СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ РТУТИ В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ
METHOD OF DETERMINING CONTENT OF MERCURY IN AQUEOUS SOLUTIONS

Изобретение относится к способам определения ртути и может быть использовано в эколого-аналитических и технологических исследованиях для контроля содержания катионов ртути в водных растворах.
Ртуть и ее соединения широко применяются в промышленности и в научных исследованиях. Она может аккумулироваться в организме, превращаясь в ртутьорганические соединения, которые являются весьма токсичными.
Известным является метод определения катионов ртути в водных растворах с помощью спектрофотометрии после добавления в анализируемый раствор иодида калия [PappasA.J., Powell H.B. Spectrophotometric determination of mercury (II) in aqueous potassium iodide media [Текст] / A.J.Pappas, H.B.Powell // Analytical Chemistry. - 1967. - Vol.39. - N.6 - Р.579-581]. Оптическую плотность измеряют при 323 нм. Недостатком этого метода является высокая чувствительность к присутствию кислорода, и поэтому приготовление раствора иодида калия необходимо проводить с использованием деаэрированной воды. - Аналог.
Основным, более близким способом определения содержания ртути является спектрофотометрический метод [Хабаров Ю.Г., Яковлев М.С. Спектрофотометрический метод определения катионов ртути [Текст] / Ю.Г.Хабаров, М.С.Яковлев // Известия высших учебных заведений. Химия и химическая технология. - 2007. - Т.50. - Вып.5 - С.77-20], основанный на фотометрической реакции катионов ртути с муравьиной кислотой.
Для этого к раствору, содержащему катионы ртути, прибавляют известное количество раствора муравьиной кислоты и через 30 мин измеряют оптическую плотность при 236 нм. - Прототип.
Недостатком спектрофотометрического метода, основанного на фотометрической реакции ртути с муравьиной кислотой, является относительно длительная продолжительность проведения фотометрической реакции - 30 мин.
Для устранения недостатков определения катионов ртути (II) путем спектрофотометрии анализируемого раствора, в который предварительно вводят фотометрический реагент, предлагается способ, в котором в анализируемый раствор вносят реагент и затем проводят определение оптической плотности в УФ-области спектра при 230 нм. В качестве реагента используется сульфит натрия.
Результат состоит в сокращении продолжительности проведения фотометрической реакции с 30 мин до 1 мин.
Предлагаемый способ иллюстрируется следующими примерами. Построение калибровочного графика для определения ртути по предлагаемому методу проводили следующим образом.
Пример 1. Первоначально были приготовлены 2 раствора:
раствор 1 - водный раствор сульфита натрия с концентрацией последнего 3,00 г/л;
раствор 2 - раствор ацетата ртути (II) с концентрацией катионов ртути (II) 0,63 мг/л и добавкой ледяной уксусной кислоты для подавления гидролиза в расчете 0,80 мл на 100 мл раствора.
К 2,00 мл раствора 2 добавили 0,0200 мл раствора 1. Через 1 мин у полученного после перемешивания раствора измеряли оптическую плотность на спектрофотометре SHIMADZU UV-1650PC при длине волны 230 нм относительно дистиллированной воды. Для оценки воспроизводимости фотометрической реакции аналогичную процедуру проводили по 3 раза. Среднее значение оптической плотности при 230 нм составило 0,095, коэффициент вариации - 2,2%.
Пример 2. Определение проведено в условиях примера 1, но концентрация катионов ртути (II) в растворе 2 составляла 1,26 мг/л. Среднее значение оптической плотности при 230 им составило 0,186, коэффициент вариации - 0,8%.
Пример 3. Определение проведено в условиях примера 1, но концентрация катионов ртути (II) в растворе 2 составляла 1,89 мг/л. Среднее значение оптической плотности при 230 нм составило 0,277, коэффициент вариации - 0,2%.
Пример 4. Определение проведено в условиях примера 1, но концентрация катионов ртути (II) в растворе 2 составляла 2,52 мг/л. Среднее значение оптической плотности при 230 нм составило 0,353, коэффициент вариации - 0,5%.
Пример 5. Определение проведено в условиях примера 1, но концентрация катионов ртути (II) в растворе 2 составляла 3,15 мг/л. Среднее значение оптической плотности при 230 нм составило 0,457, коэффициент вариации - 1,1%.
Пример 6. Определение проведено в условиях примера 1, но концентрация катионов ртути (II) в растворе 2 составляла 5,04 мг/л. Среднее значение оптической плотности при 230 нм составило 0,713, коэффициент вариации - 1,1%.
Пример 7. Определение проведено в условиях примера 1, но концентрация катионов ртути (II) в растворе 2 составляла 7,55 мг/л. Среднее значение оптической плотности при 230 нм составило 1,068, коэффициент вариации - 0,6%.
Пример 8. Определение проведено в условиях примера 1, но концентрация катионов ртути (II) в растворе 2 составляла 10,07 мг/л. Среднее значение оптической плотности при 230 нм составило 1,421, коэффициент вариации - 0,2%.
Пример 9. Определение проведено в условиях примера 1, но концентрация катионов ртути (II) в растворе 2 составляла 12,59 мг/л. Среднее значение оптической плотности при 230 нм составило 1,775, коэффициент вариации - 0,4%.
Пример 10. Определение проведено в условиях примера 1, но концентрация катионов ртути (II) в растворе 2 составляла 0,00 мг/л. Среднее значение оптической плотности при 230 нм составило 0,008, коэффициент вариации - 0,0%.
230
Hg
2+
2
По результатам примеров 1-10 были вычислены коэффициенты калибровочного графика (зависимости оптической плотности при 230 нм фотометрируемых растворов от концентрации катионов ртути (II) в анализируемой пробе) D=0,1403·C +0,0082(R=0,9999).
Для оценки точности определения были выполнены анализы растворов с известными концентрациями катионов ртути (II).
Пример 11. Определение проведено в условиях примера 1, но концентрация катионов ртути (II) в растворе 2 составляла 0,31 мг/л. Среднее значение оптической плотности при 230 нм составило 0,066, коэффициент вариации - 12%.
Пример 12. Определение проведено в условиях примера 1, но концентрация катионов ртути (II) в растворе 2 составляла 0,63 мг/л. Среднее значение оптической плотности при 230 нм составило 0,100, коэффициент вариации - 3,6%.
Пример 13. Определение проведено в условиях примера 1, но концентрация катионов ртути (II) в растворе 2 составляла 1,26 мг/л. Среднее значение оптической плотности при 230 нм составило 0,188, коэффициент вариации - 2,7%.
Пример 14. Определение проведено в условиях примера 1, но концентрация катионов ртути (II) в растворе 2 составляла 1,89 мг/л. Среднее значение оптической плотности при 230 нм составило 0,272, коэффициент вариации - 1,7%.
Пример 15. Определение проведено в условиях примера 1, но концентрация катионов ртути (II) в растворе 2 составляла 2,39 мг/л. Среднее значение оптической плотности при 230 нм составило 0,333, коэффициент вариации - 1,3%.
Пример 16. Определение проведено в условиях примера 1, но концентрация катионов ртути (II) в растворе 2 составляла 4,53 мг/л. Среднее значение оптической плотности при 230 нм составило 0,638, коэффициент вариации - 0,8%.
Пример 17. Определение проведено в условиях примера 1, но концентрация катионов ртути (II) в растворе 2 составляла 6,04 мг/л. Среднее значение оптической плотности при 230 нм составило 0,851, коэффициент вариации - 0,4%.
Пример 18. Определение проведено в условиях примера 1, но концентрация катионов ртути (II) в растворе 2 составляла 8,56 мг/л. Среднее значение оптической плотности при 230 нм составило 1,208, коэффициент вариации - 0,4%.
Пример 19. Определение проведено в условиях примера 1, но концентрация катионов ртути (II) в растворе 2 составляла 11,33 мг/л. Среднее значение оптической плотности при 230 нм составило 1,596, коэффициент вариации - 0,1%.
Результаты определений оптической плотности при 230 нм примеров 11-19, вычисленные значения их стандартных среднеквадратических отклонений и коэффициенты вариации, а также определенные и заданные концентрации катионов ртути (II) и относительные погрешности сведены в таблице 1.
Таблица 1
№
Оптическая плотность при 238 нм
σ
ν, %
C<sub>Hg</sub> <sup>2+</sup>, мг/л
δ, %
D<sub>1</sub>
D<sub>2</sub>
D<sub>3</sub>
D<sub>cp</sub>
заданная
определенная
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1
-
0,063
0,060
0,062
0,002
3,4
0,31
0,38
21
2
0,101
0,103
0,096
0,100
0,004
3,6
0,63
0,65
4,0
3
0,194
0,184
0,187
0,188
0,005
2,7
1,26
1,28
2,0
4
0,272
0,267
0,276
0,272
0,005
1,7
1,89
1,88
0,6
5
0,328
0,334
0,336
0,333
0,004
1,3
2,39
2,31
3,3
6
0,639
0,633
0,644
0,638
0,005
0,8
4,53
4,49
0,9
Продолжение таблицы 1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
7
0,854
0,847
0,853
0,851
0,003
0,4
6,04
6,01
0,6
8
1,213
1,205
1,204
1,208
0,005
0,4
8,56
8,55
0,1
9
1,596
1,598
1,594
1,596
0,002
0,1
11,33
11,32
0,1
σ - стандартное среднеквадратическое отклонение;
ν - коэффициент вариации;
C<sub>Hg</sub> <sup>2+</sup> - концентрация катионов ртути (II);
δ - относительная погрешность определения.
Из таблицы 1 видно, что результаты определений концентраций катионов ртути (II) хорошо совпадают с заданными значениями.
Вывод: таким образом, предлагаемый метод позволяет быстро и с высокой точностью определять содержание ртути в водных растворах.