РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ИНВЕРСИОННО-ВОЛЬТАМПЕРО-МЕТРИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ СЕЛЕНА И ТЕЛЛУРА

АННОТАЦИЯ

Разработан метод инверсионно-вольтамперометрического определения ионов селена(VI) модифицированным амальгамной пленкой Hg-Cu а для теллура(II) Hg-Cd угольно-пастовыми электродами в присутствии мешающих ионов сурьмы, германия, кобальта, а также цинк содержащей матрицы, имеющей в своем составе примеси различных металлов. В качестве фоновых электролитов были использованы для определения: теллура - 0,2 М ацетатный буфер и селена - смесь, содержащая 1,0 мл 0,05М муравьиной кислоты и 5,0 мл 0,2 М сульфита натрия.

ABSTRACT

A method was developed for the stripping voltammetric determination of selenium(VI) and tellurium(II) ions by modified mercury-copper and mercury-cadmium carbon-paste electrodes in the presence of interfering ions of antimony, germanium, cobalt, as well as zinc-containing matrix, which contains impurities of various metals. As background electrolytes were used to determine: tellurium - 0.2 M acetate buffer and selenium - a mixture containing 1.0 ml of 0.05 M formic acid and 5.0 ml of 0.2 M sodium sulfite.

Ключевые слова: угольно-пастовый электрод, селен, теллур, мешающие ионы, фоновый электролит, инверсионно-вольтамперометрические методы.

Кеywords: carbon-paste electrode, selenium, tellurium, interfering ions, background electrolyte, inversion-voltammetric method.

Поскольку цинковой промышленности при выделении металлического цинка используемое сырье характеризуется различным составом, широким диапазоном содержаний в нем примесных ионов Сd²⁺, Co²⁺, Ag⁺, Ge⁺², Sb⁺³ Te⁴⁺, Se⁴⁺, находящихся на уровне от n×10² 10^-4 мг/дм³и ниже, разнообразием форм нахождения элементов, непостоянством ее состава, то для установления возможности определения изученных металлов в реальных объектах первоначально необходимо было изучить влияние количественных соотношений сопутствующих элементов. Поэтому представляет интерес изучить возможность определения ионов теллура и селена в имитирующих модельных бинарных, тройных и более сложных смесях, которые часто сопутствуют определяемым металлам[1].

Такие металлы как калий, натрий, кальций, магний не оказывают существенного влияния на инверсионно-вольтамперометрическое определение теллура и селена и поэтому в этом работе они не рассмотривались. Наибольший интерес для изучения влияния сопутствующих элементов представляют кадмий, медь, цинк, марганец и железо [2-5], поэтому необходимо было определить их предельно допустимые концентрации, которые не будут оказывать существенного мешающего влияния на инверсионно-вольтамперометрическое определения селена и теллура.

Методика определения селена в присутствии мешающих ионов: исследование проводили в вольтамперометрическом анализаторе ABC-1.1. cмодулем ЕМ-04 “Вольта” установленными трехэлектродными ячейками; в качестве рабочего электрода для определении селена(VI) использовали модифицированный угольно-пастовый электрод с амальгамной пленкой Hg-Cu, сравнительным электродом служил хлор-серебряный (№0969 12 2018), а также вспомогательный электрод - графит. В анализируемую ячейку (25,00 мл) вводдили 1,0 мл 10,0 мкг/мл Se(IV) и фоновый электролит 5,0 мл 0,05М муравьиной кислоты, после этого вводили по 1×10^-4 мкг/л модификаторов Hg(II) и Cu(II), проводили модификацию (скорость вращения рабочего электрода 1000 об/мин, время предэлектролиза 30 секунд, Е=1800mB) после этого добавили по 1,0 мл100мкг/л Сo(II)и Ge(II)и доводили до метки деионизированной водой и установили параметры (при накоплении скорость вращения рабочего электрода 1000 об/мин, время (t) предэлектролиза 80 секунд, Е= 500 mB, успокоение время 10 сек, Е_.=-700 мВ, развертка Е_нач.=650 мВ, Е_кон=1100 мВ, амплитуда=0 мВ, частота =100 Гц, зачистка рабочего электрода 2000 об/мин, Е= 600mB, время зачистки 60 сек.). Некоторые полученные данные приведены на рис. 1.

Рисунок 1. Вольтамперограмма Se (IV)в присутствии 0,1 мкг/л германия и 0,1 мкг/мл кобальта (Д.т. = 5,0 мкА; t_н = 80 с.; С_Se(VI) = 0.40 мкг/мл; Р=0,95 V_обш. =25 мл)

Из рис. 1 видно, что возможно ИВ определение селена угольно-пастовым электродом, модифицированным, амальгамной пленкой Hg-Cu, при фоновом электролите 1,0 мл 0,05М муравьиной кислоты в присутствие 0,01 мкг/л германия и 0,01 мкг/мл кобальта в одном растворе.

Методика определения теллура: в анализируемую ячейку (25,00 мл) вводили 1,0 мл 1мкг/мл Te(II), 1,0 мл 0,2 М СН₃СООН+0,2 М СН₃СООNa, после этого вводили по 1×10^-4 мкг/л модификатора Сd(II) и проводили модификацию (скорость рабочего электрода 1000 об/мин, время предэлектролиза 30 секунд, Е=-1400mB), после этого добавили0,01 мкг/мл Sb(III) и доводили до метки деионизированной водой. Далее опускали рабочий модифицированный угольно-пастовый для определения теллура электрод и установили параметры (накопление проводили при скорости вращения рабочего электрода 1000 об/мин, время предъэлектролиза 60 секунд, Е=-1400mB, время успокоения 5 сек, Е= -1400mB развердка Е_нач.=--1200 мВ, Е_кон=1000 мВ, амплитуда=16 мВ, частота =75 Гц, скорость вращения рабочего электрода при его зачистке 2000 об/мин, Е=700mB, время зачистки 60 сек. Полученные данные приведены на рис.2.

Из рисунка видно, для определения теллура угольно-пастовый электрод, модифицированный кадмием, с фоновым электролитом 0,2 М СН₃СООН+0,2 М СН₃СООNa можно применить в присутствие 0,01 мкг/мл сурьмы.

Рисунок 2 ИВ определение теллура(II) угольно-пастовым электродом, модифицированного кадмием, в присутствии 0,01 мкг/мл сурьмы (Д.т. = 5,0 мкА; t_н = 60 с.; С_Te(II) = 1 мкг/мл; V_обш. =25 мл)

Для установления возможности определения селена и теллура в реальных объектах были составлены модельные смеси в разных сочетаниях, имитирующие различные по природе воды.

При определении исследуемых металлов в модельных бинарных, тройных и более сложных смесях использовали условия определения селена и теллура аналогичные, описанным выше.

Некоторые из полученных данных по определению исследованных металлов в бинарных, тройных и более сложных модельных смесях представлены в таблицах 1 и 2.

Из приведенных результатов следует, что ИВ определение селена и теллура в модельных многокомпонентных растворах вполне возможно, так как найденные количества определяемых металлов соответствуют их введенным количествам.

Таблица 1.

Результаты инверсионно-вольтамперометрического определения селена(VI) в модельных смесях n=5 (Д.т. = 5,0 мкА; t_н = 80 с.; Р=0,95 V_обш. =25 мл)

Таблица 2.

Результаты инверсионно-вольтамперометрического определения теллура(II) (Д.т. = 5,0 мкА; t_н = 60 с.; Р=0,95 V_обш. =25 мл)

Выводы. Результаты, полученные при инверсионно-вольтамперометрическом  определении селена (IV) и теллура (II) в модельных многокомпонентных растоворах с применением модифицированных угольно-пастовых электродов позволили допустить, что разработанные методики могут быть экстраполированы на анализ цинковых электролитов, содержащих помимо указанных ионов (IV) и теллура (II), микроколичества сопутствующих ионов кобальта, германия, сурьмы, железа и свинца с допустимыми метрологическими и аналитическими  параметрами. Относительное стандартное отклонение не превышает 0,144, что говорит о довольно хорошей правильности и воспроизводимости разработанных методик.

Список литературы:

1. Казанбаев Л.А., Козлов П.А., Кубасов В.Л. Гидрометаллургия цинка. Процесс выщелачивания.– Москва: Изд.дом «Руда и Металлы», 2007.- 114 с.
2. LiuC., OuyangY., ChenG. J. Rapid Determination of Chromium, Arsenic, Selenium, Cadmium, Antimony, Barium, Mercury and Lead in Toy Plastics by Energy Dispersive X-Ray Fluorescence Spectrometer//Spectroscopy and Spectral Analysis 2021. -Vol. 41(3). -P.739-744.
3. Ali J., Tuzen M., Feng X. J. Determination of trace levels of selenium in natural water, agriculture soil and food samples by vortex assisted liquid-liquid microextraction method: Multivariate techniques//Food Chemistry. - 2021.-Vol.68(4). - P. 344-356.
4. Bao X., Li J., Liu C. J. Determination of arsenic, selenium, tin, antimony, lead and bismuth in nickel-chromium alloy by inductively coupled plasma mass spectrometry. // Metallurgical Analysis .- 2021. –Vol. 41(11). P. 37-42.
5. Атакулова Н.А., Зияев Д.А., Боқиев Қ.С., АхмаджоновУ.Г. Метрологические характеристики определения селена и теллура в цинковом электролите с применением атомно-эмиссионной спектроскопии с индуктивно связанной плазмой // Universum. Химия и биология: электрон.научной журнал № 94 (4) 04.2022.- С.15-20.
6. Атакулова Н.А., Зияев Д.А., Сайфиев М.Н., Бокиев К.C. Оптимизация режимов инверсионно-вольтамперометрического определения меди и цинка на графитсодержащих модифицированных электродах // Самарқанд “Илмий хабарномаси”.-2022. -№5. - С.26-30.
7. Атакулова Н.А., Зияев Д.А., Сайфиев М.Н., Ахмаджонов У.Г. Модифицированные угольно-пастовые электроды для определения ионов сурьмы //Узбекский химический журнал. Ташкент. -2021.- №.2.- C.77-84.