Ниобий в воде водоемов

17.09.2016
Предельно допустимая концентрация ниобия в воде водоемов 0,01 мг/л, лимитирующий показатель вредности санитарно-токсикологический.

Определение с роданидом


Принцип метода. Метод основан на образовании окрашенного в желтый цвет роданидного комплекса иона ниобия и экстракции его в кислой среде этиловым эфиром. Ниобий предварительно концентрируют соосаждением с карбонатом кальция. Для избежания потерь за счет гидролиза в раствор наливают винную кислоту, с которой образуется комплексный ион ниобия. Железо(Ш), мешающее определению, восстанавливают хлоридом олова(II) до железа (II). Влияние окрашенных органических веществ устраняют окислением перманганатом калия.

Предел обнаружения 0,001 мг/л при анализе 1 л воды. Диапазон измеряемых количеств ниобия в пробе 1—20 мкг.

Реактивы. 1. Хлористоводородная кислота пл. 1,19 г/см3, 2 и 4 н. растворы.

2. Винная кислота, насыщенный и 15% раствор.

3. Роданид аммония, 25% раствор. Применяют свежеприготовленным.

4. Хлорид железа(III), раствор, содержащий 5 мг/л железа (III). Растворяют 24 г FeCl3*6H2O в 1 мл дистиллированной воды.

5. Хлорид железа (III), раствор с содержанием 1 мг/л железа (III). Готовят разбавлением предыдущего реактива в 5 раз,

6. Перманганат калия, 3% раствор.

7. Хлорид кальция, 2 н. и 50% растворы.

8. Пирофосфат натрия, 10% раствор.

9. Карбонат натрия, 2 н. раствор.

10. Хлорид олова (II), 15% раствор в 4 н. хлористоводородной кислоте. Растворяют 15 г SnCl2*2Н2О в 4 н. хлористоводородной кислоте при нагревании и доводят объем до 100 мл этой же кислотой.

11. Хлорид олова(II), 15% раствор в 2 н. хлористоводородной кислоте. Растворяют 15 г SnCl2*2H2О в 2 н. хлористоводородной кислоте и доводят объем до 100 мл этой же кислотой.

12. Эфир диэтиловый. He должен содержать пероксида (перекиси) водорода, для чего перед применением 100 мл эфира встряхивают с 10 мл 15% хлорида олова (II).

13. Гидроксид натрия, 25% раствор.

14. Стандартные растворы ниобия. а) Основной раствор. Сплавляют в кварцевом тигле 0,143 г оксида ниобия Нb2O5 с 4 г пиросульфата калия в обычной муфельной печи. Сплав выщелачивают 40 мл 15% винной кислоты, переносят в мерную колбу вместимостью 1 л и доводят объем до метки дистиллированной водой. В 1 мл содержится 0,1 мг ниобия,

б) Рабочий раствор готовят разбавлением основного раствора в 10 раз. В 1 мл содержится 0,01 мг ниобия.

Ход определения. В стакан помещают 1000 мл (или меньший объем) пробы и прибавляют 10 мл 2 н. хлорида кальция, 5 мл хлорида железа (III), содержащего 1 мг/л железа, затем 3 порции 2 н. карбоната натрия (первая порция 3 мл, вторая и третья по 5 мл) с интервалом 2 мин, перемешивая после внесения каждой порции стеклянной палочкой в течение. 2 мин (при объеме пробы менее 1 л количество реактивов остается таким же). После полного осаждения карбоната кальция осторожно сифонируют раствор, не задевая осадка.

Для разрушения органического вещества в стакан с осадком и остатком раствора прибавляют 2 капли 25% гидроксида натрия и 6—8 капель 3% перманганата калия (до устойчивой бурой окраски). Раствор периодически взбалтывают в течение 1 ч. Затем осадок растворяют в 2 мл концентрированной хлористоводородной кислоты и добавляют для связывания марганца 6 капель 10% пирофосфата натрия. Если осадок не растворился, то добавляют еще некоторое количество хлористоводородной кислоты и в дальнейшем учитывают добавленный объем этой кислоты. Раствор взбалтывают и дают постоять 5 мин, при этом он должен стать бесцветным.

Приливают 2,6 мл насыщенного раствора винной кислоты для связывания железа и снова оставляют на 5 мин. Затем переливают в небольшую делительную воронку, обмывают стакан 7 мл концентрированной хлористоводородной кислоты (или меньшим объемом, учитывая дополнительно добавленную кислоту для растворения осадка) и добавляют 2 мл 25% роданида аммония, 4 мл 15% хлорида олова(II) в 4 н. хлористоводородной кислоте, 5 мл диэтилового эфира и встряхивают в течение 15—20 с. Если слой эфира имеет розовую окраску за счет ионов железа(III), то экстрагент отделяют, оставляют его в той же воронке, вносят дополнительно 2 мл 15% хлорида олова(II) в 2 н. хлористоводородной кислоте и снова встряхивают 15—20 с. Затем слой эфира сливают в пробирку с притертой пробкой и доводят эфиром до метки 5 мл. Если розовая окраска полностью не исчезла, то пробирку ставят в темное место на 20—25 мин. Затем фотометрируют при синем светофильтре (λ 450—480 нм) в кюветах с толщиной оптического слоя 0,5—1 см по отношению к эфиру, полученному при обработке дистиллированной воды так же, как пробы, начиная с прибавления винной кислоты.

Содержание ниобия (мкг) находят по калибровочному графику или визуально по интенсивности окраски пробы и шкалы стандартных растворов. При содержании ниобия более 20 мкг в пробе окрашенный экстракт можно разбавить эфиром до окраски, укладывающейся в шкалу.

Калибровочный график. Отбирают 0—0,1—0,3—0,5—0,7—1—1,5—2 мл рабочего стандартного раствора, что соответствует содержанию ниобия 0—1—3—5—7—10—15—20 мкг, обрабатывают так же, как и исследуемую пробу воды, за исключением процессов осаждения и разрушения органического вещества.

Фотометрируют в тех же условиях, что и пробу, и строят калибровочный график в координатах оптическая плотность — содержание ниобия (мкг).

Для визуального определения шкала устойчива 3 дня.

Можно находить содержание ниобия по шкале растворов, имитирующих его окраску. Для приготовления такой шкалы 0,308 г хромата калия К2СrO4 в мерной колбе на 1 л растворяют в небольшом количестве дистиллированной воды, прибавляют 0,5 г гидроксида натрия и после растворения разбавляют до метки дистиллированной водой. Необходимые растворы готовят разбавлением этой смеси дистиллированной водой до объема экстракта (5 мл) согласно шкале растворов, имитирующих окраску роданидного комплекса ниобия, которая представлена ниже:
 Ниобий в воде водоемов

Концентрацию ниобия (мг/л) рассчитывают по формуле:

X = A/V,


где А — содержание ниобия, найденное по калибровочному графику или визуально по шкале стандартных растворов, мкг; V — объем пробы, взятой для анализа, мл.