научная статья по теме ФЕНОЛКАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ ТРИФЕНИЛМЕТАНОВОГО РЯДА, ИММОБИЛИЗОВАННЫЕ НА ТКАНЯХ ИЗ ИСКУССТВЕННЫХ И НАТУРАЛЬНЫХ ВОЛОКОН, ДЛЯ ТЕСТ-ОПРЕДЕЛЕНИЯ АЛЮМИНИЯ, БЕРИЛЛИЯ И КАТИОННЫХ ПАВ Химия

Текст научной статьи на тему «ФЕНОЛКАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ ТРИФЕНИЛМЕТАНОВОГО РЯДА, ИММОБИЛИЗОВАННЫЕ НА ТКАНЯХ ИЗ ИСКУССТВЕННЫХ И НАТУРАЛЬНЫХ ВОЛОКОН, ДЛЯ ТЕСТ-ОПРЕДЕЛЕНИЯ АЛЮМИНИЯ, БЕРИЛЛИЯ И КАТИОННЫХ ПАВ»

ЖУРНАЛ АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ, 2007, том 62, № 3, с. 318-323

^=ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ

УДК 543.4:543.544:54.412.2

ФЕНОЛКАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ ТРИФЕНИЛМЕТАНОВОГО РЯДА, ИММОБИЛИЗОВАННЫЕ НА ТКАНЯХ ИЗ ИСКУССТВЕННЫХ И НАТУРАЛЬНЫХ ВОЛОКОН, ДЛЯ ТЕСТ-ОПРЕДЕЛЕНИЯ АЛЮМИНИЯ, БЕРИЛЛИЯ И КАТИОННЫХ ПАВ

© 2007 г. В. Г. Амелин, О. Б. Ганькова

Владимирский государственный университет, факультет химии и экологии 600000 Владимир, ул. Горького, 87 Поступила в редакцию 10.01.2006 г., после доработки 22.03.2006 г.

Рассмотрена возможность применения тканевых матриц из вискозного и хлопкового волокна с ад-сорбционно закрепленными фенолкарбоновыми кислотами трифенилметанового ряда в химических тест-методах анализа. Для иммобилизации использованы хромазурол S, сульфохром, эрио-хромцианин Я. Установлено слабое удерживание реагентов на целлюлозных матрицах. Степень удерживания составляет 10-60%. Замечена повышенная способность адсорбироваться на матрицах комплексов реагентов с ионами металлов. Ткани с иммобилизованным хромазуролом 5 применены для тест-определения 0.0005-0.5 мг/л бериллия и 0.0005-1.0 мг/л алюминия. Предел обнаружения 0.0001 мг/л при использовании приема концентрирования на ткани продуктов реакции из 100 мл анализируемого раствора. С использованием тканевых тест-полос, заклеенных в полимерную пленку, разработаны методики определения 0.1-100 мг/л алюминия и 0.02-0.6 мг/л бериллия в растворах. Показана возможность использования сульфохрома и эриохромцианина Я, иммобилизирован-ных на тканях, для определения 0.01-1 мг/л и 1-1000 мг/л катионных ПАВ.

Целлюлозная бумага, часто используемая в качестве носителей реагентов в химических тест-методах анализа [1, 2], имеет ряд недостатков. Она неоднородна на просвет, неустойчива к действию сильных кислот и щелочей, кроме того, водорастворимые реагенты слабо удерживаются на ней. Эти недостатки устраняют использованием в качестве носителей реагентов тканей из искусственных и натуральных волокон. В работе [3] показана эффективность применения тканей в качестве носителей реагентов триарилметаново-го, тиазинового, эйродинового рядов, азо- и дис-азореагентов. Их применение позволило повысить воспроизводимость определения (однородность тканей), чувствительность (возможность пропускания через ткань больших объемов анализируемого раствора), устойчивость (ткани менее, чем бумага, подвержены действию кислот и щелочей).

Фенолкарбоновые кислоты трифенилметанового ряда не иммобилизовали ранее на тканях. Хромазурол S, иммобилизованный на бумаге, использовали для определения 0.05-0.6 мг/л алюминия [4], на ксерогеле - для определения 0.5-45 мг/л бериллия и 1.4-135 мг/л алюминия [5]. Эриохром-цианин R, иммобилизованный на силикагеле С18, использован для определения 0.02-0.4 мг/л бериллия и на порошкообразной целлюлозе - для определения 0.2-2.0 мг/л алюминия [6].

Слабое удерживание этих водорастворимых реагентов на матрице приводит к их вымыванию потоком анализируемого раствора, поэтому чувствительность определений в этом случае невысока.

В данной работе показана возможность устранения указанных недостатков индикаторных матриц использованием в качестве носителей реагентов тканей из искусственных и натуральных волокон.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Использовали вискозу по ГОСТ 20272-83 (Россия), ситец по ГОСТ 29298-92 (Россия), смесь вискозы и хлопка (50%) по ГОСТ 20272-96, обеззо-ленную фильтровальную бумагу по ТУ 6-091678-95. Растворы бериллия(П) и алюминия(Ш) готовили разбавлением деионированной водой ГСО № 7759-2000 и 7758-2000 соответственно. Использовали органические реагенты (ч.д.а.): хромазурол S (ХАЗ), сульфохром (СХ), эрио-хромцианин R (ЭХЦ). Адсорбционное закрепление реагентов на тканях проводили замачиванием в растворе реагента (1-2 мин) с последующей сушкой.

Использовали катионные поверхносто-актив-ные вещества - хлорид цетилпиридиния, хлорид це-тилтриметиламмония (ч.д.а.) и неионные - ОП-10, ОП-7 (техн.).

Для заклеивания индикаторных тест-полос использовали термоклеевую пленку ПНЛ-5 по ТУ 649-57-61-783-334-90 (Владимирский химический завод). Оптимальный размер тест-полос (3 х 80 мм) выбран с учетом нижней границы определяемых содержаний и времени прохождения жидкости по ней (5—10 мин). Перед анализом их обрезали по 1 мм с обоих концов и опускали одним из них в исследуемую жидкость. После поднятия жидкости до второго конца измеряли длину окрашенной зоны полосы миллиметровой линейкой по ГОСТ 17435-72.

Усеченные конусы для тест-устройства изготавливали из полиэтилена низкого давления или полипропилена. Для пропускания определенного объема исследуемого раствора через тест-устройство использовали шприц инъекционный однократного применения "луер" с резиновой манжеткой. Способы изготовления и применения тест-полос и тест-устройств описаны в работе [7].

Кислотность растворов регулировали ацетат-но-аммиачными буферными растворами, рН измеряли на иономере И-130 в системе стеклянный -хлоридсеребряный электроды. Спектры поглощения реагентов, иммобилизованных на тканях, измеряли на спектрофотометре СФ-46 относительно образцов, не содержащих иммобилизованного реагента. Оптическую плотность таких матриц измеряли после смачивания их растворами с определенной кислотностью.

Степень удерживания реагентов на тканевых носителях оценивали следующим образом. Ткани с иммобилизованными реагентами помещали в раствор с определенной кислотностью, перемешивали 3-5 мин и измеряли их оптическую плотность. Степень удерживания Я (%) рассчитывали по формуле:

Я = (А/А0) х 100%,

где А - оптическая плотность тканевых образцов после вымывания реагента; А0 - оптическая плотность тканевых носителей, смоченной раствором с той же кислотностью. Оптическую плотность измеряли относительно ткани, не обработанной реагентами и смоченной дистиллированной водой.

Для изучения адсорбции реагентов на тканях готовили растворы с содержанием реагентов от 0.02 до 3 мМ. Ткань размером 20 х 35 мм помещали в приготовленные растворы на 24 ч (18°С), и затем определяли концентрацию реагента в растворе фотометрическим методом по предварительно построенному градуировочному графику. Значение адсорбции (ммоль/г) оценивали как

Рис. 1. Зависимость степени удерживания ХАЗ на бумаге (7), вискозе (2), вискозе с хлопком (3) и бязи (4) от рН.

отношение изменения содержания реагента в растворе к массе образца ткани площадью 7 см2:

5 = ¥(с0 - с)/т,

где с0 и с - концентрации реагентов в растворах до и после выдерживания в них тканевых образцов, мМ; V - объем раствора, л; т - масса ткани, г.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Иммобилизация реагентов. Водорастворимые реагенты сульфохром, хромазурол S и эриохром-цианин R иммобилизовали на целлюлозной бумаге, тканях из искусственных и натуральных волокон. Степень удерживания реагентов невысока и составила 10-20% на бумаге и 30-60% на вискозе, бязи и смесовой ткани (рис. 1). Эти особенности тканей объясняются тем, что физическое строение искусственных волокон отличается от строения волокон природной целлюлозы, из которых изготовлена бумага. Мельчайшие частицы целлюлозы, ее мицеллы или кристаллы расположены в нитях искусственных волокон в большей или меньшей степени беспорядочно, а не ориентированы вдоль оси волокна, как в природной целлюлозе [8]. В связи с этим искусственная целлюлоза отличается увеличенной восприимчивостью к красителям.

С увеличением рН раствора степень удерживания уменьшается (рис.1), что связано с диссоциацией реагентов и увеличением их отрицательных зарядов. Спектры поглощения реагентов на матрицах в большинстве случаев на 10-20 нм бато-хромно сдвинуты по сравнению со спектрами реагентов в растворах (табл. 1).

Таблица 1. Максимумы светопоглощения реагентов в растворах и на матрицах (нм) при различных значениях рН

Реагент, матрица рН

1 4-6 8

СХ, раствор 502 520 480

Вискоза 510 520 520

Бумага 510 520 520

Бязь 510 530 520

Смесовая ткань 510 520 520

ХАЗ, раствор 470 500 430

Вискоза 490 500 450

Бумага 490 510 450

Бязь 480 500 450

Смесовая ткань 490 510 450

ЭХЦ, раствор 474 516 434

Вискоза 510 520 460

Бумага 500 530 520

Бязь 500 530 460

Смесовая ткань 500 530 460

Изотермы сорбции. На рис. 2а показаны изотермы сорбции ХАЗ на смесовой ткани при различных рН растворов. Изотермы близки к изотермам ¿-типа [9]. Такие изотермы с первоначальным углом наклона менее 45° характерны для веществ с малым сродством к сорбенту. Как следует из рисунка, с увеличением рН адсорбция ХАЗ уменьшается, что связано с увеличением отрицательного заряда молекулы реагента. Для нейтрализации отрицательного заряда молекул реагентов иммобилизацию проводили в присутствии индифферентных электролитов, мочевины и ЭДТА. Установлено, что введение в пропиточный раствор хлоридов натрия, кальция и бария повышает извлечение реагента из раствора тканью тем лучше, чем больше заряд катиона, безотносительно его природы (рис. 3, кривые 1, 2, 5, 6). В присутствии мочевины и ЭДТА, имеющих

группировки, способные образовывать донорно-акцепторные связи с молекулой целлюлозы и тем самым уменьшать частичный ее отрицательный заряд, наблюдается также увеличение адсорбции реагента (рис. 3, кривые 3, 4). Этот факт следует учитывать при работе с растворами большой ионной силы и при использовании мочевины или ЭДТА в качестве маскирующих агентов.

В отличие от реагентов комплексы с ионами металлов, образующиеся на матрице, прочно удерживаются на ней. Степень удерживания составляет 95-100%. Изотермы сорбции свидетельствуют о большом сродстве сорбента к сорбату (рис. 26).

Спектрофотометрические характеристики.

Максимумы светопоглощения комплексов алюминия и бериллия для СХ и ЭХЦ в растворе и на матрице совпадают (табл. 2). Для комплексов с ХАЗ характерен батохромный сдвиг максимумов светопоглощения на матрице (рис. 4, табл. 2). Так, максимумы светопоглощения комплексов алюминия и бериллия с ХАЗ в растворе составляют 540, 570 нм, на матрице для алюминия - 640 нм, для бериллия - 620 нм.

На образующиеся на тканях комплексы ионов металлов с ХАЗ не влияют ПАВ. Напротив, добавление ЦП к комплексам металлов с СХ и ЭХЦ приводит к смещению максиму

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком