Определение марганца в сточных водах с помощью концентрированья

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

Обзор литературы

Электрохимические методы

Спектральные методы анализа

Способы концентрирования

Определение содержание марганца с использованием окисления перманганат-ионов

Приготовление KIO4

Статическая обработка

Ионно-обменная хроматография



Введение

Целью данной работы определения Mn(II) в сточных водах.

Среди большого количества методов анализа двухвалентного марганца наибольшее применение нашли две группы методов: электрохимические (в основном вольтамперометрия) и спектральные методы. Часто электрохимическим и спектральным методам предшествует стадия концентрирования, в таких случаях иногда возможно определение следовых или ультрамикроколичеств намного ниже уровней ПДК в водных средах, способных решать задачи водной токсикологии, распределения марганца в водных объектах и биоте.

Характерные степени окисления марганца: 0, +2, +3, +4, +6, +7 (+1, +5 мало характерны).

При окислении на воздухе пассивируется. Порошкообразный марганец сгорает в кислороде (Mn + O2> MnO2). Марганец при нагревании разлагает воду, вытесняя водород (Mn + 2H2O >(t) Mn(OH)2 + H2^), образующийся гидроксид марганца замедляет реакцию.

Марганец поглощает водород, с повышением температуры его растворимость в марганце увеличивается. При температуре выше 1200 °C взаимодействует с азотом, образуя различные по составу нитриды.

Марганец образует следующие оксиды: MnO, Mn2O3, MnO2, MnO3 (не выделен в свободном состоянии) и марганцевый ангидрид Mn2O7.

Mn2O7 в обычных условиях жидкое маслянистое вещество тёмно-зелёного цвета, очень неустойчивое; в смеси с концентрированной серной кислотой воспламеняет органические вещества. При 90 °C Mn2O7 разлагается со взрывом. Наиболее устойчивы оксиды Mn2O3 и MnO2, а также комбинированный оксид Mn3O4 (2MnO·MnO2, или соль Mn2MnO4).

1В чистом виде марганец в природе не встречается. В рудах он присутствует в виде окислов, гидроокисей и карбонатов. Mn (II) Наиболее часто встречается в природных водах в виде растворимых соединений Mn2+, в комплексах с органическими лигандами и в виде нерастворимого Mn(OH)2

Mn (III) Встречается в водах,но очень редкою

Mn (IV) В природных водах встречается в виде взвесей MnO2 , которые оседают на дно.

Природные источники поступления Mn(II) в водные cреды Выщелачивание и восстановление окисленных минералов бактериями рода Bacillus и Pseudomonas.

Восстановление Mn(IV) метаболитами микроорганизмов, выделяемых в окружающую среду, в частности, органическими кислотами - муравьиной и щавелевой:

MnO2 + HCOOH + 2H+ = Mn2+ + 2H2O + CO2

MnO2 + HOOC-COOH + 2H+ = Mn2+ + 2H2O + 2CO2

В результате разложения сине-зеленых и диатомовых водорослей, являющихся природными накопителями соединений марганца.

ПДК в питьевой воде (СанПиН 2.1.4.1074-0	0,1 мг/л
ПДК в питьевой воде (страны ЕС и США)	0,05 мг/л
ПДК в водоемах культурно-бытового назначения(ГН 2.1.5.1315-03)	0,1 мг/л
ПДК в бутилированной воде (СанПиН 2.1.4.1116-02)	0,05 мг/л
ПДК в водоемах рыбохозяйственного назначения(Приказ №20 ГКР РФ от 09.02.2010)	0,01 мг/л



Электрохимические методы

Электрохимические методы представлены в основном вольтамперометрией, в меньшей степени потенциометрией. Методики характеризуются достаточно высокой чувствительностью и точностью, часто не требуют предварительного концентрирования, но при этом исследуемый образец требует высокой степени очистки от мешающих присей или их маскировки.

Представлен новый электрод с поливинилхлоридной мембраной для детектирования Mn2+ на основе синтезированного основания Шиффа - 5-[(4-нитрофенилазо)-N-гексиламин]салицилальдимина. Градуировочный график линеен в области концентраций от 4,0 Ч 10-7 до 1,8 Ч 10-2 М с пределом обнаружения 1,0 Ч 10-7 М. Время отклика сенсора - 10 сек. Отмечены хорошая воспроизводимость и возможность относительно долгой эксплуатации сенсора. Электрод также использован в качестве индикаторного при потенциометрическом титровании Mn2+ раствором ЭДТА. [8.23-19Г.54. Новый электрод с поливинилхлоридной мембраной для двухвалентного марганца на основе синтезированного основания Шиффа.[1]

В работе [2] изложена вольтамперометрическая методика определения марганца в питьевых и природных водах в диапазоне концентраций от 0,03 до 100 мкг/дм3. Особенностью методики является использование серийно выпускаемого углеродного электрода, который отличается стабильностью работы - от 300 до 500 проб могут быть проанализированы без обновления рабочей поверхности. Чувствительность методики позволяет применять 100-кратное разбавление исходной пробы для устранения мешающего влияния присутствующих в водах ионов. Разработанная методика реализована в специализированном автоматизированном анализаторе. Алгоритм работы предусматривает выбор времени электролиза, концентрации добавки, диагностику работы электрохимической ячейки, обработку вольтамперограмм без участия оператора. Проведена метрологическая аттестация методики с использованием анализатора ТА-Mn по результатам анализа 30 различных типов вод.

Найдены оптимальные условия определения Fe3+, Fe2+, Cr3+, Cr(VI), Mn2+ в природных и питьевых водах с использованием твердых электродов [3]. Разработанные методики отличаются низкими пределами обнаружения (0,05-0,5 мкг/л) и относительно свободны от мешающих влияний.

Для определения следовых количеств Mn2+ применен метод дифференциальной импульсной анодной инверсионной вольтамперометрии при использовании Ag-электрода с периодически обновляемой Hg-пленкой. Серебряный электрод с периодически обновляемой ртутной пленкой для определения следов двухвалентного марганца с использованием анодной инверсионной вольтамперометрии.[4]. Градуировочный график линеен в интервале 10 - 260 нмоль/л (0,55-14,3 мкг/л) Mn2+. При определении 50 нмоль/л (2,7 мкг/л) Mn2+ относительное стандартное отклонение составляет 0,026 (n=7). Методика применена для определения Mn2+ в природных водах.

Спектральные методы анализа

Среди спектральных методов анализа наибольшее применение находят классическая фотоэлектроколориметрия, а также атомно-абсорбционная и атомно-эмиссионная спектроскопии. К недостаткам фотометрических методов можно отнести длительность анализа, иногда до нескольких часов, большой объем работ по пробоподготовке, не очень хорошую воспроизводимость. Большинство фотометрических методик основаны либо на окислении до перманганата с использованием катализатора (чаще всего солей серебра и некоторых тяжелых металлов), либо на применении дорогих фотометрических реагентов. В обоих случаях стоимость серии анализов получается весьма существенной. Спектроскопические методы требуют очень дорогого оборудования и также достаточно глубокой пробоподготовки, поскольку любые примеси могут вызвать «гашение» аналитических линий. Особой чувствительностью характеризуются методы, основанные на флуоресценции и фосфоресценции, предел обнаружения снижается до 10-11 - 10-15 г в образце, но также требуется высокая степень очистки пробы от мешающих компонентов.

В работе [5] предложено количественное определение марганца проводилось путем окисления гидратированных ионов марганца (II) в окрашенные ионы перманганата в среде ортофосфорной кислоты. В качестве окислителя использовался персульфат аммония в присутствии катализатора - нитрата серебра. Экспериментально было найдено оптимальное значение длины волны (светофильтр), при которой величина оптической плотности имеет наибольшее значение для раствора перманганата с целью минимизации ошибки анализа.

Разработана он-лайн система концентрирования и определения марганца [6]. Метод основан на комплексообразовании марганца (II) с 5,10,15,20-тетракис(4-карбоксифенил)порфирином (I). Изучены два подхода к концентрированию Mn2+. В первом получают комплекс в растворе и сорбируют, во втором - марганец сорбируют на сорбенте, модифицированном I. Лучшие результаты получены в первом варианте при использовании 10-5 М раствора I и его смешивании в потоке с водным раствором пробы с последующим пропусканием через микроколонку с анионообменником Amberlite IRA-904 в течение 5 мин. Затем комплекс десорбируют 0.5 мл 2 М HNO3. При определении 50 мкг/л Mn(2+) относительное стандартное отклонение 0,022-0,031, коэффициент концентрирования 30, предел обнаружения 12 мкг/л. Изучено влияние сопутствующих ионов. Метод применен для определения марганца в природной воде. Результаты, полученные при использовании данного метода и атомно-абсорбционного метода с электротермической атомизацией, хорошо согласуются.

Разработана простая, чувствительная и селективная методика проточно-инжекционного кинетико- каталитического спектрофотометрического определения следовых количеств Mn2+ в воде [7]. Методика основана на значительном каталитическом влиянии Mn(II) на реакцию окислительного обесцвечивания магнезона I действием KIO4 в присутствии нитрилотриуксусной кислоты. Измеряют уменьшение светопоглощения реакционной смеси при 560 нм. Градуировочный график линеен в интервале 20-200 мкг/л. Предел обнаружения составляет 1,3 мкг/л.

Предложена новая методика определения следовых количеств Mn (II) в водных пробах [8]. К пробе (200 мл) прибавляют раствор тартрата аммония, раствор NH2OH·HCl и аммонийно-хлоридный буферный раствор с pH 9,5. Из полученного смешанного раствора сорбируют марганец в колонке с 200 мг микрокристаллического нафталина, на котором адсорбировано 3% 1-(2-пиридилазо)-2-нафтола. Затем сорбент растворяют в 10 мл диметилформамида и в растворе определяют марганец методом пламенной атомно-абсорбционной спектрометрии с использованием воздушно-ацетиленового пламени. Предел количественного определения составляет 5 нг/мл Mn(II). Относительное стандартное отклонение около 0,038.

В исследовании [9] изложены результаты определения марганца с помощью волокна Брегга с наночастицами золота сопоставлены с полученными атомно-абсорбционной спектрометрией в сочетании с индуктивно связанной плазмой. Достигнута чувствительность 1,26 пг/мл.

В качестве селективных при спектроскопических определениях удобны аналитические линии Mn I 403,07 нм, Cr I 427,48 нм [10]. Использован метод внутреннего стандарта. Сравнение результатов с двумя другими методами показало коэффициент корреляции 0,998 и 0,979 для разработанного метода, что намного лучше результатов, полученных традиционными методами. Достигнуты пределы обнаружения 0,005 и 0,0406% для марганца и хрома соответственно.

Исследовано влияние введения в анализируемые растворы LiCl на интенсивность различных спектральных линий Pb и Mn; возбуждаемых в индуктивно связанной плазме. Показана аналитическая эффективность указанного подхода для анализа вод после соответствующей пробоподготовки [11].

Показана возможность применения цифрового фотоаппарата для детектирования аналитического сигнала при определении марганца (II) в природных и сточных водах [12]. В качестве органического реагента на Mn (II) использовали 4-(2-пиридилазо)-резорцин, что связано с высокой чувствительностью и интенсивной окраской образующегося комплекса.

Общепринятый метод определения марганца в природных водах основан на его окислении до перманганата в азотнокислой среде в присутствии фосфорной кислоты действием персульфата аммония с применением нитрата серебра в качестве катализатора с последующим фотометрированием окрашенного раствора [13]. Показано, что при анализе растворов, не содержащих хлорид-ионов, AgNO3 успешно может быть заменен пятиокисью ванадия, ванадатом аммония или солями ртути. Полученные при этом градуировочные графики были полностью идентичны графику, полученному при использовании нитрата серебра. Присутствие хлорид-ионов мешает определению из-за возможного восстановления образовавшихся перманганат-ионов.

Предложена одноступенчатая экстракция с 0,5 М HCl при комнатной температуре и 6 М HCl при кипячении для определения марганца в присутствии железа [14]. Отмечено, что состояние окисления Fe можно установить извлечением 0,5 М HCl. Этот способ показал наличие аморфного Fe(III) и восстановленных форм Fe(II). Железо (II) в форме сульфида обрабатывали 6 М HCl для удаления сероводорода, а в случае пирита одновременно обрабатывали HI и хромом (III) в среде HCl. Для одновременного определения форм Fe и Mn(II) при использовании разных растворов для их извлечения использовали ионную хроматографию в сочетании с МС-ИСП.

Методами спектрофотометрии и ионной хроматографии выполнены исследования, позволяющие надежно идентифицировать состояние окисления марганца в составе хелатов [15]. Использовали классический хелат - двунатриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты. По результатам спектрофотометрического метода установлено, что этилендиаминтетраацетатный комплекс марганца состава [MnEdta]2- (lg[B]=13,6) существует в растворе в широкой области рН 4,25-10,00 и характеризуется наличием полосы светопоглощения с максимумом на длине волны 214 нм в УФ-области спектра.

Исследовано комплексообразование Mn(II) с 2-гидрокси-5-Т-бутилфенол-4-N-нитроазобензолом (HR) с последующим экстрагированием комплекса н-бутанолом, найдены оптимальные условия образования комплекса и его экстракции бутанолом, обеспечивающие необходимую полноту связывания ионов марганца. Разработана методика экстракционно-атомно-абсорбционного определения марганца в почвах и водах [16].

Показано, что при атомно-абсорбционном определении марганца возможно использование не только обычного пламени, получаемого при помощи газовой смеси ацетилен-воздух, но и смеси пропан-бутан-воздух путем применения поверхностно-активных веществ [17]. Установлено, что среди изученных поверхностно-активных веществ додецилбензолсульфонат натрия максимально повышает чувствительность и избирательность определения марганца. Разработана методика атомно-абсорбционного определения марганца в продуктах питания с применением додецилбензолсульфоната в качестве модификатора. Предел обнаружения марганца 0,0025 мкг/мл.

Проведено определение растворимых и суспендированных, органических и неорганических химических форм нахождения Mg, Mn и Pb в Poria cocos Wolff. После разделения химических форм этих металлов в полученных фракциях определяют их содержание методом атомно-абсорбционной спектрометрии с графитовой печью [18].

Представлены результаты количественного анализа марганца в питьевой воде реки Кама в районе речного порта г. Нижнекамска [19]. Количественное определение марганца проводилось путем окисления гидратированных ионов марганца в окрашенные ионы перманганата в среде ортофосфорной кислоты. В качестве окислителя использовался персульфат аммония в присутствии катализатора - нитрата серебра. Экспериментально было найдено оптимальное значение длины волны (светофильтр), при которой величина оптической плотности имеет наибольшее значение для раствора перманганата с целью минимизации ошибки анализа.

Метод [20] позволяет определять в образцах воды ионы Mn2+, Mn(IV) и Mn(VII) с использованием атомно-абсорбционной фотометрии пламени и разделения с использованием реакций гидролиза. Добавлением NaOH до pH 10 осаждают ионы Mn(II) и Mn(IV), но не Mn(VII), в растворе определяют Mn(VII) методом ААС. Затем обрабатывают осадок оксидов серной кислотой при pH 5, при этом Mn(II) из оксида переходит в раствор и его определяют тем же методом. Затем к осадку оксидов добавляют серную кислоту при pH 1, при этом растворяется оксид Mn(IV) и его определяют методом ААС. Предел обнаружения марганца 0,10 мг/л.

Изложен простой, быстрый, чувствительный, высокоселективный и недорогой кинетико-спектрофотометрич. метод определения Mn2+, основанный на окислении триметилендиаминтетрауксусной кислоты раствором KMnO4 в среде HCl. [21]. Реакция катализируется в присутствии следов Mn2+. Не отмечено мешающего влияния со стороны совместно присутствующих ионов. Предложены кинетического уравнения для исследования процесса. Градуировочный график линеен в области концентраций от 1,0 до 5,0 нг/мл с пределом обнаружения 0,12 нг/мл. В реальных объектах Mn2+ определяли на уровне 0,5 нг/мл. Метод применен к анализу образцов речной воды.

Разработана методика селективного определения следовых количеств Mn в различных материалах [22]. Из раствора пробы Mn(II) сорбируют в колонке с катионитом Амберлист 36, затем элюируют его 3 М раствором HNO3 (5 мл) и в элюате определяют Mn методом пламенной атомно-абсорбционной спектрометрии. Фактор концентрирования составляет 200. Предел обнаружения равен 0,245 мкг/л Mn. При определении 100 мкг/л Mn относительное стандартное отклонение составляет около 0,03.

Предложена новая каталитическая спектрофотометрическая методика определения следовых количеств Mn(II). Методика основана на окислении 7-(2-нитрил-4-метил-фенилазо)-8-гидрокси-хинолин-5-сульфокислоты периодатом калия в присутствии бромида цетилтриметиламмония и нитрилотриуксусной кислоты. Предел обнаружения 1 10-11 г/мл. [23].

Разработан новый метод фосфоресценции при комнатной температуре на твердом субстрате, основанный на сильном излучении фуллерола и стабильной фосфоресценции при комнатной температуре на субстрате - фильтровальной бумаге. H2O2 может окислять фуллерол с гашением фосфоресценции, чему препятствует присутствие в системе Mn(II), усиливающего фосфоресценцию. В оптим. условиях ГГ линеен в области концентраций Mn(II) 0,016-1,12 пг/пятно с ПРО 4,6 фг/пятно. Относительные стандартные отклонения составили 0,043 - 0,048 при n=7. Метод применен для определения следов Mn(II) в реальном объекте. Обсужден механизм реакции.[24]

Предложена методика определения Mn(II) в природных водах. В пробе воды связывают марганец в комплекс с 1-(2-тиазолилазо)-2-нафтолом и экстрагируют его в одну каплю ионной жидкости в виде гексафторфосфата 1-бутил-3-метилимидазолия, нанесенную на графитовую поверхность [25]. В полученном экстракте определяют Mn методом электротермической атомно-абсорбционной спектрометрии. Предел обнаружения равен 0,024 мкг/л Mn. При определении 0,5 мкг/л, относительное стандартное отклонение составляет 0,055 (n=5).

Описано хемилюминесцентное детектирование Fe2+, Co2+ и Mn2+ на основе системы щелочь-люминол/H2O2 с разделением на фазе Dionex CS5A. Для отделения частично закомплексованных оксалатом катионов применяли градиентное элюирование при рН 1,9 с HCl. Детектирование Co2+ и Fe2+ проводили по линейным градуировочным графикам, в то время как для Mn2+ наилучшую подгонку обеспечивает параболическая модель. Для Co2+, Fe2+ и Mn2+ пределы обнаружения достигли 0,24, 0,50 и 375 нМ соответственно[26].

Описано новое применение нанотрубок углерода (CNTs) в области цветных реакций. Показано, что абсорбция марганца фенилфлуороном улучшена добавлением наноматериалов [27]. Сравнительные эксперименты доказывают, что абсорбция комплекса увеличена на 45,9% в присутствии CNTs благодаря интактной сопряженной системе; это выше, чем обнаружено с карбоксильным CNT. Таким образом, протестированы препятствующие стерические эффекты флуорона и эффект дополнительных реагентов. Данный метод успешно применяют для определения марганца в питьевой воде.

марганец определение окисление концентрирование

Способы концентрирования

Большинство способов концентрирования направлены на извлечение марганца из воды с применением хелатообразующих сорбентов, в меньшей степени применяются угли, наноглины и другие материалы.

С целью синтеза нового хелатного волокнистого ионита, обладающего высокой селективностью к иону марганца, комплексообразующие группы вводили двухстадийным синтезом в полимерную матрицу, в качестве которой использовали волокно нитрон-І [28]. Первая стадия процесса - аминирование волокна нитрон диэтилентриамином. Аминирование волокна проводили как в водном растворе, так и в парах амина. Вторая стадия процесса - алкилирование аминированного волокна монохлоруксусной кислотой или ее натриевой солью. В результате получили ионит ФИБАН Х-2. Сорбцию ионов Mn(II) проводили в динамических условиях из модельного раствора, содержащего 0,04 ммоль/л MnCl2 и 2 ммоль/л CaCl2.

Исследованы свойства полимерных комплексообразующих сорбентов на основе сополимера стирола и дивинилбензола с о,о'-диокси-(1-азо-1')- функциональной аналитической группой и различными заместителями (-SO3H, -NO2, -Cl, -COOH) [29]. Найдены наиболее стабильные конформации мономерного звена сорбентов методами квантово-химического моделирования, показана возможность реализации внутримолекулярной водородной связи. Определены оптимальные условия сорбции Mn(II), Cr(III) и V(IV) из водных растворов (для ряда сорбентов R=95%).

Способ извлечения ионов марганца(II и VII) из водного раствора относится к области извлечения веществ с использованием сорбентов и может быть использован в цветной и черной металлургии, а также для очистки промышленных и бытовых стоков[30]. Техническим результатом является нахождение оптимальных условий для быстрого и эффективного способа извлечения ионов марганца (II) из водного раствора. Для этого осуществляют сорбцию ионов марганца на активированном угле, который перед сорбцией подвергают предварительной кислотной, щелочной или водной обработкам. Сорбцию проводят при рН 2 - 3 после предварительной кислотной или щелочной обработок при рН 2 - 5 после водной.

Разработана простая, экспрессная, селективная и чувствительная методика одновременного определения следовых количеств Cu(II), Ni(II) и Mn(II) в водных растворах [31]. Из пробы с pH 6,0 - 9,5 выделяют аналиты сорбцией на органической наноглине с иммобилизованным 1-(2-пиридилазо)-2-нафтолом. Затем их десорбируют 3 М раствором HNO3 и определяют фотометрически. Пределы обнаружения для Cu, Ni и Mn составляют 0,04; 0,15 и 0,03 нг/мл соответственно.

В Центральной химической лаборатории ИГЕМ РАН синтезированы ПХС, производные полистирол-2-оксиазо-2-оксибензола, содержащие в своей матрице различные заместители (-H, -SO3H, -NO2, -Cl, -COOH). Для реализации поставленной цели исследовались физико-химические и аналитические характеристики процесса сорбции ионов Pb(II) и Mn(II) девятью сорбентами изучаемого класса. Экспериментальным путем определены оптимальные условия процесса сорбции (рН, температура и время) [32].

Исследован процесс электродиализной мембранной экстракции марганца(II) из сернокислых растворов жидкими мембранами, содержащими ди(2-этилгексил) фосфорную кислоту и три-N-октиламин в 1,2-дихлорэтане [33]. Изучено влияние условий электродиализа, состава органической фазы и водных растворов на скорость транспорта ионов марганца(II). Определены условия количественного извлечения металла из раствора 0,01 М MnSO4.

Определение содержание марганца с использованием окисления перманганат-ионов

Сущность метода.

Сущность метода заклюается в каталитическом окислении соединений марганца персульфатом калия или персульфатом натрия до перманганат-ионов

С последующим измерением оптической плотности раствора и расчетом массовой концентрации марганца в пробе воды.

Мешающие влияния.

Мешающие влияние устраняют при подготовке пробы. Устранение мешающих влияний эффективно, если содержание хлорид-ионов в отбираемой пробе не превышают 0,1г.

Подготовка к проведению измерений

Приготовление раствора марганца с массовой концентрацией 10мг\дм3.

В мерную колбу вместимостью 100см2 помещают пипеткой 1 см2 стандартного образца состава раствора ионов марганца (II) массовой концентрацией 1г\дм3 разбовляют дистиллированной водой до половины объема колбы, добавляют 0,5 см3 концентрированной азотной кислоты и доводят до метки дистиллированной водой.

Приготовление 10 %-ного Раствора сернокислого магния В коническую колбу вместимостью 100 см3 вносят 10 г 7-воднного сернокислого и магния растворяют в 90 см3 дистилированной воды.

Приготовление раствора ортофосфорной кислоты объемной допой 20% В словах вместимостью 1000 см3 помещают 800 см3 дистилированной воды и осторожно при переешивании и при необходимости при внешнем охлаждении приливают 200 см3 ортофосфорной кислоты.

Приготовление 4 %-кого раствора гидроксида натрия. В коническую колбу вместимостью 100 см3 помещают 96 см3 дистилированной воды и вносят 4 г гидроксида натрия. После растворения гидроксида натрия раствор переносят в сосуд из полимерного материала.

Подготовка прибора.

Подготовку прибора к работе проводят в соответствии с руководством по эксплуатации.

Измеряют оптическую плотность всех градуированных растворов для градуировки.

Для каждого из растворов рассчитывают среднеквадратичное значение из полученной плотности.

Приготовление KIO4

Иодистый калий получают при окислении иодноватистокислый калий в щелочной среде.

Растворяют при нагревании 20г KIO3 d 60 мл 30%-ного раствора KOH. Na2S2O8. Реакционную смесь кипитят 5-10 минут и дают охладится до комнатной температуры. Затем раствор сливают с кристаллов K2SO4 (KIO4 остается в щелочном растворе), промывают осадок небольшим количеством воды, соединяя промывные воды с основным раствором.

Раствор нейтрализуют серной кислотой до нейтральной реакции на метиловый оранжевый. Выпавший KIO4 отфильтровывают и промывают ледяной водой до тех пор, пока несколько капель промывных вод при добавлении к подкисльным HNO3 растворам BaCl2 и AgNO3 ,будут вызывать образование только слабой мути. Кристаллы KIO4 сушат в фарфоровой чашке при 100-105 С 3-4 часа.

Выход 20г (80-85% KIO3). Полученный препарат содержит не менее 99,7% KIO4.

Для получения препарата, пригодного для приготовления титрованных растворов, KIO4 растворяют в горячей воде и раствор быстро охлаждают, непрерывно помешивая его палочкой. Кристаллы отсасывают на воронке Бюхнера и сушат при 100-105 С.

KIO3 + K2S2O8 + 2KOH=> KIO4 + 2K2SO4 + H2O

Для опыта нам понадобится серия стандартных растворов марганца концентрации 0,025; 0,05;0,1;0,25;0,5. Расчитаем массу навески марганца для каждого раствора соответственно.

m =

m= =0,1375

m= =0,275

m= =0,55

m= =1,375

m= =2,75

Возьмем массы навесок марганца для растворим их в дистиллированной воде.

Концетрация\ №Опыта	0,025	0,05	0,1	0,25	0,5
1	0,091	0,188	0,371	0,779	1,35
2	0,092	0,183	0,373	0,781	1,38
3	0,095	0,184	0,368	0,782	1,40
4	0,092	0,185	0,367	0.762	1,40
5	0,099	0,181	0,382	0,777	1,25
Среднее значение	0,0938	0,1846	0,3722	0,7732	1,326

Статическая обработка

Q=(x1-x2)\R

Q=(0,099-0,095)\0.003 =1.33

При n=5 и при Р=0,95

Qтабл=0,64

Qэксп >Qтабл 0.099является грубой погрешностью, подлежащей исключению.

Среднее значение

K=0,0925

Рассчитываем стандартное отклонение выборки:

sx==0,00098

?K==±0,0016

Среднеквадратичное отклонение лежит в интервале (0,0925±0,0016)

Q=(x1-x2)\R

Q=(0,188-0,185)\0.004 =0,75

При n=5 и при Р=0,95

Qтабл=0,64

Qэксп >Qтабл 0.188является грубой погрешностью, подлежащей исключению.

Среднее значение

K=0,183

Рассчитываем стандартное отклонение выборки:

sx==0,001

?K==±0,00159

Среднеквадратичное отклонение лежит в интервале (0,183±0,00159)

Q=(x1-x2)\R

Q=(0,382-0,367)\0.006 =2,5

При n=5 и при Р=0,95

Qтабл=0,64

Qэксп >Qтабл 0.382является грубой погрешностью, подлежащей исключению.

Среднее значение

K=0,370

Рассчитываем стандартное отклонение выборки:

sx==0,0160

?K==±0,00254

Среднеквадратичное отклонение лежит в интервале (0,370±0,00254)

Q=(x1-x2)\R

Q=(0,777-0,762)\0.005 =3

При n=5 и при Р=0,95

Qтабл=0,64

Qэксп >Qтабл 0.762является грубой погрешностью, подлежащей исключению.

Среднее значение

K=0,78

Рассчитываем стандартное отклонение выборки:

sx==0,0017

?K==±0,0028

Среднеквадратичное отклонение лежит в интервале (0,78±0,0028)

Q=(x1-x2)\R

Q=(1,35-1,25)\0.05 =2

При n=5 и при Р=0,95

Qтабл=0,64

Qэксп >Qтабл 1,25является грубой погрешностью, подлежащей исключению.

Среднее значение

K=1,38

Рассчитываем стандартное отклонение выборки:

sx==0,00057

?K==±0,0009

Среднеквадратичное отклонение лежит в интервале (1,38±0,0009)

Приготовить адсорбционную колонку. Для этого в стеклянную трубку длиной 70-80 мм и диаметром 5-6 мм отдельными порциями при легком постукивании насыпать сорбент - порошкообразный - на высоту примерно 2/3. Получившийся абсорбционный столбик прикрыть ватными тампонами с двух сторон и закрепить при помощи лапки в штативе. Под колонку установить химический стакан-приемник (на 150 мл). 

Для промывки используют H2SO4,KOH и дистиллированную воду.

Приготовим KOH 1м.Взвесим 0,56г на весах и растворим в колбе на 100мл.

Сначала промываем колонку KOH,затем промываем колонку дистиллированной водой до нейтральной среды. После этого промываем колонку серной кислотой для образования H+ среды. Добавляем в колонку 25 мг. раствора марганца с концентрацией 0.0025мг\л. Затем снова промываем литром дистиллированной воды и пропустим через колонку 5мг соляной кислоты.

В получившемся растворе измерим оптическую плотность на фотометре.

А=0,6



Список литературы

1. A novel Mn2+ PVC membrane electrode based on a recently synthesized Schiff base / Mashhadizadeh Mohammad Hossein, Taheri Ehsan Pour, Sheikhshoaie Iran // Talanta. - 2007. - 72, № 3. - С. 1088-1092.

2. Определение марганца методом катодной инверсионной вольтамперометрии на углеродном электроде / Хустенко Л. А., Толмачева Т. П., Мошкин В. В., Антипенко И. С. // Завод. лаб.: Диагност. матер. - 2007. - 73, № 11. - С. 10-14, 79.

3. Возможности коммутационной вольтамперометрии для автоматического анализа вод / Хустенко Л. А., Мошкин В. В. // 7 Тезисы докладов. - Йошкар-Ола, 2009. - С. 226-227.

4. The cyclic renewable mercury film silver based electrode for determination of manganese(II) traces using anodic stripping voltammetry / Piech Robert, Bas BogusLaw, Kubiak WLadysLaw W. // J. Electroanal. Chem. - 2008. - 621, № 1. - С. 43-48.

5. Определение марганца в гидросфере методом молекулярной абсорбционной спектроскопии / Мосолов В. В., Салахиев Р. Н., Бондырева Е. Ю. // Ч. 1. - Набережные Челны, 2005. - С. 116-117. - Рус.

6. On-line enrichment system for manganese determination in water samples using FAAS / Knap Marta, Kilian Krzysztof, Pyrzynska Krystyna // Talanta. - 2007. - 71, № 1. - С. 406-410.

7. Изучение нового метода определения следовых количеств марганца(2+) в воде при помощи проточно-инжекционной каталитической кинетической спектрофотометрии / Li Hua, Zhang Xin-shen, Zou Yu-quan, Xie Yong-hong // Guangpuxue yu guangpu fenxi = Spectrosc. and Spectral Anal. - 2007. - 27, № 4. - С. 785-788

8. Determination of manganese by flame atomic absorption spectrometry after its adsorption onto naphthalene modified with 1-(2-pyridylazo)-2-naphthol (PAN) / Dos Anjos Aparecida P., Cornejo-Ponce Lorena, Cadore Solange, Baccan Novaldo // Talanta. - 2007. - 71, № 3. - С. 1252-1256.

9. Detection and determination of manganese concentration in water using a fiber Bragg grating coupled with nanotechnology / Akki Jyoti F., Lalasangi Anandkumar S., Manohar Konduri G., Raikar Prasad, Srinivas Talabatulla, Raikar Uday S. // Appl. Opt. - 2011. - 50, № 32. - С. 6033-6038.

10. Количественное определение марганца и хрома в стали с использованием спектроскопии пробоя, индуцированного лазером / Wang Qi, Chen Xing-long, Yu Rong-hua, Xu Ming-ming, Yang Yang, Wu Bian, Ni Zhi-bo, Dong Feng-zhong // Guangpuxue yu guangpu fenxi = Spectrosc. and Spectral Anal. - 2011. - 31, № 9. - С. 2546-2851.

11. Применение спектрального носителя лития хлористого при определении свинца и марганца методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой / Chen J., Yang X., Ye M., He Y., Zhang H. // Zhongguo ceshi = China Meas. and Test. - 2010. - 36, № 2. - С. 41-43.

12. Цифровое фотодетектирование при определении марганца (II) после его предварительного концентрирования сорбентом / Оскотская Э. Р., Басаргин Н. Н., Грибанов Е. Н., Кузнецов Е. В. // 8 Тезисы докладов. - Архангельск, 2011. - С. 213.

13. Аналитические возможности фотометрического определения марганца в природных водах / Каранди И. В., Китаева Д. Х., Бузланова М. М. Тезисы докладов. - Архангельск, 2011. - С. 133. - Рус.

14. Аналитические возможности фотометрического определения марганца в природных водах / Каранди И. В., Китаева Д. Х., Бузланова М. М. // Тезисы докладов. - Архангельск, 2011. - С. 123.

15. Аналитические возможности фотометрического определения марганца в природных водах / Каранди И. В., Китаева Д. Х., Бузланова М. М. // 2011. - С. 135.

16. Экстракционно-атомно-абсорбционное определение марганца в природных объектах / Пашаджанов А. М., Рустамов Н. Х. // Азерб. хим. ж. - 2010. - № 1. - С. 122-125

17. Возможность атомно-абсорбционного определения марганца в низкотемпературном пламени / Юрченко О. И., Титова Н. П., Харенко// Вiсн. Харкiв. нац. ун-ту. - 2007. - № 770. - С. 163-167.

18. Исследования по определению химических форм нахождения марганца, магния и свинца в Poria cocos Wolff / Hu Xia, Wu Xi-ping, Chen Yuan-dao, Zhou Gu-zhen, Jiang Lin // Hunan wenli xueyuan xuebalo. Ziran kexue ban = J. Hunan Univ. Arts and Sci. Nat. Sci. Ed. - 2006. - 18, № 4. - С. 42-44.

19. Определение марганца в гидросфере методом молекулярной абсорбционной спектроскопии / Мосолов В. В., Салахиев Р. Н., Бондырева Е. Ю. // Набережные Челны, 2005. - С. 117-119.

20. Быстрое определение форм марганца в образцах воды с использованием пламенной атомно-абсорбционной спектрометрии и системы отделения с использованием гидролиза / Shawket Abliz, Abliz Yimit, Wang Ji-de // Guangpuxue yu guangpu fenxi = Spectrosc. and Spectral Anal. - 2007. - 27, № 1. - С. 190-193

21. Быстрое определение форм марганца в образцах воды с использованием пламенной атомно-абсорбционной спектрометрии и системы отделения с использованием гидролиза / Shawket Abliz, Abliz Yimit, Wang Ji-de // Guangpuxue yu guangpu fenxi = Spectrosc. and Spectral Anal. - 2007. - 27, № 1. - С. 190-193.

22. Separation and preconcentration of trace manganese from various samples with Amberyst 36 column and determination by flame atomic absorption spectrometry / Kenduzler Erdal, Turker A. Rehber, Yalcinkaya Ozcan // Talanta. - 2006. - 69, № 4. - С. 835-840.

23. Определение следовых количеств марганца каталикокинетическим спектрофотометрическим методом с применением бромида цетилтриметиламмония / Song Gui-lan, Ren Hao, Li Guo-bao, Yang Lin // Guangpuxue yu guangpu fenxi = Spectrosc. and Spectral Anal. - 2006. - 26, № 8. - С. 1536-1539.

24. Solid substrate-room temperature phosphorescence method for the determination of trace Mn(II) based on oxidizing reaction of hydrogen peroxide using a,a-bipyridine as sensitizer / Liu Jia-Ming, Cui Xiao-Jie, Gao Fei, Li Lai-Ming, Huang Xiu-Chai, Yang Min-Lan, Li Fei-Ming, Wu Hong // J. Fluorescence. - 2007. - 17, № 1. - С. 49-55.

25. Ionic liquid-based single drop microextraction combined with electrothermal atomic absorption spectrometry for the determination of manganese in water samples / Manzoori Jamshid L., Amjadi Mohammad, Abulhassani Jafar // Talanta. - 2009. - 77, № 4. - С. 1539-1544.

26. Effect of eluent composition and pH and chemiluminescent reagent pH on ion chromatographic selectivity and luminol-based chemiluminescence detection of Co(II), Mn(II) and Fe(II) at trace levels / Badocco Denis, Pastore Paolo, Favaro Gabriella, Macca Carlo // Talanta. - 2007. - 72, № 1. - С. 249-255.

27. Study of a novel chromogenic system of Mn(II)_fluorone_ѕcarbon nanotubes / Wang Zonghua, Chen Xiangkang, Zhang Feifei, Tian Ling, Xia Yanzhi // Mater. Sci. and Eng. C. - 2009. - 29, № 1. - С. 341-345.

28. Новый волокнистый селективный сорбент по ионам марганца / Грачек В.И., Шункевич А.А., Марцынкевич Р.В., Исакович О.И. // Физико-химические основы металлургических процессов. Актуальные вопросы химического производства, оценка технических рисков. - Волгоград, 2011. - С. 60.

29. Концентрирование Mn(2+), Cr(3+) и V(4+) сорбентами на основе сополимера стирола и дивинилбензола / Оскотская Э.Р., Грибанов Е.Н., Басаргин Н.Н. // 19 Менделеевский съезд по общей и прикладной химии, Волгоград, 25-30 сент., 2011 : Тезисы докладов. Т. 4. Химические аспекты современной энергетики и альтернативные энергоносители. Химия ископаемого и возобновляемого углеводородного сырья. Аналитическая химия: Новые методы и приборы для химических исследований и анализа. Химическое образование. - Волгоград, 2011. - С. 385

30. Способ извлечения ионов марганца(2+) из водного раствора : Пат. 2288291 Россия, МПК{7} C 22 B 47/00 / Гагиева Залина Акимовна, Гагиева Фатима Акимовна; Воропанова Лидия Алексеевна. - N 2005102034/02; Заявл. 28.01.2005; Опубл. 27.11.2006

31. Определение следовых количеств ионов меди(2+), никеля(2+) и марганца(II) после предварительного концентрирования на органической наноглине с иммобилизованным 1-(2-пиридилазо)-2-нафтолом в качестве нового сорбента. Determination of trace amounts of Cu(II), Ni(II), and Mn(II) ions after preconcentration onto PAN-immobilized organo nanoclay as a new sorbent / Afzali Daryoush, Mostafavi Ali // Journal AOAC Int. : Association of Official Analytical Chemists. - 2008. - 91, № 6. - С. 1430-1434.

32. Влияние состава и рН элюента и рН хемилюминесцентного реагента на селективность в ионной хроматографии и хемилюминесцентное детектирование на основе люминола двухвалентных кобальта, марганца и железа на уровне следов. Effect of eluent composition and pH and chemiluminescent reagent pH on ion chromatographic selectivity and luminol-based chemiluminescence detection of Co{2+}, Mn{2+} and Fe{2+} at trace levels / Badocco Denis, Pastore Paolo, Favaro Gabriella, Macca Carlo // Talanta. - 2007. - 72, № 1. - С. 249-255.

33. Извлечение марганца(2+) жидкими мембранами на основе ди(2-этилгексил)фосфорной кислоты электродиализом / Садырбаева Т. Ж. (199164, г. Санкт-Петербург, Менделеевская линия, 1) // Ж. прикл. химии. - 2009. - 82, № 6. - С. 952-956.

34. Выделение цинка(2+) и марганца(2+) из сульфатных растворов с использованием натриевых солей D2EHPA, PC88A и Cyanex 272. Separation of Zn(II) and Mn(II) from sulphate solutions using sodium salts of D2EHPA, PC88A and Cyanex 272 / Nathsarma K. C., Devi Niharbala // Hydrometallurgy. - 2006. - 84, № 3-4. - С. 149-154.

35. Изучение химии осаждения и улучшение воспроизводимости, используя концентрирование с Mg(OH)[2] и детектирование масс-спектрометрией с индуктивно связанной плазмой для высокопроизводительного определения Fe и Mn в морской воде. Examination of precipitation chemistry and improvements in precision using the Mg(OH)[2] preconcentration inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) method for high-throughput analysis of open-ocean Fe and Mn in seawater / Saito Mak A., Schneider David L. // Anal. chim. acta. - 2006. - 565, № 2. - С. 222-233.

36. Ghazale Daneshvar Tarigh, Farzaneh Shemirani Magnetic multi-wall carbon nanotube nanocomposite as an adsorbent for preconcentration and determination of lead (II) and manganese (II) in various matrices//J Chromatogr Sci.- 2012.-№7.

37. Mostafa Khajeh, , Afsaneh Barkhordar Synergistic solvent extraction of manganese(II) with a mixture of Cyanex 272 and Cyanex 301 from chloride solutions// J. Chromatogr A.- 2013.

38. Ayman A. Gouda Cloud point extraction, preconcentration and spectrophotometric determination of trace amount of manganese(II) in water and food samples// J. Chromatogr A.- 2013.

39. Yuuki Arai, Shigeo Sato, Kazuaki Wagatsuma Comparative study on the emission spectrometric determination of manganese using nitrogen-oxygen Okamoto-cavity microwave induced plasma and argon radio-frequency inductively-coupled plasma//Anal Sci.- 2011

40. Mohammad Reza Pourjavid , Ali Akbari Sehat, Masoud Arabieha, Seyed Reza Yousefi, Majid Haji Hosseini, Mohammad Rezaee Column solid phase extraction and flame atomic absorption spectrometric determination of manganese(II) and iron(III) ions in water, food and biological samples using 3-(1-methyl-1H-pyrrol-2-yl)-1H-pyrazole-5-carboxylic acid on synthesized graphene oxide//j.Talanta. -2011

Размещено на Allbest.ru

...