СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАЛЛАДИЯ (II)
METHOD OF DETERMINING PALLADIUM (II)

Изобретение относится к области аналитической химии, а именно к методам определения палладия (II), и может быть использовано при его определении в технологических растворах и техногенных водах.
Известен способ определения палладия (II) на твердой фазе методом диффузной отражательной спектроскопии (Пат. 2374640, Россия, МПК G01N 31/22. Способ определения палладия (II) / Лосев В.Н., Дидух С.Л., Волкова Г.В., Трофимчук А.К., - №2008140261/04; заявл. 2008.10.09; опубл. 2009.11.27). Способ основан на количественном извлечении палладия (II) из раствора с pH 2-5 кремнеземом, последовательно модифицированным полигексаметиленгуанидином и нитрозо-Р-солью. В процессе сорбции палладия в статическом режиме на поверхности сорбента образуется окрашенный в красно-коричневый цвет комплекс палладия (II) с нитрозо-Р-солью. Содержания палладия (II) оценивают по градуировочному графику. Для этого проводят измерение коэффициента диффузного отражения сорбента с полученным комплексным соединением палладия (II) при 510 нм.
Известен способ определения палладия в хлоридных растворах на твердой фазе волокнистого ионообменника (В.П.Дедкова, О.П.Швоева, С.Б.Саввин. Тест-метод определения палладия в хлоридных растворах на твердой фазе волокнистого ионообменника // Журнал аналитической химии. 2005. Т.60. №1. С.85-90). Способ заключается в сорбционном выделении палладия из хлоридных растворов с pH 1.8-2.2 полиакрилонитрильным волокном, наполненным анионообменником АВ-17, с последующим взаимодействием палладия с реагентом n-нитрозодиэтиланилином на поверхности сорбента, образовании окрашенного комплексного соединения и измерении коэффициента диффузного отражения при 550 нм или визуальной оценке содержания палладия.
К недостаткам способа можно отнести длительность и трудоемкость процесса подготовки сорбента к определению, неудобный способ хранения сорбента и трудоемкость выполнения процесса определения палладия.
Кроме того, к недостаткам двух предложенных способов определения палладия можно отнести сложность применяемого в способе оборудования для измерения коэффициента диффузного отражения сорбента, т.к. наиболее часто используемым методом в аналитических лабораториях является метод молекулярной спектроскопии, основанный на измерении поглощения света из-за его высокой способности к адаптации широкому кругу аналитических проблем. При разработке методов определения с использованием твердой фазы, основанных на измерении светопоглощения, в качестве носителей для иммобилизации реагентов используют различные прозрачные материалы.
Известен способ определения палладия с использованием оптически прозрачных целлюлозных мембран (Г.С.Мацибура, В.О.Рябушко. Тиокетон Михлера - аналитический реагент для спектрофотометрического определения микроколичеств некоторых металлов в водах // Химия и технология воды. 1994. Т.16. №4. С.416-421). Способ основан на выделении палладия (II) из анализируемых растворов с температурой 40-60°С прозрачной мембраной с иммобилизованным тиокетоном Михлера в течение 60 мин, последующим отделением сорбента от раствора и его фотометрированием при λ=530 нм.
К недостаткам предложенного способа можно отнести длительность и трудоемкость процесса определения палладия. Использование в процессе подготовки оптической мембраны для иммобилизации реагента вредного вещества - диметилформамида.
Наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению является способ определения палладия методом спектрофотометрии с использованием триацетилцеллюлозной мембраны (Hossein Tavallali, Maryam Ghanaat Pisheh Jahromi. A novel optode sensor for the determination of palladium (II) in water and hydrogenation catalyst // Journal of the Serbian Chemical Society. 2009. V.74. N.3, Р.311-315). Способ основан на сорбционном выделении палладия (II) из растворов с pH 2 прозрачной триацетилцеллюлозной мембраной с иммобилизованным 1-(2-пиридилазо)-2-нафтолом, образовании окрашенного комплекса палладия с реагентом в твердой фазе и измерении поглощения при длине волны 469 нм.
К недостаткам данного способа можно отнести использование в процессе регенерации мембраны вредного для здоровья людей вещества - этилендиамина, невысокую чувствительность метода и высокий предел обнаружения.
Задачей настоящего изобретения является разработка чувствительного, экологически безопасного способа определения палладия с низким пределом обнаружения и различными вариантами детектирования аналитического сигнала и оценки содержания палладия.
Решение указанной задачи достигается тем, что способ определения палладия, включающий приготовление раствора палладия (II), извлечение палладия (II) мембраной с иммобилизованным дитизоном, последующее ее отделение от раствора, измерение аналитического сигнала и оценку содержания палладия (II), отличается тем, что в качестве мембраны применяют полиметакрилатную матрицу с иммобилизованным дитизоном, в качестве аналитического сигнала используют светопоглощение при (530±20) нм или визуальную оценку интенсивности окраски оптической мембраны, оценку содержания палладия проводят по градуировочному графику или визуально-тестовым методом.
Сущность заявляемого способа заключается в том, что находящийся в растворе с pH~0 палладий (II) извлекается полиметакрилатной матрицей с иммобилизованным дитизоном с образованием комплекса, окрашенного в коричнево-фиолетовый цвет, имеющего в спектре поглощения максимум при длине волны 530 нм.
Иммобилизацию дитизона в полиметакрилатную матрицу размером 6,0×8,0×0,6 мм проводили его сорбцией из раствора в статическом режиме.
Для этого 25 мл раствора реагента в водном растворе NaOH перемешивали с полиметакрилатной матрицей в течение 90 с, при этом матрица окрашивалась в желто-оранжевый цвет вследствие того, что дитизон находится в матрице в енольной форме и имеет максимум поглощения при длине волны 430 нм. В исследуемый раствор с pH~0, содержащий палладий (II), вносили полиметакрилатную матрицу с иммобилизованным дитизоном, тщательно перемешивали в течение 30 мин, вынимали, подсушивали фильтровальной бумагой, измеряли аналитический сигнал с последующим установлением зависимости величины аналитического сигнала от содержания палладия (II) и его оценкой. Полиметакрилатная матрица с иммобилизованным реагентом после контакта с раствором палладия изменяет свою окраску с желто-оранжевой на коричнево-фиолетовую. Изменение окраски сопровождается появлением максимума при длине волны 530 нм (рис.1).
Аналитические характеристики в сравнении с прототипом представлены в таблице 1.
Из данных, представленных в таблице, видно, что коэффициент чувствительности повышается в 5 раз по сравнению с прототипом. Это вероятно обусловлено тем, что в прототипе в качестве аналитического сигнала, по которому оценивают содержание палладия, выбрано уменьшение максимума поглощения реагента, а не нарастание максимума поглощения образующегося в триацетилцеллюлозной мембране комплекса палладия.
Ниже представлены примеры осуществления заявленного изобретения.
Пример 1. Измерение поглощения полиметакрилатной матрицы и определение содержания палладия по градуировочному графику.
530
Pd
Pd
S
В 50 мл анализируемого раствора с содержанием палладия 0,0025-0,05 мг с pH~0 (HCl, контроль pH-метром) помещали пластинку полиметакрилатной матрицы с иммобилизованным дитизоном и перемешивали в течение 30 мин, затем вынимали, подсушивали фильтровальной бумагой и измеряли поглощение при 530 нм. Содержание палладия находили по градуировочной зависимости, построенной в аналогичных условиях. Уравнение градуировочной зависимости имеет вид: A=0,06+0,11·c (r=0,9921), где c - концентрация палладия (II), мг/л. Диапазон линейности градуировочной зависимости составляет 0,05-1,0 мг/л. Предел обнаружения, рассчитанный по 3 - критерию, равен 0,03 мг/л.
Пример 2. Визуально-тестовое определение содержания палладия.
Для визуально-тестового определения палладия получены цветовые шкалы путем сканирования образцов, полученных при построении градуировочной зависимости. Визуальное тест-определение выполняли аналогично методике, описанной в примере 1, с тем отличием, что после контакта с растворами палладия (II) поглощение полиметакрилатных матриц не измеряли, а проводили сравнение их окраски с цветовой шкалой (рисунок 2) и полуколичественно определяли концентрацию элемента.
На рисунке 2 представлены изображения образцов полиметакрилатной матрицы с иммобилизованным дитизоном после контакта с раствором палладия (II).
Пример 3. Определение содержания палладия в стандартном образце и питьевой воде.
Подготовка питьевой воды к анализу. Отбор проб питьевой воды проводили в соответствии с ГОСТ Р 51593-2000. Для анализа отбирали аликвотную часть в мерную колбу на 50 мл и поступали, как указано в примере 1.
Правильность разработанной методики оценивали по результатам определения палладия в стандартном образце и добавок палладия в пробе питьевой воды. Результаты определения палладия заявляемым способом представлены в таблице 2. Полученные результаты свидетельствуют о правильности и повторяемости предлагаемого способа определения палладия (II).
Преимуществом заявленного изобретения является снижение предела обнаружения в 2 раза, увеличение в 5 раз чувствительности определения, различные способы измерения аналитического сигнала полиметакрилатной матрицы и оценки содержания палладия. Кроме того, заявляемый способ определения палладия характеризуется простотой выполнения, не требует использования токсичных растворителей и других вредных веществ и является безопасным для здоровья людей.
Таблица 1
Аналитические характеристики определения палладия (II)
Способ
Уравнение градуировочной зависимости (c<sub>Pd(II)</sub> - содержание палладия, мкг/мл)
Диапазон определяемых содержаний, мкг/мл
Предел обнаружения, нг/мл
Прототип
A<sub>469</sub>=0,0251+0,0241·c<sub>Pd(II)</sub>
0,10-12,0
65
Заявляемое изобретение
A<sub>530</sub>=0,0629+0,1134·c<sub>Pd(II)</sub>
0,05-1,00
30
Таблица 2
Результаты определения палладия (II) в стандартном образце и питьевой воде (n=5; Р=0,95)
Объект
Концентрация, мг/л
Найдено, мг/л
S<sub>r</sub>
Стандартный образец
0,2
(0,21±0,04)
0,15
0,4
(0,43±0,05)
0,09
Вода водопроводная
Добавка, мг/л
0
<0,03
-
0,3
(0,31±0,05)
0,12