Сорбционно-спектроскопическое определение ионов железа (II) иммобилизованными нитрозосоединениями

 АННОТАЦИЯ

2-нитрозо-5-метоксифенол и 2-гидрокси-3-нитрозо-1-нафтальдегид использованы в качестве аналитического реагента на ионы железа (II). Показана возможность их использования для иммобилизации на волокнистых носителях и применения в качестве специфического аналитического реагента для определения ионов металлов, в частности для определения ионов железа. Предложена простая, экспрессная методика определения железа (II) с помощью 2-нитрозо-5-метоксифенола. Реагенты взаимодействуют с железом в соотношении 1:1. Найдены оптимальные условия иммобилизации и комплексообразования. Найдены физико-химические свойства, результаты обработаны методом математической статистики и приведены данные по применению в анализе.

АBSTRACT

2-nitroso-5-methoxyphenol and 2-hydroxy-3-nitroso-1-naphthaldehyde have been used as an analytical reagent for iron ions (II). The possibility of their use is shown to immobilize fibrous carriers and as a specific analytical reagent to determine metal ions, in particular to determine iron ions. A simple, express procedure for the determination of iron (II) using 2-nitroso-5-methoxyphenol is proposed. Reagents interact with iron in a ratio of 1: 1. Optimal conditions for immobilization and complexation are found. The physicochemical properties are found; results are processed by the method of mathematical statistics, and data on the application in the analysis are given.

Ключевые слова: аналитический реагент, 2-нитрозо-5-метоксифенол, 2-гидрокси-3-нитрозо-1-нафтальдегид, иммобилизация, сорбционная спектроскопия, ионы железа (II).

Keywords: analytical reagent, 2-nitrozo-5-metoxyphenol, 2-hydroxy-3-nitrozo-1-naphtaldehyde , immobilization, iron (II).

Возможность избирательного извлечения ионов, высокий коэффициент распределения при сорбции, хорошие кинетические характеристики сорбентов дают возможность успешно применять комплексообразующие сорбенты для концентрирования ионов отдельных элементов из растворов сложного состава, в том числе для извлечения из большого объема. Это позволяет снизить предел обнаружения, устранит влияние матрицы, упростить градуировку, сделать методики анализов более простыми и быстрыми [1;8;9]. В настоящее время чаще стали использовать сорбенты с иммобилизованными на них различными органическими реагентами [3 - 4].

Целью данной работы является исследование новых органических реагентов на основе производных нитрозонафтолов, улучшение с их помощью метрологических характеристик оптических методик определения железа, иммобилизацией на волокнистых носителях и разработка на основе этих методик определения железа в различных природных объектах.

Методика проведения иммобилизации на полимерные волокнистые сорбенты, модифицированные гексаметилендиамином, обладающих хорошими кинетическими и ионообменными характеристиками описана в [5;6]. 

Обсуждение результатов

Синтезированы реагенты на основе нитрозофенолов: 2-гидрокси-3-нитрозо-1-нафтальдегид (ГННА), 2-нитрозо-5-метоксифенол (НМФ), которые избирательно взаимодействуют с ионами железа (II, III), меди и кобальта [7].

Подбором оптимальных условий иммобилизации нитрозонафтола на полиакрилонитрильной матрице сохранены специфичные аналитические свойства реагента. По данным ИК- и электронной спектроскопии установлены функционально-аналитических групп (ФАГ), реагирующие с ионами железа на носителе. Исследование электронных спектров иммобилизованных реагентов и исходных органических реагентов показало, что функционально-активные группы, ответственные за комплексообразование в иммобилизованном и нативном реагенте аналогичны, что указывает на то, что структура реагента сохраняется и в иммобилизованном состоянии.

Полученные экспериментальные данные показывают, что реакции комплексообразования отличаются достаточной контрастностью (Δλ=100-190 нм). Сравнены их аналитические характеристики в растворе и на носителе. Отмечено улучшение метрологических параметров и аналитических характеристик методик с использованием ИМОР по сравнению с аналогичными реакциями, проводимыми в обычном фотометрическом варианте. Найдено, что оптимальное рН среды на носителе смещается на 1-3 единицы в кислую область, что способствует увеличению избирательности определения металлов.

Увеличение избирательности при использовании иммобилизованных органических реагентов объясняется, тем, что при комплексообразовании на твердой фазе более высоки требования к конфигурации и устойчивости полученных комплексов, образуемых различными ионами.

Были проведены эксперименты по установлению возможности определения ионов металлов из различных объемов и природы растворов в динамических условиях.

При использовании ИМОР по сравнению с обычным фотометрическим вариантом при определении железа наблюдается увеличение прочности образуемых комплексов (сдвиг рН в более кислую область), смещение интервала определяемых концентраций на порядок для исследованных ИМОР.

Таблица 1.

Результаты определения металлов с помощью иммобилизованных органических реагентов из различных объемов (С_Ме =10,0 мкг)

Из данных табл. видно, что при определении ионов металлов из различных объемов полученные аналитические сигналы достаточно приемлемы и надёжны. На основе полученных результатов, можно сделать вывод, что возможно концентрирование и при этом его коэффициент концентрирования составляет более 90 %.

При использовании 1М раствора азотной кислоты вместе с ионами железа с поверхности носителя десорбируется и реагент. При исследовании процесса сорбция – десорбция было найдено, что молекулы реагента остаются закрепленными на носителе и при действии 1М раствора соляной кислоты не удаляются с его поверхности. Поэтому возможно многократное использование сорбента. Иммобилизованный реагент не теряет своих сорбционных характеристик по отношению к иону железа при проведении восьми циклов: иммобилизованный на полимерный носитель реагент – сорбция ионов железа в динамическом режиме – десорбция 1М раствором азотной кислоты – промывка сорбента дистиллированной водой. После десорбции реагента поверхность носителя может быть иммобилизована другими производными нитрозонафтолов.

Таблица 2.

Влияние цикла регенерации на ДОЕ ИМОР по иону железа

Как видно из данных в таблице 2 при проведении восьмикратного процесса сорбции-десорбции ДОЕ сорбента изменялась лишь на 5,3 % .

Таким образом, синтезированные реагенты селективны к иону железа (II), простота и скорость концентрирования в сочетании с инструментальными методами определения без десорбции металла прямо на поверхности твердого волокнистого сорбента обуславливают экспрессность анализов и возможность их использования в практике химического анализа при определении ионов железа (II) в различных объектах. Правильность результатов определения железа в реальных образцах вод подтверждена методом «введено-найдено», методом добавок, атомно-абсорбционным и атомно-эмиссионным методами.

Список литературы:
1. Брыкина Г.Д., Диденко Т.Е., Агапова Г.Ф. Определение микроколичеств меди и палладия методом производной твердофазной спектрофотометрии в присутствии ПАВ // Журн. аналит. химии. -1988. - Т. 43, № 12. - с.2195-2199.
2. Брыкина Г.Д., Марчак Т.В., Белявская Т.А. Сорбция ионов меди и никеля анионообменником АВ-17х8, модифицированным солью 1-(-2-тиазолилазо)-2-нафтол-1,3-дисульфокислоты // Журн. аналит.химии . - 1982. - Т. 36, № 12. - с. 2361-2364.
3. Иванов В.М., Полянсков Р.А., Седова А.А. Сорбция меди(11) висмутолом 1, иммобилизованным на природном цеолите // Вест.Моск.ун-та. - Сер.2. - Химия. - 2005. - Т.46, №1. - С.61-65.
4. Моросанова Е.И., Великородный А.А., Никулин И.В., Пуганова Е.А., Золотов Ю.А. Ксерогели, модифицированные 1-(2-пиридилазо)-2-нафтолом и ксиленоловым оранжевым. Индикаторные трубки для определения меди(II) и железа(III) в растворах // Журн. аналит. химии. - 2000. - Т.55, №.5 - С.539-545.
5. Мусаев У.Н., Мухамедиев М.Г., Икрамова М.Э. // Научный вестник НамГУ. - 2001. - №2. - С.117.
6. Сманова З.А. Мадусманова Н.К., Таджимухамедов Х.С. // Универсиум. 2018. - №2. - с.48-53.
7. Сманова З.А. Сорбционно-фотометрическое определение меди на поверхности полимерного носителя // Вестник НУУз, Ташкент, 2010.- №3.- С. 97-102.
8. Тихомирова Т.И., Кузнецов М.В., Фадеева В.И., Иванов В.М. Сорбционно-спектроскопическое определение меди, ртути и аминов с использованием химически модифицированных кремнеземов // Журн. аналит. химии. - 2000. - Т.55, №.8. - С. 816-820.
9. Швоева О.П., Щербинина Н.И., Мясоедова Г.М., Сорчан А.М., Сенявин М.М., Саввин С.Б. Концентрирование и разделение элементов на хелатных сорбентах. Выбор условий концентрирования меди и серебра из солевых растворов // Журн. аналит. химии. -1983.-Т. 38, № 2. - с. 221-226.