Желатиновые пленки с иммобилизованным нитхромазо для фотометрического определения Ba(II), Sr(II) и so42- в водных средах

Ивченко Н.В.,¹ Никитина Н.А.²

1Харьковский национальный университет имени в.Н. Каразина,

Харьков, Украина.

Молодой учёный.

natali-sv@ukr.net

2Харьковский национальный университет имени в.Н. Каразина, Харьков, Украина. Молодой учёный.

Научный руководитель: Решетняк Е.А.

Иммобилизация известных аналитических реагентов на сорбентах различной природы лежит в основе разработки новых методик анализа для контроля загрязнителей в объектах окружающей среды. Широкое распространение получили оптически прозрачные полимерные матрицы, позволяющие фиксировать аналитический сигнал, используя обычное фотометрическое оборудование.

Путем иммобилизации нитхромазо (бис-[2,7-(4-нитро-2-сульфо-1-азобензол)]-1,8-диоксинафталин-3,6-дисульфо-кислоты) в прозрачную среду отвержденного желатинового геля фотографической пленки для офсетной печати фирмы AGFA получены индикаторные пленки для фотометрического определения суммарного содержания Ba²⁺ и Sr²⁺ и косвенной оценки малых содержаний сульфат-ионов в водах. При выборе условий иммобилизации реагента и комплексов в пленке учитывали электростатическое взаимодействие заряженных форм с желатиновой матрицей и установленное нами методом вискозиметрии значение изоэлектрической точки отвержденного желатинового геля — рН=4,46±0,04. Иммобилизацию нитхромазо проводили из солянокислого раствора (рН 1,5) с концентрацией реагента 3,0·10^-4 моль/л. Пленки погружали в раствор на 30 мин, промывали дистиллированной водой и сушили на воздухе. Равномерно окрашенные в синий цвет образцы (λ_max(нитхромазо)=590 нм) хранили при комнатной температуре в темном закрытом месте.

При погружении пленок с регентом на 3-5 мин в раствор, содержащий ионы Ва²⁺ и Sr²⁺ (рН 3,5), цвет пленок менялся на бирюзовый в результате комплексообразования. При более длительном контакте модифицированных пленок с раствором металлов наблюдали вымывание комплексов из желатинового слоя пленок. Спектры поглощения комплексов бария и стронция в пленке перекрывались, максимумы поглощения отвечали 665-670 нм. Раздельное определение Ba(ІІ) и Sr(ІІ) при их одновременном присутствии в растворе оказалось невозможным. Попытки отделения бария от стронция путем осаждения его в виде BaCrO₄ не привели к желаемому результату из-за неполного осаждения ионов Ва²⁺ и соосаждения ионов Sr²⁺. Для совместного определения металлов готовили градуировочные растворы, в которых ионы Ва²⁺ и Sr²⁺ имели равные молярные концентрации. Линейность градуировочной зависимости наблюдали при λ_max=665 нм в диапазоне значений суммарной концентрации ионов (2,5 – 20)·10^-3 моль/л; предел определения составил 2,4·10^-3 моль/л.

В случае определения сульфат-ионов готовили градуировочные растворы — 5%-ные водно-этанольные растворы с постоянной концентрацией бария (2,4·10^-4 моль/л) и переменной концентрацией сульфатов (1,6-2,4)·10^-5 моль/л при рН 1,5. Параллельно готовили раствор сравнения, не содержащий ионов SO₄^2-. Для стабилизации суспензии растворы, полученные после смешивания, выдерживали час; введение спирта снижало растворимость образующегося BaSO₄. Концентрацию избыточного бария определяли по реакции с нитхромазо, иммобилизованным в желатиновой пленке. Для этого образцы пленок с реагентом погружали на 15 мин в растворы, сушили на воздухе и фотометрировали при λ=640 нм относительно бесцветной пленки. Факт образования комплекса в пленке можно было доказать только фотометрически, зрительно изменение окраски не наблюдали. Находили разность светопоглощений путем вычитания из максимальной величины поглощения комплекса в пленке, выдержанной в растворе сравнения, значение поглощения комплекса в пленках, выдержанных в градуировочных растворах: ∆A_i = A_BaR,max – A_BaR,i. Градуировочную зависимость строили в координатах ∆A_i — концентрация SO₄^2- в растворе в диапазоне значений с(SO₄^2-)=(1,5 – 9)·10^-5 моль/л, значение предела определения составило 1,0·10^-5 моль/л.

Полученные индикаторные пленки на основе отвержденного желатинового геля характеризуются высокой механической прочностью, устойчивостью аналитического сигнала в течение длительного времени (цвет пленок сохраняется более года); их можно многократно использовать в качестве стандартных образцов для получения градуировочных зависимостей, тем самым избавляя потребителя от необходимости повторного приготовления градуировочных растворов.

Индикаторные пленки применили при анализе проб подземных попутно-пластовых вод (воды глубокого залегания) восточной части Днепровско-Донецкого водонапорного бассейна, относящихся к сульфатно-гидрокарбонатному типу с высокой минерализацией. Воду фильтровали, при необходимости разбавляли, мешающее влияние Fe(III) устраняли введением NaF. Правильность результатов определения Ba(ІІ), Sr(ІІ) и сульфатов доказали методом добавок и независимым методом.