способ определения концентрации циан-ионов в растворе

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ЦИАН-ИОНОВ В РАСТВОРЕ, включающий взаимодействие циан-ионов с аналитическим индикатором и регистрацию его свечения, отличающийся тем, что в качестве аналитического индикатора используют микроводоросль хлореллу, которую в присутствии циан-ионов первоначально облучают видимым светом с интенсивностью 30 50 Вт/м² в течение 50 70 с, затем после 8 10 секундного перерыва облучают возбуждающим светом с интенсивностью 5 8 Вт/м², регистрируя при этом кинетику замедленной флуоресценции водоросли, а концентрацию K_ц циан-ионов рассчитывают по величине



где H и K максимальная интенсивность быстрой и медленной фазы замедленной флуоресценции соответственно.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к биофизическим способам анализа, предназначено для определения концентраций CN^--ионов в растворе и может быть использовано для контроля за содержанием циан-ионов в технологическом цикле золотоизвлекающих фабрик и других предприятий, а также в их сточных водах.

Известен спектрофотометрический способ определения концентрации CN^--ионов в растворах с помощью пиридин-бензидинового метода. Сущность этого способа состоит в проведении с анализируемой пробой ряда химических реакций (с участием брома, гидразина, смеси пиридина и бензидина) и последующем спектрофотометрированием образца при = 520 нм. По величине оптической плотности и калибровочному графику, полученному с использованием стандартных циансодержащих растворов, определяют концентрацию CN^--ионов в исследуемой пробе.

Недостатками этого способа являются низкая оперативность определения концентраций CN^--ионов в производственных условиях (время анализа около 2 ч), а также необходимость использования в лабораторном анализе вредных для здоровья людей химических веществ (бензидин).

Техническим результатом изобретения является интенсификация процесса и улучшения условий труда.

Это достигается тем, что в качестве аналитического индикатора используют микроводоросль хлореллу, которую в присутствии циан-ионов первоначально облучают видимым светом с интенсивностью 30-50 Вт/м² ФАР в течение 50-70 с, затем после 8-10-секундного перерыва облучают возбуждающим светом с интенсивностью 5-8 Вт/м² ФАР, регистрируя при этом кинетику замедленной флуоресценции водоросли, а количество циан-ионов рассчитывают по величине K_ц , где Н и К максимальная интенсивность быстрой и медленной фазы замедленной флуоресценции (ЗФ) соответственно.

Сущность способа заключается в определении эффекта, который оказывают CN^--ионы на величину медленной фазы индукции ЗФ водоросли.

П р и м е р 1. В семь кварцевых кювет наливают по 2 мл активно растущей хлореллы (Chlorella vulgaris), взятой из культиватора. Добавляют в них по 2 мл стандартных растворов цианида натрия по спадающей концентрации (25; 12,5; 6,25 мг/л и т.д.), а в остальные вносят такое же количество исследуемых растворов. При этом рН стандартных и исследуемых растворов должны быть одинаковыми.

После 50 с облучения видимым светом интенсивностью 30 Вт/м² ФАР и последующей восьмисекундной темновой паузы быстро включают возбуждающий свет интенсивностью 5 Вт/м² ФАР и регистрируют кинетику индукционных измерений ЗФ. Как показано на фиг. 1, интенсивность ЗФ водоросли в циансодержащей среде в первый момент освещения быстро увеличивается до начального пика (быстрая фаза), а затем значительно более медленно возрастает до своей максимальной величины (медленная фаза).

С уменьшением концентрации CN^--ионов в пробе медленная фаза индукции становится меньше, практически исчезая в образцах, не содержащих циан-ионы, тогда как быстрая фаза изменяется очень мало.

Если выразить долю медленной фазы в виде коэффициента К_ц, то его величина в широком интервале концентраций линейно связана с содержанием CN^--ионов в исследуемых растворах (фиг. 2):

K_ц (1) где Н и К значения интенсивности ЗФ в начале и конце ее индукции.

Используя данную концентрационную зависимость как калибровочный график, можно определить содержание циан-ионов в исследуемых растворах. Для этого нужно отложить на оси ординат графика значение К_ц для исследуемой пробы и провести линию, параллельную оси абсцисс, и вычислить величину концентрации циан-ионов в образце (фиг. 2).

Поскольку ось абсцисс представлена здесь в логарифмическом масштабе, концентрацию цианида натрия в пробе (С_пр) рассчитывают по формуле

C_пр.=C_б10 (2) где С_б ближайшая по величине концентрация цианида натрия на калибровочной кривой большая, чем С_пр; l_пр длина от С_б до пересечения перпендикуляра с осью абсцисс, мм; l_o длина спадающего концентрационного шага на оси абсцисс, мм.

Для фиг. 2 l_пр составляет 8,5 мм, что при l_o 20 мм соответствует концентрация цианида натрия в пробе

С_пр 4,65 мг/л. Время анализа составляет 5 мин.

П р и м е р 2. Кюветы (взятые по примеру 1) со стандартными растворами NaCN и исследуемым раствором облучают видимым светом интенсивностью 50 Вт/м² ФАР в течение 70 с. После десятисекундной темновой паузы включают возбуждающий свет интенсивностью 8 Вт/м² ФАР и регистрируют кинетику индукционных изменений ЗФ. Калибровочная кривая для данного опыта приведена на фиг. 3. Величина l_пр для исследуемой пробы составляет 8,6 мм, и соответственно концентрация цианида натрия в ней

С_пр 4,64 мг/л. Время анализа пробы 6 мин.

Расчет содержания цианида натрия в пробе может быть произведен не только графическим, но и аналитическим способом. Для этого используется следующая формула:

C_пр.= C₂10 (3) где С_пр, С₁ и С₂ концентрации цианида в пробе и в двух стандартных растворах соответственно; К_ц.пр. и К_ц1, К_ц2 коэффициенты К_ц этих растворов.

Для получения максимальной точности определения цианида натрия необходимо строго сохранять выбранный режим измерения в течение всего сеанса регистрации индукционных кривых ЗФ стандартных и исследуемых образцов. С этой же целью все образцы для каждого сеанса должны быть приготовлены из одной общей культуры водоросли.

П р и м е р 3. Интенсивность возбуждающего света 8 Вт/м² ФАР. Для концентраций 6,25 мг/л NaCN (С₁) и 3,12 мг/л NaCN (С₂) в суспензии хлореллы получены величины К_ц, равные соответственно 0,6 и 0,52. К_цпробы определяемой концентрации составила 0,57.

Подставляя указанные выше данные в формулу (3), имеют

C_пр 4,66 мг/л NaCN.

Умножением данной величины на коэффициент 0,53 получают искомую величину концентрации СN^--ионов в исследуемой пробе.

Проведенные с помощью биофизического метода анализы проб показали хорошую сходимость результатов определения концентрации циан-ионов и используемым пиридин-бензидиновым методом. Так, анализ трех проб растворов, приведенный предлагаемым способом, указал на наличие в них циан-ионов в следующих концентрациях: 1,9; 5,1 и 6,5 мг/л. Анализ этих же проб в химической лаборатории пиридин-бензидиновым методом дал следующие результаты: 2; 5; 6,7 мг/л соответственно.

Преимущество заявляемого способа по сравнению с пиридин-бензидиновым методом заключено в значительно меньшей длительности анализа (5 мин вместо 120), простоте и экономичности анализа из-за использования в качестве индикатора одного биологического объекта вместо набора дорогостоящих химических реактивов, безопасных условиях работы для персонала, поскольку в предлагаемом способе не используются вредные для здоровья реактивы (бензидин).