Аналитические возможности инверсионной вольтамперометрии при дифференцированном определении сурьмы и олова

Одной из основных тенденций развития аппаратурного обеспечения экологоаналитиических исследований является более широкое применение простых, экспрессных, доступных и дешевых методов анализа, в число которых входят и электрохимические, отличающиеся высокой чувствительностью, селективностью и высокой разрешающей способностью, правильностью и воспроизводимостью, а также возможностью одновременного определения нескольких элементов в одной аликвоте анализируемой пробы.

Из существующих электрохимических методов при анализе объектов окружающей среды для мониторинга концентраций тяжелых токсичных металлов предпочтительна инверсионная вольтамперо-метрия, позволяющая проводить электрохимическое детектирование аналитического сигнала после стадии электронакопления определяемых элементов, на поверхности рабочего электрода обеспечивающего их низкие пределы обнаружения.

В представленном к опубликованию методическом разработаны инверсионно-вольтамперометрические методики определения олова и сурьмы в присутствии различных по природе и концентрации посторонних катионов, мешающих анионов и комплексующих соединений с целью применения их к анализу модельных бинарных, тройных и более сложных смесей, а также природных объектов и промышленных материалов. Установлена конкурентоспособность разработанных инверсионно-вольтамперометрических методик опреде-ления исследованных металлов сравнением их метрологических харак-теристик и аналитических параметров с таковыми контрольных и аттес-тованных методов анализа. Поэтому, нами выбрана инверсионная воль-тамперометрия, отличающаяся высокой точностью и быстротой выпол-нения анализа с небольшой погрешностью полученных результатов.

Целью данной работы явилось, установление возможностей применения разработанных инверсионно-вольтамперометрических методик для определения олова и сурьмы при анализе различных по составу и природе продуктов, материалов черной и цветной металлургии. К несомненному преимуществу разработанных инверсионно-вольтамперометрических методов также следует отнести возможность одновременной регистрации пиков четырех и более тяжелых токсичных металлов, то есть при прочих равных условиях эксперимента и времени определить 4−5 элементов в одной аликвоте анализируемой пробы.

Как правило, острое отравление человека происходит вследствие изменений, вызываемых преимущественно раздражающим действием экотоксикантов: ртути, олова, сурьмы и других соединений на слизистую оболочку, дыхательные пути и пищеварительный тракт, а также на кожу. Общее токсическое действие, особенно сказывающееся при хроническом отравлении, напоминающее аналогично действие мышьяка, свинца и других мутогенов и концерогенов направлено на нарушение работы обмена веществ, нервной системы и сердечных мышц. Такие процессы возможны, также и при влиянии олова и сурьмы вследствие их токсического действия и в организме наступают изменения ионного баланса, сопровождающиеся развитием дефицита внутриклеточного калия, так необходимого для здоровья человека.

В свете актуальности поднятой в работе проблемы и защиты объектов окружающей среды представляло интерес разработка новых методик с высокими метрологическими характеристиками и аналитическими параметрами с целью мониторинга концентраций исследованных экотоксикантов для соблюдения экологического равновесия.

Установлена возможность определения олова и сурьмы на фоне 0,2−1,0 М HCl и показано, что на всех исследованных электродах потенциал восстановления олова находится в диапазоне от ?0,42 до ?0,45 В, а сурьмы -+0,65? +0,70 В. Электровосстановление этих экотоксикантов в оптимизированных условиях протекает достаточно ровно и полно, при этом предел обнаружения составляет для олова 0,012, а сурьмы — 0,025 мкг/л, что для инверсионной вольтамперометрии является приемле-мыми концентрациями. Градуировочные (калибровочные) графики, полученные при таких оптимизированных условиях прямолинейны в диапазоне 0,02−30,2 для олова и -0,03−20,2 мкг/л для сурьмы.

Правильность и воспроизводимость разработанных методик определения Sb и Sn проверены способом «введено-найдено», некоторые из полученных нами результатов приведены в таблице Таблице 4.5 Результаты инверсионно-вольтамперометрического определения Sb и Sn в присутствии посторонних мешающих катионов (Р=0,95; ± ДХ; n = 5).

Как видно из данных таблицы, при определении олова и сурьмы введённые количества соответствуют их найденным концентрациям, а относительное стандартное отклонение (S_r) не превышает 0,101 для сурьмы и 0,098 — олова, что свидетельствует о высокой точности разработанных инверсионно-вольтамперометрических методик.

Для устранения мешающего влияния Cu, Se, Te, Ti, Sc, Al, Co и As показана возможность их восстановления до элементного состояния. При использовании 6,0 М NaH₂PO₄ в 0,25 М растворе HCl, исследован-ные элементы достаточно быстро восстанавливаются, образуя при этом легко отделяемые от основной матрицы кристаллические осадки. Следует отметить, что при концентрации HCl, ниже установленной оптимальной величины значительно уменьшается скорость выделения некоторых посторонних, мешающих металлов в элементарном состоянии.

Гипофосфит натрия аналогично 0,2 М N₂H₄•HCl восстанавливает Sb (V) до Sb (III) и не влияет на протекание электрохимической реакции образования её хлоридного комплекса. Таким образом, изучением электрохимического поведения олова и сурьмы выявлена перспектив-ность использования исследованных электролитов в качестве подходящих фонов и буферных смесей в электроаналитической химии, содержащих HCl, H₂C₂O₄ и NaH₂PO₄ для дифференцированного их определения.

Разработанные нами инверсионно-вольтамперометрические методики определения Sb и Sn в оптимизированных нами условиях значительно уменьшают продолжительность анализа модельных бинарных, тройных и более сложных смесей, в особенности, при высоких содержаниях Cu, поскольку не требуется ее двукратного выделения с гидроксидом железа из основной матрицы, отпадает также необходимость в специальном приготовлении стандартных растворов при проведении анализа реальных обектов.

Полученные нами при анализе различных искусственных смесей экспериментальные результаты показали, что разработанные инверсионно-вольтамперометрические методики с большим успехом можно применять также и к анализу реальных олово и сурьмусодержащих материалов: катодной черновой меди, медных штейнов, шламов, электролитов и других объектов природного и антропогенного происхождения.