РАЗРАБОТКА СОРБЦИОННО-ФОТОМЕТРИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИОНОВ КАДМИЯ (II) С ИММОБИЛИЗОВАННЫМ AРСЕНАЗО III

SORPTION-PHOTOMETRIC DETERMINATION OF CADMIUM (II) IONS
Цитировать:
Бобомуродова М.С., Сманова З.А. РАЗРАБОТКА СОРБЦИОННО-ФОТОМЕТРИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИОНОВ КАДМИЯ (II) С ИММОБИЛИЗОВАННЫМ AРСЕНАЗО III // Universum: химия и биология : электрон. научн. журн. 2021. 12(90). URL: https://7universum.com/ru/nature/archive/item/12556 (дата обращения: 16.08.2022).
Прочитать статью:
DOI - 10.32743/UniChem.2021.90.12.12556

 

АННОТАЦИЯ

В статье показана возможность использования арсеназо III, иммобилизованного на полиакрилонитрильном волокне, модифицированном полиэтиленполиамин (ППФ), в качестве аналитического реагента на ионы кадмия. Предложена методика твердофазно-спектрофотометрического определения кадмия в природных и сточных водах.

АBSTRACT

The article shows the possibility of using arsenazo III, immobilized on polyacrylonitrile fiber modified with polyethylene polyamine (PPF), as an analytical reagent for cadmium ions. A method of solid-phase spectrophotometric determination of cadmium in natural and waste waters is proposed.

 

Ключевые слова: иммобилизация, кадмий, спектрофотометрия, арсеназо III.

Keywords: immobilization, сadmium, spectrophotometry, arsenazo III.

 

Введение. Кадмий - очень токсичный металл. Используется в атомной энергетике, электронике и радиотехнике, аккумуляторы, сплавы, краски, удобрения. Сульфат кадмия используется для определения свертываемости крови. Он также используется в производстве гомеопатических лекарств из-за его гонодотропных, мутагенных, канцерогенных и эмприотрических свойств. Поступали сообщения о хроническом отравлении кадмием среди населения Японии. Кадмий улучшает белковый обмен в организме. Накапливается в почках, печени и двенадцатиперстной кишке, что приводит к нарушению их внутренней деятельности. Кадмий связывается с медью вместо гормона эстрогена, вызывая гормональные нарушения [1].

Симптомы отравления кадмием включают недостаток железа, кальция, цинка, селена и меди. Для профилактики даются витамины и минералы, кальций, селен, цинк, фосфатные соединения, цинк, соединения железа, метионин. Отравление кадмием вызывает простатит, кардиопатию, гипертонию, невропатию, эмфизему, анемию [2]

Определение кадмия требует определения токсичности этого иона металла, поскольку он часто обнаруживается в различных образцах экологических, биологических и пищевых продуктов. Атомно-спектрофотометрические детекторы затрудняют обнаружение низких уровней кадмия в пище. Разработаны процессы отделения предварительно концентрированного кадмия, наиболее популярным из которых является метод отделения и концентрирования сорбента. Они могут быть реализованы и управляться в системах впрыска потока для предварительной обработки соответствующей пробы. В этой статье представлен обзор сорбционных статей для быстрого обнаружения кадмия с 1990 года. Полученные результаты были проверены с использованием других методов, и результаты сравнивались [3].

Известны фотометрические [4,5] и электрохимические методов [6-8] определения ионов кадмия, недостатком которых является низкая чувствительность и селективность. В связи с этим аналитический контроль за содержанием кадмия в различных объектах актуальна, так как кадмий - один из наиболее токсичных и опасных загрязнителей окружающей среды.

Целью работы является разработка сорбционно-спектрофотометрической методики определения ионов кадмия, с использованием иммобилизованного на ППФ реагента арсеназо III.

Растворы и аппаратура.

Для приготовления стандартного раствора соли кадмия растворяют 100 мг чистого металлического кадмия в концентрированной соляной кислоте, прибавляя такой избыток кислоты, чтобы при последующем разбавлении раствора до 100 мл водой концентрация соляной кислоты в нем была приблизительно равно 1 н. В мерную колбу вместимостью 1 л переносят 1 мл основного стандартного раствора разбавляют бидистиллированной водой до метки и перемешивают. В 1 мл полученного раствора содержится 1 мкг кадмия [9]

Органический реагент арсеназо III с концентрацией 1 ·10-3 М готовили растворением 0,0776 гр реагента в мерной колбе на 1000 мл.

Универсальную буферную смесь готовили по методике приведенной в [10]: в мерной колбе на 1 л готовили раствор смеси уксусной (ч.д.а.), борной (х.ч.) и фосфорной кислот, 0.04М в отношении каждой из них. Доводили до метки бидистиллированной воде. Остальные буферные растворы готовили по известным методикам из 1 М растворов CH3COOH, НСI, NaOH, NH3,CH3COONa.

Носитель ППФ готовили для работы по аналогии [11] в форме дисков диаметров 2 см и массой 200 мг. Диски промывали 10 мл 0,1 М НCl, далее погружали их на 5-6 мин в стаканы, ещё раз промывали бидистиллированной водой, затем опускали в  10 мл раствора органического реагента Арсеназо III с концентрацией 1.0 × 10–5–1.0 × 10–2 М, перемешивали в течение 5-7 минут. Промывали 50 мл дистиллированной воды и хранили во влажном состоянии в чашках Петри. Влияние рН, концентрации металла, выбор буферной смеси и содержания реагента в твердой фазе изучали при скорости потока раствора 10 мл/мин [11]. В статическом режиме в колбы на 50,0 мл вводили 10,0 мл раствора реагента опускали туда диск носителя перемешивали в течение 5-8 минут. Придерживая носитель стеклянной палочкой, сливали реагенты, промывали иммобилизованный носитель дистиллированной водой и опускали его в анализируемый раствор. В динамическом режиме через иммобилизованный диск пропускали анализируемый раствор со скоростью 10 мл/мин [12].

Обсуждение результатов

Полиамфолит ППФ был синтезирован путем модификации полиакрилонитрильного волокна ППА полиэтиленполиамином на кафедре химии полимеров химического факультета Национального университета Узбекистана. СОЭ сорбента в соляной кислоте составила 5,4 [13] .

 В качестве органического реагента использовали Арсеназо III, который иммобилизовали на волокнистые материалы, модифицированные различными анионообменными группами ППФ, ППД, СМА-1, ППА-1 ва ППМ-1 (табл 1).

Таблица 1.

Резултаты иммобилизации арсеназо III на различных носительях

Носитель

Коэффиценты отражения, %

R1

R2

R3

R4

Rср.

ППФ

98,2

98,0

99

98,8

98,5

ППД

87

88

81

85

85,25

СМА-1

51,0

56,0

53,5

52,5

53,25

ППА-1

99

99,2

99,5

98,58

99,07

ППМ-1

79,0

80,5

78,0

79,5

79,25

 

Из таблицы видно что арсеназо III иммобилизует в cлабокислой среде на сорбенте ППФ при этом степень сорбции составляет 98-99%. Наибольший аналитический эффект достигнут при сорбции на волокнистом носителе, модифицированном полиэтиленполиамином (ППА-1) и установлено, что на этих типах носителей арсеназо III достаточно прочно удерживается и поэтому для дальнейших исследований [12] выбрана система ППА-1:Ар III (ИМR) (рис.1 ).

Иммобилизованный арсеназо III имеет максимум поглощения ионом кадмия в области 590 нм (рис.1) .Спектры диффузного отражения преобразозованный в функцию Кубелки-Мунка приведены на рис 2. Из рис 1-2 видно, что наблюдается аналогия в спектрах поглощения и отражения.

 

   

Рисунок 1. Спектры поглощения иммобилизованного арсеназо (1) и его комплекса с ионами кадмия (2) от длина волны

Рисунок 2. Сигнала функции Кубелки Мунка от длины волны для носителя (1), иммобилизованного арсеназо III (2) и его комплекса с кадмием (3).

 

На основе полученных данных построены градуировочные графики определения ионов кадмия (рис. 3).

 

Рисунок 3. Зависимость аналитического сигнала комплекса с реагентом арсеназо III, иммобилизованным на сорбенте, от концентрации  Сd2+ (VR = 10 мл, m = 0,2 г, pH = 3-7, t = 20 ± 2oC; τ = 10 мин)

 

Комплекс кадмия с арсеназо III, иммобилизованным на носителе ППФ имеет область линейности практически в том же интервале концентраций кадмия, что и функция ∆F (рис.3.)

Построенные кривые насыщения по которым найдена сорбционная емкость иммобилизованного реагента по иону кадмия Найдено, что сорбционная емкость по ионам Сd2+ равна на 3,02 ммоль/г, свидетельствует о хорошей сорбционной способности выбранного носителя.

Таблица 2.

Сравнение оптимальных условий комплексообразования кадмия с арсеназо III

Параметры

Условия комплексообразования

В растворе

В иммоббилизован-

ном состоянии

λ поглощения комплекса., нм.

540

490

Оптим. рН

3-4

3-7,5

Сн, мкг/мл

0,01

0,002

Время развития комплекса., мин

8-9

4-5

Селективность, мкг

Ве(100), Мg(250), Fe(80), Al(25),

Pb (500), Zn(100), Ni(500), Mn(100)

Fe 2+(250), Hg (1000), Fe3+ (100), Al(150), Zn (250),

 

Из таблица 3 видно, что оптимальные значения кислотности комплексообразования кадмия с реагентом.

Заключение: Таким образом, что этим объясняется значительное улучшение избирательности определения ионов кадмия иммобилизованным арсеназо III по сравнению с раствором, объясняется тем уменьшается влияние легко гидролизующихся ионов. Проведение сорбции ионов кадмия непосредственнно на поверхности иммобилизованного носителя, позволило сократить время анализа в 2-5 раз, т.е. увеличилась экспрессность предлагаемой методики сорбционно-фотометрического определения ионов кадмия(II).

 

Список литературы:

  1. Женихов Н.А., Дианова Д.Г. Металлы в окружающей среде и их влияние на здоровье человека //https://elibrary.ru/pic/1pix.gif Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. -2017. -№ 1(4). https://elibrary.ru/pic/1pix.gif -С. 72-74.
  2. Шачнева Е.Ю. Воздействие тяжелых токсичных металлов на окружающую среду // Научный потенциал регионов на службу модернизации. -2012. -№ 2 (3). -С. 127-134.
  3. Филов В.А. Химические загрязнители окружающей среды, токсикология и вопросы информации // Рос. хим. журнал. -2004. -Т. 48. -№ 2. -С. 4-8.
  4. Теплая Г.А. Тяжелые металлы как фактор загрязнения окружающей среды // Астраханский вестник экологического образования. -2013. -№ 1 (23). -С.182-192.
  5. Леванчук А.В. Загрязнение объектов окружающей среды продуктами эксплуатационного износа автомобильно-дорожного комплекса // Гигиена и санитария. -2014.- № 6. - С. 17-20.
  6. Доронин С.Ю., Данчук А.И., Грунова Ю.В., Габидулина М.К. Концентрирование и тест-определение ионов тяжелых металлов с применением модифицированного нановолокна на основе полиакрилонитрила // Журн. аналит. химии. -2020. -Т.75. -№7. -С.597-605.
  7. Другов Ю.С., Муравьев А.Г., Родин А.А. Экспресс-анализ экологических проб. Практическое руководство. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, -2010. -С. 111-135. (424 с.)
  8. Майстренко В.Н., Хамитов Р.З., Будников Г.К. Эколого-аналитический мониторинг супертоксикантов. М.: Химия, 1996. 319 с.
  9. Фазал Хади , Аяз Ахмад . Удаление кадмия (Cd) из соленой воды растениями Veronica anagallis и Epilobium laxum в гидропонной системе// Сельскохозяйственные науки > Том 5, №11, сентябрь 2014 г. DOI: 10.4236 / as.2014.511101 .
  10. Коростылев П.П. Приготовление растворов для химико-аналитических работ. -М.: Наука. -1981. - 202 с.
  11. Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. // М., Химия 1989 С. 267-275.
  12. Яхшиева Х.Ш., Сманова З.А. Иммобилизация реагентов на основе производных нитрозонафтолов.// Актуальные проблемы современной науки ISSN:1680-2721.
  13. Сманова З.А. ,Савичева С.В. Микроколичественное определение золота в растворе и на полимерном носителе с помощью азореагента 4-(2-Nметиланабазиназо)-м фенилдиамина // /Сорбционные и хроматографические процессы. 2012. Т. 12. Вып. 4. С 563-567
  14. Гафурова, Д.А. и Шахидова, Д.Н. Физико-химические особенности процесса модификации волокна нитрон гидроксиламином// Физико-химические особенности процесса модификации волокна нитрон гидроксиламином. Вестник ТвГУ. Серия: Химия (1).2016 С. 159-166. ISSN 1995-0152
Информация об авторах

докторант Ташкентского Государственного технического университета, Узбекистан, г Ташкент

PhD student, Tashkent State Technical University, Uzbekistan, Tashkent

д-р хим. наук, доц., заведующий кафедрой аналитическая химия, химического факультета НУУз им. Мирзо Улугбека, Национальный Университет Узбекистана им. Мирзо Улугбека, 100174, Республика Узбекистан, г. Ташкент, Вузгородок НУУз

Doctor of Chemistry, Associate Professor, Head of Analytical Chemistry Chair, Chemistry Department, National University of Uzbekistan named after Mirzo Ulugbek, 100174, Uzbekistan, Tashkent, Vuzgorodok NUUz

Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор), регистрационный номер ЭЛ №ФС77-55878 от 17.06.2013
Учредитель журнала - ООО «МЦНО»
Главный редактор - Ларионов Максим Викторович.
Top