СОРБЦИОННО-ФОТОМЕТРИЧЕСКОЕ И ТЕСТ-ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЩЕГО СОДЕРЖАНИЯ ЖЕЛЕЗА В ПРИРОДНЫХ ВОДАХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СОРБЕНТОВ НА ОСНОВЕ ОКСИДА ЦИРКОНИЯ, МОДИФИЦИРОВАННОГО ПОЛИГЕКСАМЕТИЛЕНГУАНИДИНОМ, ФЕРРОЗИНОМ И ФЕРЕНОМ С С.Л. Дидух, А.Н. Мухина, В.Н. Лосев

The zirconium oxide based sorbents were prepared by modifying polyhexamethylene guanidine, Ferrozine or Ferene S. Optimal conditions were found for modifying the zirconium oxide by Ferrozine and Ferene S. The sorption capacity of the sorbents is 25 mM/g for Ferrozine and 5 mM/g for Feren S. The sorbents quantitatively extract the iron(II) from solutions of pH 2.5 – 7.0. Intensively colored iron(II) complexes are formed on the sorbents surface during sorption from solutions of pH 2.5 – 5.0 during 20 min. The diffuse reflectance spectra have maxima at 560 and 600 nm for the sorbents with the functional groups of Ferrozine and Ferene S, respectively. This effect was suggested for development of procedures of sorption-photometric and visual test determination of iron(II). The calibration curves were linear over the range 0.1 – 4.0 μg per0,1 gof the sorbent. The limit of detection sorption-photometric determination of iron (II) calculated by the 3s-criterion is 0.006 mg / 0.015 mg and 0.1g / 0.1g for sorbents with functional groups of Ferrozine and Ferene S, respectively. The proposed method was used for determination of total iron in natural waters. The results of sorption-photometric determination of total iron were confirmed by the results of atomic-emission method with inductively coupled plasma.Keywords: Adsorption, modified zirconium oxide, Ferene S, Ferrozine, Iron(II), Diffuse reflectance spectroscopy, test-systems. (Russian)DOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2014.18.4.009 S.L. Didukh, A.N. Mukhina, V.N. Losev Research Engineering Centre ‘Kristall’ of Siberian Federal University, Krasnoiarsk, Russian FederationREFERENCES1. Analytical measurements in aquatic environments. Ed. by Namiensnik J., Szefer P. CRC Press, 2010. 503 p.2. Marchenko Z., Bal’tsezhak M. Metody spectrofotometrii v UF i vidimoi oblastiakh v neorganicheskom analize [Spectrophotometric methods in UV and VIS ranges in inorganic analysis]. Moscow, Binom, 2007. 711 p. (in Russian)3. Haghighi B., Safavi A. Simultaneous flow injction determination of iron(II) and iron(III) with opto-electrochemical detection. Anal. Chim. Acta, 1997, vol. 354, pp. 43-50. doi: 10.1016/S0003-2670(97)00436-4.4. Mulaudzi L.V., van Staden J.F., Stefan R.I. On-line determination of iron(II) and iron(III) using a spectrophotometric sequential injection system. Anal. Chim. Acta, 2002, vol. 467, pp. 35-49. doi: 10.1016/S0003-2670(02)00128-9.5. Ermolenko Iu.V., Gridina N.N., Sokolovskaia A.P. [Chemical-analytical system Fe (III) - tyrone - chitosan for spectrophotometry determination of iron]. Uspekhi v khimii i khimicheskoi tekhnologii [Advances in chemistry and chemical technology], 2011, vol. 25, no. 2, pp. 50-55 (in Russian).6. Zhenpu Wang, Cheng K.L. Spectrophotometric Determination of Iron with 1,10-phenanthroline in the Presence of Copper. Microchimica Acta, 1982, II, pp. 115-124. doi: 10.1007/BF012066977. Van Staden J.F., Naidoo E.B. Determination of total iron as Fe(II) in multivitamins, haеmatinics and natural waters using a sequential injection system. South African Journal of Chemistry, 2000, vol. 53, no. 3, pp. 191-205.8. Jankiewicz B., Ptaszynski B., Turek A. Spectrophotometric Determination of Iron(II) in the Soil of Selected Allotment gardens in Lodz. Polish Journal of Environmental Studie, 2002, vol. 11, no. 6, pp. 745-749.9. Fresenius W., Schneider W. For the determination of iron(II) and total iron with 2,2'-dipyridyl in mineral waters. Reduction of iron(III) with ascorbic acid. Z. analyt. Chem, 1976, vol. 209, pp. 340-341.10. Stauffer M.T., Weller W.E., Kubas K.R., Casoni K.A. Limiting reactants in chemical analysis: influences of metals and ligands on calibration curves and formation constants for selected iron-ligand chelates. Stoichiometry and Research – The Impotance of Quantity in Biomedicine, 2012, pp. 311-334.11. Tsurubou S., Sakai T. High-sensitivity extraction - Spectrophotometric determination of iron with 3-(2-pyridyl)-5,6-diphenyl-1,2,4-triazine and tetrabromophenolphthalein ethyl ester. The Analyst, 1984, vol. 109, pp. 1397-1399. doi: 10.1039/AN9840901397.12. Nagahiro T., Uesugi K., Mehra M.C., Satake M. Spectrophotometric determination of iron(II) after separation by adsorption of its complex with 3-(4-phenyl-2-pyridyl)-5,6-diphenyl-1,2,4-triazine and tetraphenylborate on microcrystalline naphthalene. Talanta, 1985, vol. 31, no. 12, рр. 1112-1114. doi: 10.1016/0039-9140(84)80259-3.13. Ying Chen, Chang-Ming Ding, Tian-Ze Zhou, Da-Yong Qi. Organic solvent-soluble membrane filters for the preconcentration and spectrophotometric determination of iron(II) traces in water with Ferrozine. Fresenius J. Anal. Chem, 1999, vol. 363, рр. 119-120. doi: 10.1007/s002160051152.14. Zolotov Iu.A., Tsizin G.I., Dmitrienko S.G., Morosanova E.I. Sоrbtsiоnnое kоntsеntrirovaniе mikrоkоmpоnеntov iz rаstvоrоv [Sorption concentration of micro components from solutions]. Moscow, Science, 2007. 320 p. (in Russian).15. Lisichkin G.V., Fadeev A.Y., Serdan A.A., Mingalyov P.G., Nesterenko P.N., Furman D.B. Khimiia privitykh pоvеrkhnоstnykh soеdinеnii [Chemistry of Surface Grafted Compounds]. Moscow, Fizmatlit, 2003. 592 p. (in Russian).16. Losev V.N., Didukh S.L., Trofimchuk A.K. [Sorption photometric determination of iron using sorbents on the basis of inorganic oxides having functional groups of 4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline]. Izvestiia vyzov. Khimiia i khimicheskaia technologiia [Chemistry and chemical technology], 2009, vol. 52, no. 7, pp. 32-36 (in Russian).17. Shvartsenbach G. Flashka G. Kompleksonometricheskoe titrovanie [Complexometric Titration]. Moscow, Chemistry, 1970. 360 p. (in Russian).18. Rеshetniak Е.А., Kholina Yu.V., Shеvchenko V.N. [The color scales constraction for visual colorimetry. Representation of analysis results]. Меtоdy i оb”еkty khimicheskogo analiza [Methods and objects of chemical analysis], 2011, vol. 6, no 4, pp. 188-197 (in Russian).Получены сорбенты на основе оксида циркония, последовательно модифицированного полигексаметиленгуанидином, феррозином и ференом С. Найдены оптимальные условия модифицирования аминированной поверхности оксида циркония феррозином и ференом С. Сорбционная емкость по отношению к органическим реагентам составляет 25 мкМ/г для феррозина и 5 мкМ/г для ферена С. Синтезированные сорбенты количественно извлекают железо(II) из растворов с рН = 2.5-7.0. При сорбции на поверхности сорбентов образуются интенсивно окрашенные комплексы железа(II), имеющие в спектре диффузного отражения широкую полосу с максимумом при 560 и 600 нм соответственно для сорбентов с функциональными группами феррозина и ферена С. Максимальная интенсивность окраски развивается в течение 20 мин при рН = 2.5-5.0. Образование окрашенных комплексов на поверхности сорбента использовано при разработке методик сорбционно-фотометрического и тест-определения железа(II). Градуировочные графики линейны в диапазоне от 0.1 до 4.0 мкг/0.1 г. Предел обнаружения железа(II) сорбционно-фотометрическим методом, рассчитанный по 3s-критерию, равен 0.006 мкг/0.1 г и 0.015 мкг/0.1 г для сорбентов с функциональными группами феррозина и ферена С, соответственно. Методики использованы при определении общего содержания железа в природных водах. Правильность методик подтверждена атомно-эмиссионным методом с индуктивно связанной плазмой.Ключевые слова: сорбционное концентрирование, модифицированный оксид циркония, феррозин, ферен С, железо(II), сорбционно-фотометрическое определение, тест-системы.DOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2014.18.4.009ЛИТЕРАТУРАAnalytical measurements in aquatic environments. Ed. by Namiensnik J., Szefer P. CRC Press, 2010. 503 p.Марченко З., Бальцежак М. Методы спектрофотометрии в УФ и видимой областях в неорганическом анализе: пер. с польского А.В. Гармаша. М.: БИНОМ, 2007. 711 с. Haghighi B., Safavi A. Simultaneous flow injction determination of iron(II) and iron(III) with opto-electrochemical detection // Anal. Chim. Acta. 1997. V. 354. P. 43-50.Mulaudzi L.V. van Staden J.F., Stefan R.I. On-line determination of iron(II) and iron(III) using a spectrophotometric sequential injection system // Anal. Chim. Acta. 2002. V. 467. P. 35-49.Ермоленко Ю.В., Гридина Н.Н., Соколовская А.П. Химико-аналитическая система Fe(III) – тайрон – хитозан в спектрофотометрии железа // Успехи в химии и химической технологии. 2011. Т. 25, № 2. С. 50-55.Zhenpu W., Cheng K.L. Spectrophotometric Determination of Iron with 1,10-phenanthroline in the Presence of Copper // Microchimica Acta. 1982. II. P. 115-124.Van Staden J.F., Naidoo E.B. Determination of total iron as Fe(II) in multivitamins, haеmatinics and natural waters using a sequential injection system // South African Journal of Chemistry. 2000. V. 53, № 3. P. 191-205.Jankiewicz B., Ptaszynski B., Turek A. Spectrophotometric Determination of Iron(II) in the Soil of Selected Allotment gardens in Lodz // Polish Journal of Environmental Studies. 2002. V. 11, № 6. P. 745-749.Fresenius W., Schneider W. For the determination of iron(II) and total iron with 2,2'-dipyridyl in mineral waters. Reduction of iron(III) with ascorbic acid // Z. analyt. Chem. 1976. V. 209. P. 340-341.Limiting reactants in chemical analysis: influences of metals and ligands on calibration curves and formation constants for selected iron-ligand chelates / M. Stauffer [et al.] // Stoichiometry and Research – The Impotance of Quantity in Biomedicine. 2012. P. 311-334.Tsurubou S., Sakai T. High-sensitivity extraction – Spectrophotometric determination of iron with 3-(2-pyridyl)-5,6-diphenyl-1,2,4-triazine and tetrabromophenolphthalein ethyl ester // The Analyst. 1984. V. 109. P. 1397-1399.Spectrophotometric determination of iron(II) after separation by adsorption of its complex with 3-(4-phenyl-2-pyridyl)-5,6-diphenyl-1,2,4-triazine and tetraphenylborate on microcrystalline naphthalene / T. Nagahiro [et al.] // Talanta. V. 31, № 12. 1985. P. 1112-1114.Organic solvent-soluble membrane filters for the preconcentration and spectrophotometric determination of iron(II) traces in water with Ferrozine / Ying Chen [et al.] // Fresenius J Anal Chem. 1999. V. 363. P. 119-120.Сорбционное концентрирование микрокомпонентов из растворов / Ю.А. Золотов [и др.]. М.: Наука, 2007. 320 с.Химия привитых поверхностных соединений / Г.В. Лисичкин [и др.] М.: Физматлит, 2003. 592 с.Лосев В.Н., Дидух С.Л., Трофимчук А.К. Сорбционно-фотометрическое определение железа с использованием сорбентов на основе неорганических оксидов с функциональными группами 4,7-дифенил-1,10-фенантролина // Известия вузов. Химия и химическая технология. 2009. Т.52, № 7. С. 32-36.Шварценбах Г., Флашка Г. Комплексонометрическое титрование. М.: Химия, 1970. 360 с.Решетняк Е.А., Холина Ю.В., Шевченко В.Н. Построение цветовых шкал для визуальной колориметрии. Представление результатов анализа // Методы и объекты химического анализа. 2011. Т. 6, № 4. С. 188-19