ПРИМЕНЕНИЕ ИММОБИЛИЗОВАННЫХ ОКСИАЗОРЕАГЕНТОВ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ БЕРИЛЛИЯ В ОБЪЕКТАХ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Аннотация: Изучено комплексообразование ионов бериллия с кальконкарбоновой кислотой и эриохром красным В. Показана возможность и оптимизированы условия иммобилизации предлагаемых реагентов на нерастворимых носителях различной природы. Установлены оптимальные условия проведения реакций комплексообразования бериллия с иммобилизованными реагентами. Разработаны методики твердофазного спектроскопического определения бериллия в объектах окружающей среды.

Ключевые слова: бериллий, иммобилизация, органический реагент, люминесцентное определение, сорбционная спектроскопия.

Мониторинг объектов окружающей среды приобретает в последние годы всё большее значение. Особое место при этом отводится контролю за содержанием в объектах окружающей среды токсичных элементов, в том числе бериллия, несущего опасность для здоровья людей.

Международным агентством по изучению рака бериллий и его соединения отнесены к группе возможных канцерогенов для человека . Главными источниками поступления бериллия в окружающую среду являются промышленные объекты, использующие различные виды топлива, выхлопные газы автотранспорта, а также его применение в качестве компонентов конструкционных материалов, в качестве легирующих добавок в производстве легких сплавов .  Для получения достоверной информации о содержании бериллия необходимо проводить постоянный аналитический контроль над его содержанием в объектах окружающей среды и пищевых продуктах.

Поэтому одной из актуальных задач аналитической химии является разработка новых высокочувствительных и селективных методик для определения бериллия, характеризующихся экспрессностью, экономичностью и воспроизводимостью.

Перспективным в этом отношении является люминесцентный метод анализа, ввиду его высокой чувствительности, селективности и сравнительно недорогого аппаратурного оформления.

Эффективность использования люминесцентных методов зависит от изыскания новых флуоресцентных реагентов, обеспечивающих высокую селективность и чувствительность, а также от поиска методических приемов, позволяющих улучшить метрологические характеристики люминесцентных реагентов.

В последние годы для улучшения аналитических характеристик люминесцентных реагентов успешно применяется метод иммобилизации на твердые матрицы, специфическое действие которых оказывает положительное влияние на химико-аналитические характеристики органических реагентов и их комплексных соединений с ионами металлов. Данный метод позволяет сочетать концентрирование с одновременным определением непосредственно на сорбенте [3-4].  Методы твердофазной спектроскопии широко развиваются во всем мире и используются для решения ряда задач аналитической химии [5-7].

Настоящая работа посвящена разработке новых экспрессных, высокочувствительных сорбционно-люминесцентных методик определения бериллия в объектах окружающей среды.

В качестве органических реагентов были выбраны кальконкарбоновая кислота и эриохром красный В.  Изучение оптимальных условий образования флуоресцирующих комплексных соединений ионов бериллия с исследуемыми реагентами показало, что максимальная интенсивность люминесценции наблюдается для комплекса бериллия с кальконкарбоновой кислотой в среде 40% об. ДМФА при рН 9,0-11,0 в присутствии 0,6 мл реагента сразу после сливания компонентов; для комплекса бериллия с эриохром красным В в среде 60% об. смеси ДМФА с этанолом (1:1), при рН 5,5-7,5 в присутствии 0,3 мл реагента через 10 минут после сливания компонентов.

Для улучшения химико-аналитических свойств с использованием предварительного сорбционного концентрирования изучена возможность иммобилизации кальконкарбоновой кислоты и эриохром красного В на сорбентах различного типа. Для установления оптимальных условий иммобилизацию изучали методом построения кривых зависимости интенсивности флуоресценции от различных факторов. «Нагрузку» носителя реагентом определяли по остаточной концентрации реагента в растворе после иммобилизации спектрофотометрическим методом.

Исследования показали, что наибольший эффект достигается при иммобилизации кальконкарбоновой кислоты на Amberlit XAD-2, эриохром красного В на Molselect 72 G-15. Результаты исследований приведены в таблице 1.

Изучение комплексообразования в системе иммобилизованный реагент-металл проводили в проточном режиме по известной схеме: влияние рН, состава буферной смеси, природы и содержания органической фазы, времени контакта.

Сравнение аналитических характеристик комплесков иммобилизованных реагентов и реагентами в растворе показывает, что  предел обнаружения бериллия с кальконкарбоновой кислотой снижен в 10 раз, с эриохром красным В в 13 раз.

Комплексообразование с иммобилизованными реагентами протекает в более кислой области. Так комплексообразование бериллия с кальконкарбоновой кислотой и эриохром красным В смещается на 2 ед. рН по сравнению с комплексообразованием в растворе. Этим объясняется значительное улучшение избирательности определения бериллия иммобилизованными реагентами по сравнению с реагентами в растворе. Доля органической фазы в результате иммобилизации уменьшилась в 60 раз для комплекса бериллия с эриохром красным В, в 3 раза для комплекса бериллия с кальконкарбоновой кислотой. Время развития флуоресценции сократилось в 2 раза, т.е. увеличилась экспрессность разработанных методик.

На основе изученных реакций комплексообразования разработаны методы количественного определения бериллия с иммобилизованными кальконкарбоновой кислотой и эриохром красным В. Найдены интервалы пропорциональной зависимости между интенсивностью флуоресценции и концентрацией ионов металлов. Методом математической статистики оценена правильность проводимых определений. Проведены многочисленные опыты по выяснению и устранению мешающего влияния ряда элементов на правильность определения бериллия. Найдены предельно допустимые отношения мешающего элемента к определяемому иону. Особо следует подчеркнуть возможность определения бериллия в присутствии 500-1000 кратных количеств тушителей люминесценции, значительное улучшение селективности определения по отношению к сопутствующим элементам.