syberyjskiego Uniwersytetu Federalnego).
Leave a Reply