СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УРАНА (VI) В РАСТВОРАХ
METHOD OF DETECTING URANIUM (VI) IN SOLUTIONS

Предлагаемый способ относится к области аналитической химии, в частности к методам измерения концентрации урана (VI) в растворах, и может быть использован для анализа сложных по составу растворов, содержащих ионы урана (VI). Изобретение применимо в системах контроля окружающей среды и технологических процессов.
Известен вольтамперометрический способ прямого определения урана (VI). В данном способе определение проводится с использованием в качестве фонового электролита 0.1М роданида калия и 0.001% желатина при значении рН 2.5±0.1. Аликвотную часть образца разбавляют фоновым электролитом, устанавливают значение рН 2.5±0.1, помещают полученный рабочий раствор в электролитическую ячейку и деаэрируют азотом в течение 15 минут, после чего регистрируют катодную волну в диапазоне потенциалов -0.1 - -0.4 В. Концентрацию урана определяют по высоте его катодного пика (отчетливо проявляющемся при потенциале -0.26 В). В качестве рабочего электрода используется ртутный капающий электрод. Минимальная определяемая концентрация составляет 2.4 мг/л. [Tamrakar Р. К., Pitre К. S. Voltammetric trace analysis of uranium and other metals in meta rhyolite rock samples. / Analytical sciences 951-955, 2000.]
-10
-8
Описан вольтамперометрический способ определения урана (VI) с купферроном в морской воде. Для определения к анализируемому образцу добавляют ацетатный буферный раствор (рН 4.2) и купферрон. Потенциометрическое определение проводят без деаэрирования с предварительным накоплением комплекса урана (VI) с купферроном в течение 180 с при потенциале -0.65 В. Концентрацию урана определяют по высоте его катодного пика. В качестве рабочего электрода используется пленочный свинцовый электрод. Данный способ позволяет определять уран (VI) в диапазоне концентраций 5×10-2×10 моль/л. [Korolczuk M., Tyszczuk К., Grabarczyk M. Determination of uranium by adsorptive stripping voltammetry at a lead film electrode. / Talanta, V.72, 2007. P.957-961.]
Задачей изобретения является повышение селективности и точности при качественном и количественном определениях концентрации урана (VI) в растворе, снижение абсолютного количества вещества, необходимого для анализа, возможность определения урана в сложных по составу объектах в присутствии сопутствующих и мешающих определению в обычных условиях ионов.
Введение органического растворителя с высокой сольватирующей способностью в анализируемые системы приводит, как правило, к смещению потенциалов пиков к более отрицательным либо более положительным значениям и изменению величин предельных токов. Экспериментальные исследования показали, что присутствие растворителей с высокой сольватирующей способностью в сложных по составу системах, содержащих ионы урана (VI) и сопутствующие ему элементы, приводит к увеличению селективности и точности определения (табл.1). При этом влияние мешающих определению ионов нивелируется.
В качестве сольватирующего органического растворителя применяется диметилсульфоксид, в качестве буферной смеси используется раствор аминоуксусной кислоты, хлористоводородной кислоты и хлорида натрия.
Пример 1. Определение урана (VI).
В мерную колбу емкостью 25 мл вносят аликвоту анализируемого раствора от 0.1 до 5 мл в зависимости от содержания урана в исследуемой смеси, добавляют 10 мл 1-5 М аминоуксусной буферной смеси, 1-6 мл высокосольватирующего органического растворителя (диметилсульфоксида), разбавляют до метки дистиллированной водой, тщательно перемешивают и деаэрируют азотом в течение 5 мин. Аликвоту 5.0 мл помещают в электрохимическую ячейку, погружают в раствор рабочий и вспомогательные электроды и проводят вольтамперометрическое определение с регистрацией вольтамперограммы в диапазоне потенциалов от 0.90 до -1.6 В. Содержание урана (VI) находят по высоте его катодного пика (табл.2). В качестве рабочего электрода используют серебряный амальгамированный электрод.
Пример 2.
Тот же, что пример 1, за исключением того, что в качестве высокосольватирующего органического растворителя используют диметилформамид (табл.3).
Пример 3.
Тот же, что пример 1, за исключением того, что вместо буферной смеси используют 1-5 М буферную смесь янтарной кислоты и тетрабората натрия (табл.4).
Пример 4.
Тот же, что пример 3, за исключением того, что в качестве высокосольватирующего органического растворителя используется диметилформамид (табл.5).
Так как диметилсульфоксид и диметилформамид близки по своим характеристикам и обладают схожим действием, они могут быть взаимозаменяемыми реагентами, расширяющими пределы обычного вольтамперометрического определения и повышающими его чувствительность и точность.
Таблица 1
Относительные показатели точности (m) и селективности (ΔЕ) вольтамперометрического определения урана (VI) в изученных системах
№ nn
Система
m=D/D<sub>op</sub>
ΔE=E-E<sub>op</sub>, мВ
1
уран(VI) - янтарная кислота - тетраборат натрия - ДМСО
1,2
320
2
уран(VI) - янтарная кислота - тетраборат натрия - ДМФА
1,2
390
3
уран(VI) - аминоуксусная кислота - хлорид натрия - тетраборат натрия - ДМСО
1,5
250
4
уран(VI) - аминоуксусная кислота - хлорид натрия - тетраборат натрия - ДМФА
1,7
280
Таблица 2
Определение урана (VI) в модельных растворах аминоуксусной кислоты - хлористоводородной кислоты - хлорида натрия - диметилформамида
№ опыта
С<sub>U(VI)</sub>×10<sup>-4</sup> моль/л, вводимое
С<sub>U(VI)</sub>×10<sup>-4</sup> моль/л, определяемое
Погрешность, %
1
1,00
0,99
1,0
2
2,00
1,99
1,7
3
4,00
3,98
4,7
4
8,00
7,98
1,0
Таблица 3
Определение урана (VI) в модельных растворах аминоуксусной кислоты - хлористоводородной - хлорида натрия - диметилсульфоксида
№ опыта
С<sub>U(VI)</sub>×10<sup>-4</sup> моль/л, вводимое
С<sub>U(VI)</sub>×10<sup>-4</sup> моль/л, определяемое
Погрешность, %
1
1,00
0,95
4,7
2
2,00
1,95
2,3
3
4,00
3,86
3,6
4
8,00
7,8
2,5
Таблица 4
Определение урана (VI) в модельных растворах  янтарной кислоты - тетрабората натрия - диметилсульфоксида
№ опыта
С<sub>U(VI)</sub>×10<sup>-4</sup> моль/л, вводимое
С<sub>U(VI)</sub>×10<sup>-4</sup> моль/л, определяемое
Погрешность, %
1
1,00
0,96
3,8
2
2,00
1,96
1,9
3
4,00
3,89
2,8
4
8,00
7,68
4,0
Таблица 5
Определение урана (VI) в модельных растворах  янтарной кислоты - тетрабората натрия - диметилформамида
№ опыта
С<sub>U(VI)</sub>×10<sup>-4</sup> моль/л, вводимое
С<sub>U(VI)</sub>×10<sup>-4</sup> моль/л, определяемое
Погрешность, %
1
1,00
0,96
4,5
2
2,00
1,97
1,6
3
4,00
3,92
2,0
4
8,00
7,76
3,0