ЖУРНАЛ АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ, 2015, том 70, № 5, с. 497-501
ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ =
УДК 543.422.7:546.155
ФОТОМЕТРИЧЕСКОЕ РЕДОКС-ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИОДАТ-ИОНОВ В БУТИЛИРОВАННОЙ ПИТЬЕВОЙ ВОДЕ
© 2015 г. Е. В. Наянова, Е. В. Елипашева, Г. М. Сергеев1
Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского, химический факультет 603950 ГСП-20, Нижний Новгород, просп. Гагарина, 23 Е-таИ: GenMich@rambler.ru Поступила в редакцию 31.01.2014 г., после доработки 16.04.2014 г.
Предложена методика высокочувствительного фотометрического избирательного определения иодат-ионов в бутилированной питьевой воде природного происхождения, обработанной озоном. Методика основана на окислении метиленового голубого или вариаминового синего иодат-иона-ми. Пределы обнаружения иодатов с использованием указанных реагентов равны 0.2 и 0.4 мкг/л соответственно. При определении иодат-ионов с метиленовым голубым допустимое соотношение по
массе сопутствующих ионов составляет: Вг03, N02 (1 : 60); С10-, СЮ2 (1 : 100); СЮ3, СЮ4, Ю4, I-, Вг- (1 : 200). Для вариаминового синего: Вг0-, (1 : 10); С10-, С10- (1 : 20); С10-, СЮ4, Ю-, I-, Вг- (1 : 100). В диапазоне концентраций иодатов 1-10 мкг/л суммарная погрешность определений 5-7%.
Ключевые слова: иодат-ионы, фотометрическое определение, редокс-индикаторы, бутилированная питьевая вода.
Б01: 10.7868/80044450215030147
Содержание растворимых форм иода (в основном, иодидов и иодатов) в поверхностной и подземной водах находится в диапазоне от единиц до 100 мкг/л и более [1]. Иодат-ионы, наряду с оксо-анионами хлора и брома - токсичными продуктами обеззараживания воды, образуются при использовании таких дезинфектантов как гипохло-риты натрия или кальция и озон [2, 3]. Влияние на содержание иодатов обработки природной воды озоном для её обеззараживания изучено недостаточно [4]. Приводится концентрация иодат-ионов для конкретных образцов воды без соответствующего обобщения. Иодат-иодидное соотношение, характеризующее кислородный баланс воды, не выявлено. Иодаты, в отличие от броматов, не относятся к канцерогенам, они быстро восстанавливаются до иодид-ионов, которые участвуют в тиреоидной функции организма человека [5]. Рекомендуемая ежедневная норма - не более 600 мг.
Для контроля низких содержаний иодатов в воде чаще всего используют ионную хроматографию [6-12] и спектрофотометрию [13-17]. Метод ионной хроматографии требует дорогостоящей аппаратуры, а большинство известных спектрофото-метрических методик недостаточно чувствительны и избирательны.
Ранее нами предложено для избирательного и высокочувствительного фотометрического определения оксоанионов хлора в питьевой воде использовать некоторые необратимо окисляющиеся редокс-индикаторы [18, 19]. Основным фактором, обусловливающим возможность окислительной деструкции того или иного индикатора, является особенность его строения, в первую очередь наличие двойных связей и природа электронодонорных атомов. Иодат-ионы характеризуются более высокой окислительной способностью по сравнению с оксоанионами хлора [20] и поэтому использование некоторых редокс-индикаторов в качестве восстановителей вполне обоснованно.
Цель настоящего исследования - разработка чувствительного, простого и надежного способа избирательного фотометрического определения иодат-ионов с использованием редокс-индикато-ров метиленового голубого и вариаминового синего в бутилированной питьевой воде природного происхождения, обработанной озоном.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Метиленовый голубой и вариаминовый синий с содержанием основного вещества не менее 95 мас. % очищали перекристаллизацией из вод-
498
НАЯНОВА и др.
но-этанольных сред и сушили на воздухе. Исходные 2.5 х 10-4 М растворы индикаторов хранили в темной посуде не более 3-х сут; их спектры поглощения соответствовали литературным данным [21,22].
Первичный стандартный раствор иодат-ионов (5 мг/мл) получали растворением 0.1529 г К103 ос. ч. в мерной колбе емк. 25 мл. Вторичные растворы более низких концентраций готовили разбавлением первичного стандарта непосредственно перед определением, применяя соответствующие микродозаторы и мерную посуду. В качестве растворителя использовали бидистиллированную воду. Для исследования влияния сопутствующих иодату ионов применяли соли: №СЮ ч. д. а., ШСЮ2 х. ч., КС103 ч. д. а., ШСЮ4 х. ч., КВг ос. ч., КВг03 ос. ч., К1 ос. ч., К104 х. ч., КЫ02 х. ч., а также
= а/К, где К — коэффициент чувствительности. Для подтверждения выполненных расчетов использовали графический способ нахождения значения смин. Минимальная величина полезного сигнала:
Умин, полезн = 1р,/% где «о - стандартное отклонение для ординаты у = 0; = я/4п. Прямая
У = -(/о + (Ь - 1р,/«,) (1)
аппроксимирует гиперболическую кривую доверительной границы линии регрессии у = Ьх;
y = tp, fs /Jn.
(2)
-ную Н^04 х. ч.
Иодид-ионы определяли по методике [23]: использовали 5 х 10-3 М раствор Л§М03 х. ч., 25%-ный раствор аммиака х. ч. и этанол (ректификат).
Реакционную способность иодат-ионов по отношению к красителям оценивали, используя в расчетах относительное количество (а) вступившего в реакцию индикатора: а = ДА/А0, (ДА=А0 — Аис), где ДА — разность оптических плотностей контрольной пробы и исследуемого раствора [19]. С увеличением содержания иодатов значения ДА закономерно возрастают. Соотношение между параметром а и концентрацией аналита в общем виде описывается уравнением линейной регрессии а = = (а ± Да)с + (в ± Дв).
Для построения градуировочных зависимостей в герметично закрывающиеся стеклянные бюксы емк. 15 мл помещали 6 мл раствора, содержащего иодат-ионы заданной концентрации, 2 мл 2.5 х х 10-4 М раствора редокс-индикатора и 2 мл конц. Н^04, после чего содержимое бюксов тщательно перемешивали. Оптическую плотность полученных растворов измеряли на спектрофотометре СФ-46 при 670 нм (I = 0.3 см) через 5 мин после смешивания всех составляющих раствор компонентов; раствором сравнения являлась контрольная проба, не содержащая иодат-ионов. При анализе воды поступали аналогично, но вместо стандартных растворов аналита в бюкс помещали такой же объем анализируемой пробы.
Пределы обнаружения иодат-ионов с использованием метиленового голубого и вариаминово-го синего составили 0.2 и 0.4 мкг/л соответственно (3«-критерий [24]). Пределы обнаружения рассчитывали согласно известным рекомендациям с использованием следующих экспериментальных данных. Стандартное отклонение при измерении сигнала фона — контрольной пробы (в единицах оптической плотности при п = 5 и Р = 0.95): «фона= = 2.2 х 10—3 ед. А. Предел обнаружения: смин =
Величину смин вычисляли совместным решением
уравнений (1) и (2): сМин = (2 х tp,ts/y[n)/(b - tp,tSb). Таким образом, рассчитанная величина соответствует минимальному полезному сигналу при заданной односторонней значимости р = (1 — P)/2 с учетом случайных колебаний уровня фона и случайных отклонений от линии регрессии. Вычисленные пределы обнаружения для каждого из рекомендуемых в литературе [24—27] приемов расчета совпадают.
Объектами анализа (20 наименований торговых марок) являлись бутилированные очищенные (кондиционированные), артезианские, столовые, минеральные (лечебно-столовые) питьевые воды Европейского региона России и Кавказских минеральных вод (20 наименований торговых марок). В каждом случае анализировали не менее 3-х образцов нескольких торговых партий бутилированной питьевой воды одинаковой маркировки и производителя.
Ниже приведен перечень производителей (наименований торговых марок) бутилированной питьевой воды. Вода природных источников Европейской части России: Пепси Кола, Кока-кола Эйчбиси Евразия (Аква Минерале, Бон Аква); Балтика-Ярославль (Живой ручей); Русское время (Акваника, Кристальный родник); Нутритек (Nutrilak AQUA); Аква стар (Святой источник); Волжанка (Волжанка); Дивеевская вода (Дивеев-ская). Столовая и лечебно-столовая вода региона Кавказских минеральных вод: Ессентукский завод минеральных вод КМВ (Родники России, Ессентуки №2, Ессентуки №4); Висма (Архыз); Водная компания Старый источник (Новотерская, Славяновская); Русский Боржомъ (Нагут-ская-26); Нарзан (Нарзан); Аквалайн (Горная вершина); Завод минеральных вод Рычал-Су (Рычал-Су); Красноусольские минеральные воды (Красноусольская).
РЕЗУЛЬТАТЫ ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Наибольшее различие в значениях формальных электродных потенциалов для используемых
Таблица 1. Диапазоны определяемых содержаний, параметры градуировочных зависимостей и пределы обнаружения иодат-ионов (п = 5; Р = 0.95)
Редокс-индикатор Диапазон содержаний, мкг/л Параметры градуировочных зависимостей* Предел обнаружения, мкг/л
а ± Аа в ± Ав
Метиленовый голубой 1-10 (3.11 ± 0.04)х10-2 — 0.2
10-100 (2.4 ± 0.1)х10-1 (6.4 ± 0.2)х10-3
Вариаминовый синий 1-10 (2.69 ± 0.08)х10-2 — 0.4
10-100 (1.9 ± 0.1)х10-1 (8.3 ± 0.2)х10-3
а = (а ± Да)с + (в ± Дв), где а = ДА/А), ДА = Ао — Аис; с10-, мкг/л; коэффициенты линейных корреляций 0.997—0.998.
Таблица 2. Результаты определения иодат-ионов и сопоставление с содержанием иодид-ионов (средние значения) в бутилированной питьевой воде (п = 4—8, Р = 0.95)
Тип питьевой воды Использование озона для обеззараживания воды Число образцов Диапазон содержаний Ю3 (I-)*, мкг/л 5г
Вода природных источников Ев- Не применяется 4 4.4-7.0 (<30) 0.06
ропейской части России Подтверждено сертификатом 5 22-36 (39-65) 0.08 (0.07)
качества
Столовая и лечебно-столовая Не применяется 8 1.7-4.9 (48-84) 0.1 (0.05)
вода региона Кавказских мине- Подтверждено сертификатом 3 34-52 (103-177) 0.04 (0.04)
ральных вод качества
*Определено турбидиметрическим методом [23].
индикаторов (Е = 0.5—0.7 В) [18] и аналита (Е = = 0.9—1.2 В) реализуется в сильнокислых средах (рН 0—1), поэтому в этих условиях достигается максимальная чувствительность определения иодат-ионов. В 1 М Н^04 восстановительные свойства редокс-индикаторов выражены в наибольшей степени, поскольку для метиленового голубого (МГ) в этих условиях доминирует протони-рованная форма МГН2+, а вариаминовый синий имеет легко окисляемую хиноидную структуру [28—30]. Для МГ допустимое соотношение
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.