Способы обнаружения тяжёлых металлов в воде
Способы обнаружения тяжёлых металлов в воде
Вопрос:
Здрасти! Скажите, пожалуйста, какие есть способы обнаружения томных металлов в природных водах? Я отыскала информацию только об атомно-абсорбционном анализе. Было бы любопытно выяснить и о других. И если можно, дайте, пожалуйста, им хотя бы короткую характеристику. Заблаговременно спасибо! Карина
Ответ:
Здрасти, Карина!
Конечное, атомно-абсорбционной спектрометрии (AAS) не единственный способ определения содержания тяжёлых металлов в воде, хотя она и обладает большей чувствительностью и потому очень обширно применяется.
Способов определения содержания тяжёлых металлов в воде сильно много. Так, содержание тяжёлых металлов в аква средах может определяться рядом способов хим и физико-химического анализа – весовым, спектральными, химическими и др. Зависимо от количества анализируемого вещества содержание тяжёлых металлов может определяться способами макро-, полумикрои микроанализа.
В текущее время есть две главные группы аналитических способов для определения томных металлов: химические и спектрометрические способы. В ближайшее время с развитием микроэлектроники химические способы получают новое развитие, тогда как ранее они равномерно вытеснялись спектрометрическими способами. Посреди спектрометрических способов определения томных металлов 1-ое место занимает атомно-абсорбционная спектрометрия с разной атомизацией образцов: атомно-абсорбционная спектрометрия с огненной атомизацией (FAAS) и атомно-абсорбционная спектрометрия с электротермической атомизацией в графитовой кювете (GF AAS). Основными методами определения нескольких частей сразу являются атомная эмиссионная спектрометрия с индукционно связанной плазмой (ICP-AES) и масс-спектрометрия с индукционно связанной плазмой (ICP-MS). Кроме ICP-MS другие спектрометрические способы имеют очень высочайший предел обнаружения для определения томных металлов в воде.
Определение содержание тяжёлых металлов в пробе делается методом перевода пробы в раствор – за счет хим растворения в подходящем растворителе (воде, аква смесях кислот, пореже щелочей) либо сплавления с подходящим флюсом из числа щелочей, оксидов, солей с следующим выщелачиванием водой. После чего соединение искомого металла переводится в осадок добавлением раствора соответственного реагента – соли либо щелочи, осадок отделяется, высушивается либо прокаливается до неизменного веса, и содержание тяжёлых металлов определяется взвешиванием на аналитических весах и пересчетом на начальное содержание в пробе. При квалифицированном применении способ дает более четкие значения содержания тяжёлых металлов, но просит огромных издержек времени.
Для определения содержания тяжёлых металлов химическими способами пробу также нужно перевести в аква раствор. После чего содержание тяжёлых металлов определяется разными химическими способами – полярографическим (вольтамперометрическим), потенциометрическим, кулонометрическим, кондуктометрическим и другими, также сочетанием неких из перечисленных способов с титрованием. В базу определения содержания тяжёлых металлов обозначенными способами положен анализ вольт-амперных черт, потенциалов ион-селективных электродов, интегрального заряда, нужного для осаждения искомого металла на электроде химической ячейки (катоде), электропроводности раствора и др., также химический контроль реакций нейтрализации и др. в смесях. При помощи этих способов можно определять тяжёлые металлы до 10-9 моль/л.
Эта группа способов позволяет определять содержание разных тяжёлых металлов в широком спектре концентраций с удовлетворительной точностью, но трудозатратность обозначенных способов также достаточно высока.
Довольно многообразна группа спектральных способов определения содержания тяжёлых металлов. В нее входят, а именно, разные способы определения тяжёлых металлов из анализа характеристических спектров электрического излучения атомов – атомный эмиссионный анализ, атомный абсорбционный анализ, спектрофотометрия, масс-спектрометрия, спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ISP-спектрометрия), рентгеноспектральный анализ.
Содержание тяжёлых металлов в очень малых (примесных) концентрациях – почаще радиоактивных изотопов соответственных частей, да и не радиоактивных тоже – определяется рядом способов ядерной спектрометрии (бета-, гамма-спектрометрии, также нейтронно-активационного анализа).
В неких случаях содержание тяжёлых металлов определяется всеохватывающими способами, сочетающими спектральные и химические – к примеру, спектрополяриметрией.
К преимуществам спектральных способов относится их высочайшая чувствительность и, как следствие, маленькие количества пробы, нужные для анализа содержания тяжёлых металлов в пробе. Совместно с тем, для воплощения ряда из их (атомный абсорбционный анализ, спектрофотометрия, спектрополяриметрия) пробу нужно перевести в раствор, что обуславливает достаточно высшую трудозатратность таких анализов на содержание тяжёлых металлов. Способы ядерной спетрометрии для анализа содержания тяжёлых металлов достаточно специфичны.
Из числа спектральных способов определения содержания тяжёлых металлов более симпатичным представляется один из вариантов рентгеноспектрального анализа – рентгенофлуоресцентный анализ. Этот способ универсален и позволяет определять содержание тяжёлых металлов в широком спектре атомных номеров частей. Так, более совершенные приборы для реализации этого способа определения содержания тяжёлых металлов – рентгенофлуоресцентные кристалл-дифракционные сканирующие спектрометры серии «Спектроскан Макс» позволяют определять элементы от натрия 11Na до урана 92U (94 Pu) при содержании этих частей (в т.ч. тяжёлых металлов) от 0,3 ppm (мг/кг). Так, методика анализа воды на сорбционных целлюлозных ДЭТАТА фильтрах рентгенофлуоресцентным способом, разработанная фирмой-изготовителем спектрометров “Спектроскан”, позволяет определять такие элементы, как— Bi, Pb, Zn, Сu (II), Ni, Co, Fe (III), Mn (II), Cr (III) и V. Но, при анализе природных вод с высочайшими валовыми содержаниями железа (до 1,5 мг/дм3) и марганца (до 1,0 мг/дм3) сорбционной емкости ДЭТАТА фильтров не хватает для одновременного определения обозначенных частей. В процессе анализа пропадает возможность их многоразового использования— фильтры загрязняются солями железа и марганца. Предел обнаружения определяемых частей подымается с 0,005 до 0,05 мг/дм3, что в 5 раз выше ПДК для рыбохозяйственных водоемов для таких частей, как Zn, Ni и Со.
Рентгенофлуоресцентный анализ обладает рядом бесспорных плюсов:
он является неразрушающим способом контроля, не разрушает и не деформирует пробу;
предъявляет малые требования к пробоподготовке, в большинстве случаев – не просит никакой;
делает ненадобной измерение количества пробы – взвешивание, измерение объема и т.п.
Использующие этот способ приборы – спектрометры серии «Спектроскан Макс» позволяют проводить количественный анализ содержания тяжёлых металлов и других частей.
Более распространенные аналитические задачки определения содержания тяжёлых металлов в разных средах – анализ природных минеральных и питьевых, промышленных и коммунальных сточных вод на содержание томных металлов; определение содержания томных металлов в почвах, промышленных выбросах, воздухе рабочей зоны; анализ разных смесей на содержание тяжёлых металлов; определение содержания тяжёлых металлов в нефти, попутных водах (рассолах) и нефтепродуктах; анализ разных сплавов на содержание цветных металлов; анализ углеродистых сталей на содержание легирующих добавок; анализ ювелирных изделий на содержание драгоценных металлов; анализ моторных масел на содержание тяжёлых металлов с целью определения износа движков; анализ катализаторов на содержание палладия и платины и др.
К.х.н. О.В. Мосин