RU2019819C1

RU2019819C1 - Method for photometric determination of cadmium

Info

Publication number: RU2019819C1
Authority: RU
Inventors: Н.Н. Роева; С.Б. Саввин
Original assignee: Роева Наталья Николаевна
Priority date: 1991-06-28
Filing date: 1991-06-28
Publication date: 1994-09-15

Abstract

FIELD: testing techniques. SUBSTANCE: selective express method for determining cadmium is based on the reaction of complex connection with thyrodine. To realize the method, pH of sample solution is brought to 4-5, then a 1.5-3-fold excess of thyrodine is added and the colored solution is photometered in the absorption zone with a maximum at 520 nm. Cadmium concentration is determined by calibration chart plotted in advance. EFFECT: higher efficiency. 2 tbl

Description

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано для определения кадмия в промышленных водах. The invention relates to analytical chemistry and can be used to determine cadmium in industrial waters.

Согласно литературным данным наиболее распространенными и объективно лучшими являются способы фотометрического определения кадмия с использованием таких органических реагентов, как дитизон, бромпирогаллоловый красный, ксиленоловый оранжевый, N-метиланабазин-( α'-азо-7)-8-оксихинолин, сульфарсазен, 4-(2-пиридилазо)-резорцин, 4-(2-тиазолилазо)-2-нитрорезорцин. According to the literature, the most common and objectively best are the methods for the photometric determination of cadmium using such organic reagents as dithizone, bromopyrogallol red, xylenol orange, N-methylanabazine- (α'-azo-7) -8-hydroxyquinoline, sulfarsazene, 4- ( 2-pyridylazo) -resorcinol, 4- (2-thiazolylazo) -2-nitroresorcinol.

Дитизон является одним из наиболее чувствительных реагентов для фотометрического определения кадмия и широко применяется в аналитической практике для определения его в сплавах и природных водах. Реагент образует с кадмием при рН 6-8 (в зависимости от присутствия комплексообразователей) и до рН 14 розово-красный комплекс с λ_макс = 520 нм, экстрагирующийся органическими растворителями. Несмотря на достаточно высокую чувствительность (ε = 8,0˙10⁴), цветная реакция неизбирательна. Определению кадмия с дитизоном мешают Ni, Co, Cu, Zn, Al, Fe, Сr, Mg, Mn, поэтому его предварительно отделяют экстракцией трибензиламином или три-н-октиламином в бензоле из 0,3-0,5 М HBr, 0,1-0,2 М раствора HI. Кроме того, растворы комплексов кадмия с дитизоном неустойчивы ввиду неустойчивости самого реагента на свету.Dithizone is one of the most sensitive reagents for the photometric determination of cadmium and is widely used in analytical practice to determine it in alloys and natural waters. The reagent forms with cadmium at pH 6-8 (depending on the presence of complexing agents) and up to pH 14 a pink-red complex with λ _max = 520 nm, which is extracted with organic solvents. Despite the rather high sensitivity (ε = 8.0˙10 ⁴ ), the color reaction is not selective. The determination of cadmium with dithizone is hindered by Ni, Co, Cu, Zn, Al, Fe, Cr, Mg, Mn; therefore, it is preliminarily separated by extraction with tribenzylamine or tri-n-octylamine in benzene from 0.3-0.5 M HBr, 0, 1-0.2 M HI solution. In addition, solutions of cadmium complexes with dithizone are unstable due to the instability of the reagent itself in the light.

Известен способ фотометрического определения кадмия с применением в качестве органического реагента бромпирогаллолового красного. Реагент взаимодействует с кадмием в присутствии 1,10- фенантролина с образованием тройного комплекса синего цвета с λ_макс = 620 нм при рН 7,8-8,1. Недостатком способа является малая чувствительность (ε = 1,0 ˙10⁴) и избирательность реакции. Определению кадмия с этим реагентом мешают Al, Co, Cu, Fe(III), Mn(II), Pb, Zn.A known method for the photometric determination of cadmium using bromopyrogallol red as an organic reagent. The reagent interacts with cadmium in the presence of 1,10-phenanthroline with the formation of a triple blue complex with λ _max = 620 nm at a pH of 7.8-8.1. The disadvantage of this method is the low sensitivity (ε = 1.0 × 10 ⁴ ) and the selectivity of the reaction. Al, Co, Cu, Fe (III), Mn (II), Pb, Zn interfere with the determination of cadmium with this reagent.

С ксиленоловым оранжевым кадмий взаимодействует при рН 6,2. Молярный коэффициент погашения реакции составляет ε = 2,75˙10⁴. Образующиеся комплексы наиболее устойчивы, чем дитизонаты кадмия, оптическая плотность этих растворов не изменяется при нагревании до 70^оС. Однако реакция неизбирательна, в этих же аналитических условиях с данным реагентом взаимодействуют также Cu, Fe(III), Pb, Ca, Fe(III), Tl, Zn, Al, Bi, In, мешающее влияние которых устраняют введением маскирующих агентов, что ухудшает экспрессность определения кадмия.Cadmium reacts with xylenol orange at a pH of 6.2. The molar extinction coefficient of the reaction is ε = 2.75˙10 ⁴ . The resulting complexes are more stable than cadmium dithizonate, the absorbance of these solutions does not change when heated to 70 ° ^C. However, the reaction selectivity, in these analytical conditions, with this reagent also interact Cu, Fe (III), Pb , Ca, Fe (III ), Tl, Zn, Al, Bi, In, the interfering effect of which is eliminated by the introduction of masking agents, which impairs the expressivity of the determination of cadmium.

N-метиланабазин-( α'-азо-7)-8-оксихинолин рекомендован для фотометрического определения кадмия в сплавах. Реагент взаимодействует с кадмием при рН 5-6 с образованием окрашенного комплексного соединения с λ_макс = 540 нм. Однако низкая чувствительность (ε = 11,4˙10³) и избирательность метода (определению мешают Al, Cu, Fe(II), Fe(III), Ni, Pb, Zn), ограничивает широкое применение этого реагента в аналитической практике.N-methylanabazine- (α'-azo-7) -8-hydroxyquinoline is recommended for the photometric determination of cadmium in alloys. The reagent interacts with cadmium at pH 5-6 to form a colored complex compound with λ _max = 540 nm. However, the low sensitivity (ε = 11.4˙10 ³ ) and the selectivity of the method (determination is prevented by Al, Cu, Fe (II), Fe (III), Ni, Pb, Zn), limits the widespread use of this reagent in analytical practice.

Фотометрическое определение кадмия с сульфарсазеном основано на его взаимодействии с реагентом при рН 9,5-10 с образованием комплексного соединения с λ_макс = 520 нм. Реакция достаточно чувствительна, молярный коэффициент погашения составляет ε = 5,1˙10⁴. Прямому определению кадмия мешают Co, Cu, Ni, Mn, Pb, Sn, V.The photometric determination of cadmium with sulfarsazene is based on its interaction with the reagent at a pH of 9.5-10 with the formation of a complex compound with λ _max = 520 nm. The reaction is sensitive enough, the molar repayment ratio is ε = 5.1˙10 ⁴ . Co, Cu, Ni, Mn, Pb, Sn, V interfere with the direct determination of cadmium.

Наиболее близкими к предлагаемому результату являются способы фотометрического определения кадмия с применением органических реагентов - 4-(2-пиридилазо)-резорцина (ПАР) и 4-(2-тиазолилазо)-2-нитрорезорцина (ТАНР), последний способ был взят за прототип. Closest to the proposed result are methods for the photometric determination of cadmium using organic reagents - 4- (2-pyridylazo) -resorcinol (PAR) and 4- (2-thiazolylazo) -2-nitroresorcinol (TANR), the latter method was taken as a prototype.

4-(2-пиридилазо)-резорцин (ПАР) образует с кадмием растворимый оранжево-красный комплекс с λ_макс = 495 нм при рН 9,8-10,4. Реакция по чувствительности превосходит цветную реакцию кадмия с дитизоном, молярный коэффициент погашения ε = 8,4˙10⁴. Недостатком является очень низкая избирательность по отношению к элементам, наиболее часто сопутствующим кадмием в природных и промышленных объектах. Его прямому определению с ПАР мешают Ca, In, Sn, Pb, Ni, Cu, Zn, Hg, Y, Mn, Fe(III), Co, требующие их предварительного отделения.4- (2-pyridylazo) -resorcinol (PAR) forms a soluble orange-red complex with cadmium with λ _max = 495 nm at a pH of 9.8-10.4. The sensitivity reaction exceeds the color reaction of cadmium with dithizone, the molar extinction coefficient ε = 8.4˙10 ⁴ . The disadvantage is the very low selectivity with respect to the elements most often associated with cadmium in natural and industrial facilities. Ca, In, Sn, Pb, Ni, Cu, Zn, Hg, Y, Mn, Fe (III), Co, which require their preliminary separation, interfere with its direct determination with PAR.

Комплексообразование кадмия с 4-(2-тиазолилазо)-2-нитрорезорцином (ТАНР) происходит при рН 8,2. Молярный коэффициент погашения реакции ε = 3,2˙10⁴ при λ _макс = 520. Прямому определению кадмия мешают практически все те же элементы, как в случае определения его с ПАР. Поэтому известный способ требует предварительного отделения мешающих ионов либо экстракцией, либо сорбцией на анионитах. Указанные операции приводят к значительному увеличению продолжительности анализа.Complexation of cadmium with 4- (2-thiazolylazo) -2-nitroresorcinol (TANP) occurs at a pH of 8.2. The molar extinction coefficient of the reaction is ε = 3.2˙10 ⁴ at λ _max = 520. Almost all of the same elements interfere with the direct determination of cadmium, as in the case of determining it with PAR. Therefore, the known method requires the preliminary separation of interfering ions either by extraction or sorption on anion exchangers. These operations lead to a significant increase in the duration of the analysis.

Целью изобретения является повышение избирательности и экспрессности способа фотометрического определения кадмия. The aim of the invention is to increase the selectivity and rapidity of the method for the photometric determination of cadmium.

Цель достигается тем, что при фотометрическом определении кадмия в качестве органического реагента используют тиродин сульфохлорфенолазотнопропиороданин и определение ведут при рН 4,5-5,0. The goal is achieved by the fact that in the photometric determination of cadmium, tyrodine sulfochlorophenolazotopropyorodanine is used as an organic reagent and the determination is carried out at pH 4.5-5.0.

Предлагаемый способ фотометрического определения кадмия заключается в следующем. The proposed method for the photometric determination of cadmium is as follows.

Кадмий взаимодействует с тиродином с образованием комплексного соединения сиреневого цвета с λ _макс = 520 нм при рН 3,8-5,5. Оптимальное значение рН для комплексообразования - 4,5-5. Состав образующегося комплекса Cd : R = 1:2. Для развития цветной реакции необходим 1,5-3-кратный избыток тиродина. Растворы комплексов устойчивы в течение часа. Оптимальная концентрация реагента, при которой достигается наибольшая чувствительность реакции равна 6˙10^-5 М. Контрастность реакции Δ λ = 75 нм, молярный коэффициент погашения ε = 3,0˙10⁴.Cadmium interacts with tyrodine with the formation of a complex compound of lilac color with λ _max = 520 nm at a pH of 3.8-5.5. The optimal pH for complexation is 4.5-5. The composition of the resulting complex Cd: R = 1: 2. For the development of a color reaction, a 1.5-3-fold excess of tyrodine is required. Solutions of complexes are stable for an hour. The optimal concentration of the reagent at which the highest sensitivity of the reaction is reached is 6 равна10 ^-5 M. The contrast of the reaction is Δ λ = 75 nm, the molar extinction coefficient is ε = 3.0 =10 ⁴ .

Основным преимуществом предлагаемого метода по сравнению с известными, является высокая избирательность определения кадмия, которая достигается за счет возможности проведения реакции в более кислых средах. The main advantage of the proposed method compared to the known ones is the high selectivity of the determination of cadmium, which is achieved due to the possibility of carrying out the reaction in more acidic media.

В табл. 1 представлены данные по изучению влияния катионов и анионов на прямое фотометрическое определение кадмия с тиродином. Как видно из приведенных данных, из исследованных ионов практически не мешают Na, K, NH₄ ⁺, Ca, Mg, PO₄ ^3-, HPO₄ ^-, CO₃ ^2-, HCO₃ ^-, Tl, Ga, Zn, Co, Ni, Be, Ba, SO₄ ^2-, SO₃ ^2-, Мo, HSO₄ ^-, Sb, Zr, Al, La, Sn, Li. Определению мешают Cu, Hg, Pb, Ag. Такая избирательность реакции позволяет проводить непосредственное определение кадмия в сплавах и технологических водах производств цинка, металлического кадмия, полупроводниковых материалах, рудах и минералах без предварительного его отделения от сопутствующих элементов. Тем самым достигается экспрессность анализа в сочетании с надежностью получаемых результатов. Например, по сравнению с прототипом (ТАНР) время определения кадмия с использованием тиродина сокращается в 2-3 раза.In the table. Figure 1 presents data on the study of the effect of cations and anions on the direct photometric determination of cadmium with tyrodine. As can be seen from the above data, Na, K, NH ₄ ⁺ , Ca, Mg, PO ₄ ^3- , HPO ₄ ^- , CO ₃ ^2- , HCO ₃ ^- , Tl, Ga, Zn, Co Ni, Be, Ba, SO ₄ ^2- , SO ₃ ^2- , Mo, HSO ₄ ^- , Sb, Zr, Al, La, Sn, Li. The determination is interfered with by Cu, Hg, Pb, Ag. Such reaction selectivity allows direct determination of cadmium in alloys and process waters of zinc, cadmium metal, semiconductor materials, ores and minerals without its preliminary separation from related elements. This ensures the expressness of the analysis in combination with the reliability of the results. For example, compared with the prototype (TANR), the determination of cadmium using tyrodine is reduced by 2-3 times.

П р и м е р 1. Фотометрическое определение кадмия в сточной воде. PRI me R 1. Photometric determination of cadmium in wastewater.

В мерную колбу вместимостью 25 мл вводят 0,5 мл раствора, предположительно содержащего 20 мкг/мл кадмия, приливают 0,5 мл 0,2%-ного водного раствора тиродина, 1 мл универсальной буферной смеси NaOH-KHC₈H₄O₄ (рН 4,5), доводят дистиллированной водой до метки и фотометрируют при 520 нм в кювете с толщиной поглощающего слоя l = 1 см. Содержание кадмия определяют по градуировочному графику. Для построения градуировочного графика в мерные колбы вместимостью 25 мл вводят 0,5 мл 0,2%-ного раствора тиродина, 1 мл универсальной буферной смеси NaOH-KHC₈H₄O₄ (рН 4,5), 0,06; 0,12; 0,25; 0,3; 0,38; 0,45; 0,5; 0,75; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5 мл стандаpтного раствора кадмия, приготовленного в 0,1 н. H₂SO₄, из азотно-кислого кадмия, доводят дистиллированной водой до метки и фотометрируют при 520 нм в кювете с толщиной поглощающего слоя l = 1 см. В качестве раствора сравнения берут раствор реагента, приготовленный в тех же условиях. Прямолинейность градуировочного графика наблюдается в интервале 0,01-0,1 мкг/мл кадмия.0.5 ml of a solution, presumably containing 20 μg / ml cadmium, is introduced into a 25 ml volumetric flask, 0.5 ml of a 0.2% aqueous tyrodine solution, 1 ml of a universal buffer mixture of NaOH-KHC ₈ H ₄ O ₄ ( pH 4.5), adjusted to the mark with distilled water and photometric at 520 nm in a cuvette with an absorbing layer thickness l = 1 cm. The cadmium content is determined by the calibration curve. To build a calibration graph, 0.5 ml of a 0.2% solution of tyrodine, 1 ml of a universal buffer mixture of NaOH-KHC ₈ H ₄ O ₄ (pH 4.5), 0.06; 0.12; 0.25; 0.3; 0.38; 0.45; 0.5; 0.75; 1.0; 1.5; 2.0; 2.5 ml of a standard solution of cadmium, prepared in 0.1 N. H ₂ SO ₄ , from cadmium nitric acid, was adjusted to the mark with distilled water and photometric at 520 nm in a cuvette with an absorbing layer thickness l = 1 cm. A reagent solution prepared under the same conditions was taken as a comparison solution. The straightness of the calibration graph is observed in the range of 0.01-0.1 μg / ml cadmium.

П р и м е р 2. Фотометрическое определение кадмия методом добавок на реальной сточной воде кабельного производства следующего состава, мг/л: Cr 0,03; Ni 0,9; Cu 0,05; Zn 0,4; Al 0,8, сульфаты 50. Результаты определения приведены в табл. 2. PRI me R 2. Photometric determination of cadmium by the method of additives on real wastewater of cable production of the following composition, mg / l: Cr 0.03; Ni 0.9; Cu 0.05; Zn 0.4; Al 0.8, sulfates 50. The determination results are given in table. 2.

Claims

METHOD FOR PHOTOMETRIC DETERMINATION OF CADMIUM, which consists in adding an organic reagent to the solution of the sample to be analyzed and measuring the solution in the region of the absorption band with a maximum of 520 nm, characterized in that, in order to increase selectivity and expressivity, pH 4 is pre-set in the sample solution - 5, and then tyrodine is added as an organic reagent.