Для реализации используемого метода создается световой поток (поток излучения), часть которого проходит через кювету с заранее подготовленной окрашенной жидкостью, а часть отражается и преобразуется в электрический сигнал.

Также предусмотрена возможность обработки полученного сигнала и выдачи результатов контроля объекта для их дальнейшего анализа. Вся система обеспечена питанием.[14-16]

Экстракционное концентрирование фенола и крезолов с применением бутиловых спиртов[17]

Фенол и крезолы в больших количествах содержатся в очищенных сточных водах коксохимических и нефтехимических предприятий. Предельно допустимые концентрации фенола и крезолов в водах находятся на уровне (1-4)^. 10^-3 мг/л, их определение в природных и очищенных сточных водах включает стадию экстракционного концентрирования.

В качестве экстрагентов нами применены частично и неограниченно растворимые в воде бутиловые спирты - н. бутиловый, изобутиловый, вторбутиловый и третбутиловый. Для наиболее полного выделения органического растворителя в самостоятельную фазу вводили высаливатель (сульфат аммония). Концентрация фенола, м- и п-крезолов в исходных водных растворах 0,005-0,50 мг/мл.

Равновесную концентрацию фенолов в водной фазе после экстракции (С_в ) находили спектрофотометрически по реакции с диазотированным 4-нитроанилином. Концентрацию фенолов в органической фазе (С_о ) вычисляли по разности (С_исх -С_в ). Коэффициент распределения D рассчитывали по формуле: D=(С_о /С_в )^. r, где r- соотношение равновесных объемов водной и органической фаз.

Установлены коэффициенты распределения фенола и крезолов между бутиловыми спиртами и водно-солевыми растворами. Положение алкильного радикала (крезолы) существенно влияет на D гомологов вследствие индукционного эффекта и эффекта сопряжения. п-Крезол характеризуется большими коэффициентами D, чем м-изомер в системах с частично растворимыми в воде спиртами. При экстракции неограниченно растворимым в воде третбутиловым спиртом максимальный коэффициент D получен для фенола.

Рекомендованы системы, обеспечивающие практически полное (92-95 %-ное) извлечение фенола и крезолов из водно-солевых растворов.[15, 17]

Экстракция 1-нафтолмоносульфокислот из водных растворов смесями углеводородов с бутанолом-1[18]

1-Нафтолмоносульфокислоты (НМСК) - продукты многотоннажного производства, применяемые в синтезе реагентов, красителей, при получении кино- и фотоматериалов. Контроль содержания НМСК в природных объектах, в том числе в водных бассейнах, - актуальная задача, решение которой осложняется содержанием НМСК в водах на уровне микроконцентраций.

Изучена экстракция 1-нафтол-4-сульфокислоты и 1-нафтол-5-сульфокисло-ты смесями гидрофобного (гексан-нонан) и гидрофильного (бутанол-1) растворителей. Для снижения гидротропного эффекта спирта экстракцию проводили в присутствии соли (хлорид натрия, сульфат калия).

Независимо от природы распределяемого соединения, высаливателя и инертного растворителя (углеводород) при экстракции наблюдается синергетический эффект. Изотермы имеют четко выраженный максимум, соответствующий содержанию в смеси растворителей 0,1 мол. доли углеводорода и 0,9 мол. доли бутанола-1. Коэффициенты распределения (D) изомера, содержащего сульфогруппу в 5-положении (OH- и SO₃ H-группы расположены в сопряженных кольцах нафталинового ядра), в 1,8 - 2 раза выше, чем для 1-нафтол-4-сульфокислоты (оба заместителя находятся в одном кольце).

НМСК в отличие от нафтолов хорошо растворимы в воде, поэтому их экстракция из водных растворов затруднена. При экстракции смесями углеводородов с бутанолом-1 коэффициенты D на 2-3 порядка меньше, чем при экстракции 1-нафтола. Природа соли не оказывает существенного влияния на экстракцию НМСК, незначительное уменьшение коэффициентов D в присутствии K₂ SO₄ объясняется различной степенью высаливания гидрофильного спирта.

Изучена экстракция НМСК смесями гексан - бутанол-1 и нонан - бутанол-1 (по 0,5 мол. доли каждого компонента) при разных значениях рН водного раствора. На графиках зависимости коэффициентов D от рН для каждой экстракционной системы имеется параллельный оси абсцисс участок, где коэффициенты D практически постоянны (рН 3-5). Коэффициенты распределения НМСК при рН 3-5 в среднем в 3-4 раза выше, чем при рН 2.

Исследование процессов комплексообразования и применение мышьяксодержащих азореагентов для фотометрического определения pB(ii), cU(ii) И fE(ii, iii) [19]

В настоящее время одним из направлений в аналитическом контроле содержания элементов является разработка методов анализа с использованием окрашенных органических соединений, обладающих высокой контрастностью реакций и низким пределом обнаружения. Такими реагентами являются азосоединения, в состав которых входят одна или несколько арсогрупп.

Исследована возможность определения свинца(II), меди(II), кадмия(II) и железа(II, III) с применением арсеназо I, III и сульфарсазена. Найдены оптические характеристики металлоиндикаторов в водных растворах с  =0,1 (NаCI), а также исследованы процессы комплексообразования с исследуемыми ионами металлов. Установлены значения оптимальных длин волн, изучена зависимость оптической плотности растворов от кислотности среды и от концентрации компонентов. Определен мольный состав образующихся комплексных соединений: для свинца(II), меди(II) и кадмия(II) - 1:1, для железа (II, III) - 1:2.

С помощью дифференциальных кривых зависимости А=f(рН) рассчитаны константы равновесий процессов комплексообразования и константы устойчивости образующихся комплексов с использованием разработанной программы SFKOMML.BAS.

Образование яркоокрашенных комплексов с изученными реагентами позволило рекомендовать их в качестве проявителей в методе тонкослойной бумажной хроматографии. Предложены системы растворителей для совместного обнаружения таких ионов как медь(II) и кадмий(II), железо(II) и железо(III). Построены градуировочные зависимости, позволяющие обнаруживать низкие содержания ионов этих металлов в водных растворах.

Экстракционно-фотометрическое определение алюминия (III) в объектах окружающей среды [20]

Актуальность проблемы определения алюминия (III) в последнее время приобрела особую остроту в связи с тем, что данный элемент оказывает негативное влияние на здоровье людей, которые непосредственно не принимают участие в его производстве или производстве изделий на его основе, в частности, различных сплавов. В быту основным источником поступления алюминия (III) в организм человека является использование кухонной посуды. Кроме того, человек потребляет его с растительными продуктами и с питьевой водой. [32, 33]

Основными последствиями воздействия алюминия на человеческий организм являются изменения в клетках мозга и средней нервной системы, анемия, нарушение функции щитовидной железы, болезни печени и почек. У людей, имеющих контакт с алюминием на производстве, наблюдаются различной степени тяжести легочные заболевания. В настоящее время весьма важное значение имеет контроль объектов окружающей среды на содержание в них токсичных металлов, в т. ч. алюминия (III), попадающих в них вследствие загрязнения окружающей среды. В документации по безопасности зафиксированы данные о предельно допустимой концентрации (ПДК) алюминия (III) только в питьевой воде. В последнее время в литературе появились отдельные публикации, посвящённые разработке методик анализа воды, физиологических жидкостей и растительного сырья на содержание Al (III). Основными недостатками предложенных методик является невозможность определения микроколичеств алюминия (III) и длительность анализа. В результате систематического литературного поиска было установлено, что одним из наиболее перспективных методов определения микроколичеств Al (III) является спектрофотометрия, в частности экстракционно-фотометрический метод. Основные достоинства этого метода - высокая чувствительность, точность, селективность, экспрессность, доступность оборудования, простота выполнения анализа. В связи с этим, целью настоящего исследования является разработка методики экстракционно-фотометрического определения алюминия (III) в объектах окружающей среды на основе одной из существующих методик. Для фотометрического определения Al (III) предложено большое количество органических реагентов. Более перспективным оказалось использование ксиленолового оранжевого (R). Этот реагент имеет в составе молекулы комплексоновые группировки. Благодаря им R образует очень прочные комплексы с Al (III). R широко используется в спектрофотометрии и имеет низкую себестоимость, поэтому для разработки методики определения Al (III) в качестве фотометрического реагента был выбран именно ксиленоловый оранжевый.

В ходе проведения настоящего исследования были решены следующие задачи[22, 23]:1) оптимизация условий проведения фотометрической реакции; 2) оптимизация условий проведения измерения; 3) выбор наиболее рационального приёма нахождения неизвестной концентрации по величине аналитического сигнала.

Исследования проведены на модельных растворах алюминия (III) в области концентраций 10 - 200 мкмоль/л с использованием метода добавок. Линейность соблюдается при концентрации до 4,2 мг/л (155 мкмоль/л). Предел обнаружения составляет 0,07 мг/л Al (III). Время, затрачиваемое на анализ серии из 5 - 6 проб, составляет около 3 ч без учета времени на подготовку пробы. Методика была апробирована на питьевой и водопроводной воде.[26, 29]

Экстракционно-фотометрические реакции – метод анализа природных объектов на содержание галогенид-ионов [21]

Загрязнение среды, в особенности химическими веществами, один из наиболее сильных факторов разрушения компонентов биосферы. Среди всех химических загрязнений микроэлементы рассматриваются как имеющие особое экологическое, биологическое и здравоохранительное значения. Микроэлементы, выделяясь из антропогенных источников, поступают в окружающую среду и вовлекаются в нормальные биогеохимические циклы. К микроэлементам с высокой химической и физиологической активностью относятся фтор, бром и йод, которые являются необходимыми для организма человека микроэлементами. Фтор содержится главным образом в зубах и костях, а также во многих других тканях – в мышцах, железах, нервной ткани, хрящах, сухожилиях, волосах, ногтях, коже. Наименьшее количество фтора содержится в мозгу и внутренних органах. Тормозя действие одних ферментов, усиливая в малых концентрациях действие других, фтор может влиять на скорость и направление биохимических процессов. Большое значение имеет уровень фтора в крови. Он влияет на активность ферментов крови, на эндотелий капилляров и их проницаемость. Известно, что фтор является первым фактором, способным значительно изменять частоту заболеваемости кариесом. Фториды широко используются в медицине, растениеводстве и животноводстве. С ними связывают перспективу лечения рака и регулирование наследственности, создание мощных психотропных антибиотиков. Но этот физиологически активный элемент имеет довольно резкую границу перехода от полезных свойств к вредным. Государственный стандарт на питьевую воду ограничивает верхний предел содержания фтора в ней на уровне 1,5 мг/л, а ориентировочная граница минимума – 0,8 -1,0 мг/л воды. В столь узком диапазоне концентраций не находится ни один элемент. Отсюда чрезвычайно важной является роль фторидного мониторинга.

В организме человека содержится около 0,2 г брома. В организм он поступает с жидкостями и пищей в количестве 7,5 мг/сут. Предполагается, что бром сопутствует хлору во всех процессах, происходящих в организме. Бром входит в число незаменимых элементов и концентрируется в гипофизе, крови, щитовидной железе, надпочечниках. Бромиды неодинаково действуют на различные ферменты, препятствуют поступлению йодидов в щитовидную железу, а также задерживают поступление гормона из щитовидной железы в кровь. Бромиды медленно выводятся из организма, накапливаясь вызывают явления хронического отравления – бромизма, что проявляется общей заторможенностью, нарушением памяти, поражением кожи. Положительное влияние брома проявляется в определенных концентрациях. Избыток или недостаток микроэлемента отрицательно влияет на физиологические процессы, поэтому необходимо уделять большое внимание изучению участия бромид-ионов в этих процессах, а также определять содержание его в почвах, атмосфере, водах, растительных и животных объектах.

Содержание йода в организме человека составляет 20-30 мг, причем около 10 мг находится в щитовидной железе. Основным источником йода для организма является пища, главным образом растительная. Попавшие в ток крови йодид-ионы избирательно захватываются щитовидной железой (17%) и почками. Около 90% усваемого организмом йода поступает с продуктами питания, вклад водного и атмосферного пути около 5%. Среднее содержание йода в растениях суши составляет 0,42 мг/кг. Для большинства сельскохозяйственных растений, выращиваемых на территории Калининградской области, содержание йода считается достаточным. Однако в отдельных хозяйствах на бедных йодом почвах может быть получена продукция с низким содержанием йода. В растительных тканях большая часть йода находится в виде иодид-иона, который способен окисляться до молекулярного йода, поэтому при хранении продуктов, так и при их кулинарной обработке происходят потери йода. До 10% йода поступает в организм человека с водой. Исследования показали, что водопроводная вода обеднена йодом по сравнению с водой колодцев в 3-4 раза . Иодид-ионы теряются из воды на стадии ее очистки в результате их окисления.

Методика определения фторид-ионов. В мерную колбу вместимостью 50,0 см³ вводили 5,00-25,00 мл элюата и прибавляли растворы реагентов в следующей последовательности: 10,00 мл 5×10^{-4 М раствора ализаринового красного С (АКС), 1мл ацетатного буфера до рН 4,7; 10,00 мл 5*10-4 М раствора La(NO} ₃ )₃ ×6Н₂ О и доводили объем до метки. Раствор тщательно перемешивали и оставляли на 25 мин в темном месте. Оптическую плотность измеряли в кювете с толщиной слоя 1,0 см при 590 нм относительно растворителя. Содержание фторид-ионов в воде (мг/л), вычисляли по формуле:С(F^- )=С·V(K)K/V(A), где С-концентрация фторид-ионов, найденная по градуировочному графику, мг/мл; V(k) –объем, до которого была разбавлена проба, мл; V(А) – объем пробы, взятой для анализа, мл; К – коэффициент концентрирования. [22, 24]

Методика определения бромид-ионов

Анализ поваренной соли проводили экстракционно-фотометрическим методом, применяя в качестве реагента кристаллический фиолетовый. Для этого в пробирку с притертой пробкой помещали 2,0 мл исследуемого раствора соли, 2 М раствор серной кислоты до рН 1,2-1,6; 0,4 мл 2×10^{-3 М бромата калия, 0,2 мл 5} ×10^-3 М раствора иодида калия, бидистиллят до объема 5,0 мл и экстрагировали 5,0 мл бензола или толуола одну минуту. Органическую фазу отделяли и промывали. К 4,0 мл органической фазы приливали 0,2 мл 1%-ного раствора сульфита натрия, бидистиллят до 5,0 мл и реэкстрагировали в течение 1 мин. К 1,0 мл реэкстракта приливали 0,5 мл универсального буферного раствора (рН 6,8- 7,0); 0,9 мл 1,2×10^{-3 М раствора хлорамина Б (ХБ). Через 2 мин прибавляли 0,3 мл 5% -ного раствора бромида калия (для удаления избытка ХБ). Образовавшийся в ходе этой реакции бром, восстанавливали 0,2 мл 1%-ного раствора фенола, затем 0,3 мл 4 М раствора НСl (рН 1,5-3,0 ); 0,5 мл 5} ×10^{-3 М раствора иодида калия, 0,2 мл 2 М раствора ацетата натрия (для понижения кислотности); 0,6 мл 4} ×10^{-4 М раствора КФ и бидистиллят до 5,0 мл. Смесь экстрагировали минуту 5,0 мл бензола, центрифугировали и измеряли оптическую плотность экстракта при длине волны 590 нм в кювете с l=1,0 см.} [28]