Введение к работе
Актуальность работы. Ионы тяжелых металлов и некоторые их соединения, составляют одну из наиболее распространенных групп токсикантов. В последнее время предъявляются все более жесткие требования к контролю за их содержанием в объектах окружающей среды (питьевых, природных и сточных водах, атмосферных осадках, почвенных вытяжках). При этом ощущается потребность как в развитии высокопроизводительных автоматизированных методов анализа, например проточных, так и в создании простых, дешевых, экономичных устройств (тест-средств) для концентрирования и определения ионов металлов вне лаборатории.
В рамках развития проточных методов интерес представляет разработка методических основ создания гибких потокораспределительных устройств (манифоддов) для обеспечения многофункциональности проточных систем, нацеленных на решение различных аналитических задач. В последние годы эти методы всё чаще включают стадию on-line сорбционного разделения и концентрирования. Актуальным является как расширение круга сорбентов, используемых в проточных методах анализа, так и совершенствование устройств для сорбционного разделения и концентрирования в потоке.
Благоприятной кажется возможность экспрессного получения сорбентов в динамическом режиме непосредственно в рамках аналитического цикла за счет нековалентной иммобилизации аналитических комплексообразующих реагентов на гидрофобных поверхностях. Быстрое изменение комплексообразующих свойств сорбента позволит использовать проточные системы для решения разнообразных аналитических задач без внесения в потокораспределительные устройства каких-либо конструкционных изменений.
Расширить возможности применения проточно-фотометрических систем для анализа природных вод может ускоренная пробоподготовка. Для этой цели перспективно использование микроволнового разложения в динамическом режиме.
В рамках совершенствования тест-устройств актуальной является задача развития метода индикаторных трубок (ИТ) применительно к анализу растворов. Во всех известных многочисленных тест-методах с визуальной индикацией (бумаги, пленки и т.п.) предполагается наличие градуировочной шкалы цветности или интенсивности окраски. В методе ИТ аналитическим сигналом является длина изменившего цвет участка индикаторного порошка, которая пропорциональна концентрации индикаторного вещества. Разработка способов получения индикаторных порошков на основе нековалентной иммобилизации органических аналитических реагентов является важной задачей.
Цель работы. Разработка селективных, высокопроизводительных, автоматизированных проточных методов сорбционного разделения и концентрирования ионов металлов и методов их фотометрического определения в объектах окружающей среды.
Изучение возможностей динамической иммобилизации
комплексообразующих органических реагентов на гидрофобных поверхностях и взаимодействия их с металлами в потоке. Выбор условий и выявление особенностей взаимодействия ионов металлов с комплексообразующими реагентами, нековалентно закреплёнными на гидрофобных поверхностях.
Разработка методических основ конструирования гибких
многофункциональных проточных систем для определения ионов металлов при решении различных аналитических задач. Совершенствование стадии сорбционного разделения и концентрирования металлов применительно к непрерывному проточному анализу (НПА).
Развитие систем, устройств и сорбентов для концентрирования и выделения ионов металлов, тест-средств для экспрессного определения вне лаборатории. Адаптация метода индикаторных трубок к анализу жидких проб с использованием комплексообразующих аналитических реагентов, нековалентно иммобилизованных на гидрофобных силикагелях.
Научная новизна. Изучена иммобилизация высокоэффективных органических аналитических реагентов (1-нитрозо-2-нафтола, 1-(2-пиридилазо)-2-нафтола, ксиленолового оранжевого, нитрозодифениламина, 4-(2-пиридилазо)-резорцина, 4-диметиламинобензилиденроданина, кадиона, 1,10-фенантролина, хинализарина, гексаоксациклоазохрома, 2,2'-дипиридила, дифенилкарбазона) на гидрофобных поверхностях и показана перспективность их использования для разделения, концентрирования и определения металлов в условиях непрерывного проточного анализа. Иммобилизация на гидрофобные поверхности не изменяет комплексообразующих свойств органических реагентов.
В динамическом режиме изучено сорбционное поведение ионов металлов на
гидрофобных поверхностях, нековалентно модифицированных
комплексообразующими реагентами. Для концентрирования и разделения ионов металлов предложены новые сорбенты, полученные методом нековалентной иммобилизации аналитических органических реагентов на обращенно-фазных силикагелях.
Предложено использовать капиллярные колонки с гидрофобной внутренней поверхностью, нековалентно модифицированной -органическими реагентами, для
on-line концентрирования и разделения ионов металлов в системе непрерывного проточного анализа. Оценены возможности таких колонок.
Разработана многофункциональная проточная система для фотометрического определения ионов металлов в объектах окружающей среды, многофункциональность и гибкость которой обеспечивается включением в аналитический цикл стадий получения и регенерации сорбционной колонки и микроволновой пробоподготовки.
Разработаны методические основы метода индикаторных трубок применительно к анализу растворов.
Практическая значимость. Разработана многофункциональная проточная система, включающая сорбционную колонку, позволяющая проводить фотометрические определения ионов металлов с on-line концентрированием, одновременное определение двух компонентов и устранять влияние мешающих ионов. Разработана методика проточной микроволновой пробоподготовки природных вод.
Предложены капиллярные колонки с гидрофобной внутренней поверхностью, нековалентно модифицированной органическими реагентами для замены традиционных сорбционных микроколонок в системах НПА.
Разработаны многочисленные методики определения металлов в потоке. Методики применены к анализу природных и сточных вод, технологических растворов и атмосферных осадков.
Предложены методики модификации сорбционных колонок и концентрирующих патронов и методики проточного концентрирования металлов. Патроны, колонки и трубки могут быть легко подготовлены в полевых условиях для селективного выделения различных ионов.
Предложен способ получения индикаторных порошков и методики проточного определения металлов с визуальной индикацией (метод индикаторных трубок). На защиту выкосятся следующие положения:
-
Данные об удерживании ряда комплексообразующих реагентов на гидрофобных силикагелях и внутренних гидрофобных поверхностях капиллярных колонок.
-
Результаты изучения сорбционного поведения ионов металлов на нековалентно модифицированных комплексообразующими реагентами сорбентах и капиллярных колонках.
-
Способ модификации сорбционных колонок внутри аналитического цикла в динамических условиях, позволяющий разработать многофункциональную
проточную систему. Система позволяет проводить фотометрические определения ионов металлов с on-line концентрированием, одновременное определение двух компонентов и устранять влияние мешающих ионов.
-
Результаты проточного микроволнового разложения проб природных вод для сорбционно-фотометрического определения металлов.
-
Данные о применении метода индикаторных трубок к анализу вод.
Апробация работы и публикации. Основное содержание диссертации изложено в 14 печатных работах. Результаты исследований докладывались на Всероссийской конференции "Экоаналитика-94" (Краснодар, 9-13 октября 1994), Симпозиуме "Проточный анализ" (Москва, 21-23 ноября 1994), 6-й международной конференции "Flow Injection-94" (Толедо, Испания, 2-6 июля 1994), Ломоносовских чтениях (Москва, 1994), 5-м международном симпозиуме "Kinetics in Analytical Chemistry" (Москва, 25-28 сентября 1995), Московском семинаре по аналитической химии, научных коллоквиумах лаборатории концентрирования кафедры аналитической химии МГУ.
Структур» и объём работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, общих выводов, списка цитируемой литературы. Материал диссертации изложен на 136 страницах машинописного текста, содержит 23 рисунка и 32 таблицы, в списке цитируемой литературы 204 наименования.
