Аналіз сорбції іонних асоціатів, утворених гетерополіаніонами і барвниками на твердих сорбентах. Методика спектрофотометричного, сорбційно-спектроскопічного, візуально-тестового визначення Арсену, Фосфору за допомогою металозаміщених гетерополікомплексів.
Аннотация к работе
Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наукТоксичність сполук Арсену та регламентованість вмісту фосфатів на рівні мкг у високочистих матеріалах, монокристалах, природних обєктах і водах, які використовуються у напівпровідниковій промисловості, в оборотних циклах теплових та атомних електростанцій обумовлюють необхідність розробки високочутливих методик їх визначення. Дисертаційна робота виконувалася на кафедрі хімії та хімічної технології ВМС Дніпропетровського національного університету відповідно до планів держбюджетних тем Міністерства науки і освіти України «Гетерополіаніони Кеггіна та їх асоціати з неорганічними та органічними катіонами, модифіковані неіонними ПАР, в аналізі біоактивних речовин та обєктів довкілля» (2002-2004 рр., номер держ. реєстрації 0102U004423) та «Закономірності утворення гетерополікомплексів P(V), As(V), Si(IV), їх асоціатів з органічними барвниками в водних та міцелярних розчинах, використання в аналізі та каталізі» (2005-2007 рр., номер держ. реєстрації 0105U000377). Для вирішення цієї мети необхідно було: - здійснити комплексне дослідження реакцій утворення 10-молібдо-2-вольфрамових гетерополіаніонів Арсену у водних і водно-міцелярних середовищах, вивчити одночасний вплив РН та концентрації реагенту на їх відновлення, встановити закономірності взаємодії відновлених ГПА з органічними барвниками (ОБ); дослідити кінетичні закономірності сорбції іонних асоціатів (ІА) ГПА Фосфору(V) та Арсену(V) на твердих сорбентах (пінополіуретан, фільтрувальний папір) з метою їх концентрування; одержати кольорові шкали для візуально-тестового визначення Арсену та Фосфору, порівняти візуальні, спектрофотометричні та кольорометричні способи їх визначення;Перший розділ містить огляд літератури, у якому наведені і проаналізовані методи визначення Арсену та Фосфору, обговорені шляхи підвищення чутливості визначення елементів у вигляді їх гетерополікомплексів через використання органічних барвників і різних способів концентрування на твердих носіях, висвітлене значення неіонних ПАР в реакціях ГПА з ОБ, використання кольорометрії при розробці методик візуально-тестового визначення. Четвертий розділ висвітлює результати вивчення утворення ІА відновленого МВА з барвниками КФ у водно-міцелярному середовищі НПАР і з астразоновим рожевим у водному. Насичення при різних значеннях кислотності розчинів синтезованих 12-вольфрамофосфату, 11-вольфрамофосфату, 10-молібдо-2-ванадофосфату, 12-молібдофосфатної кислоти, а також одержаних у розчині [H4PBIMO11O40]6-та [ASMO10W2O40]3-в водно-міцелярному середовищі НПАР кристалічним фіолетовим свідчать про те, що досягти молярних коефіцієнтів вище, ніж (1,2-1,3)·105, не вдається, що свідчить про приєднання 1-2 катіонів КФ. В оптимальних умовах утворення ІА до ГПА приєднується 6-7 катіонів ОБ - (АР)6HASMO10W2O40, але ?590= 56000 моль-1•л•см-1 (?(АР) при ?=590 нм - 8000 моль-1•л•см-1) через невисоку контрастність реакції. Для сорбції ІА концентрацією 10-7 - 10-6 моль/л, на відміну від сорбції ГПК, достатньо 10 - 20 хвилин, а десорбція їх відбувається кількісно та швидко, тоді як відновленні ГПК не вимиваються повністю з ППУ.Встановлені закономірності реакцій утворення потрійних ГПА у водно-міцелярних середовищах і сорбції ІА, утворених відновленими потрійними ГПА з барвниками є теоретичною основою для розробки і прогнозування метрологічних параметрів методик кількісного та візуально-тестового визначення мікрокількостей гетероатомів ГПА на рівні ГДК і нижче у різних обєктах. На підставі детального вивчення утворення та відновлення 10-молібдо-2-вольфрамоарсенату (МВА) побудовані діаграми залежності кількісного утворення МВА від РН і концентрації молібдат-, вольфрамат-іонів, які дозволяють легко підбирати умови максимального виходу цільових продуктів. Підтверджено, що введення організованих середовищ НПАР у розчин МВА приводить до підвищення гідролітичної та термодинамічної стійкості ГПА та дає можливість солюбілізації ІА з іонами КФ. З використанням спектрів відбиття зі зразків ППУ з сорбованим ІА розраховані координати основних кольорів, одержані метрологічні залежності R-координати (червоний колір) від lg C(P), які дозволили обґрунтувати концентраційний крок на тест-шкалах та СН.
План
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ ВИКЛАДЕНИЙ У РОБОТАХ
1. Симаненко Т.В. Определение фосфора(V) и мышьяка(V) в виде ионных ассоциатов восстановленных P(As)Mo10W2O405- с кристаллическим фиолетовым в мицеллярной среде / Т.В. Симаненко, Л.П. Цыганок // Вісник Дніпроп. ун-ту.- 2005.- №7.- С. 13-18.
Особистий внесок здобувача полягає у виконанні експерименту щодо вивчення умов утворення ІА відновленим МВА та КФ у присутності фосфат-іонів, у розробці методики визначення Арсену і Фосфору при їх сумісній присутності та її апробації на модельних розчинах і водопровідній і мінеральній водах.
2. Циганок Л.П. Використання пінополіуретану для концентрування та тест-визначення фосфат-іонів / Л.П. Циганок, Т.О. Бубель, Т.В. Сіманєнко, С.А. Чичкан // Вопросы химии и хим. технологии.- 2005.- №6.- С 24-27.
Особистий внесок здобувача: дослідження сорбції на пінополіуретані ІА, утвореного 12-молібдофосфатом і малахітовим зеленим.
3. Симаненко Т.В. Определение мышьяка(V) в виде ионного ассоциата 10-молибдо-2-вольфрамоарсената с кристаллическим фиолетовым в мицеллярной среде / Т.В. Симаненко, А.Б. Вишникин, Л.П. Цыганок // Укр. хим. журн.- 2006.- Т. 72, №10.- С. 113-117.
Особистий внесок здобувача: виконання експерименту щодо виявлення умов утворення ІА, розробка методики спектрофотометричного визначення Арсену(V) та її апробація на реальних обєктах.
4. Старова Т.В. Сорбційно-фотометричне визначення ASO43- у харчових продуктах у вигляді іонного асоціату його ГПК з кристалічним фіолетовим / Т.В. Старова, Г.О. Петрушина, Т.М. Деркач, А.Б. Вишнікін, Л.П. Циганок // Вісник Дніпроп. ун-ту.- 2006.- №8.- С. 13-18.
Особистий внесок здобувача: постановка завдань експериментів щодо виявлення кінетичних умов сорбції ІА на ППУ в аналітичних умовах з метою концентрування арсенат-іонів, розробка методики визначення ASO43-.
5. Старова Т.В. Сорбция ионных ассоциатов кристаллического фиолетового с гетерополикомплексами структуры Кеггина на пенополиуретане / Т.В. Старова, А.Б. Вишникин, Л.П. Цыганок // Вопросы химии и хим. технологии.- 2006.- №6.- С 17-21.
Особистий внесок здобувача: здійснення експериментальних досліджень щодо встановлення кінетичних умов сорбції та десорбції ІА синтезованих гетерополікислот на ППУ, обґрунтування вибору органічного барвника для утворення ІА, органічного розчинника для елюювання сорбатів з метою спектрофотометричного вивчення сорбційних характеристик ППУ.
6. Старова Т.В. Сорбционно-спектрофотометрическое и визуально-тестовое определение фосфатов в виде ионного ассоциата 11-молибдовисмутфосфата с кристаллическим фиолетовым / Т.В. Старова, А.Б. Вишникин, Л.П. Цыганок // Методы и объекты хим. анализа. - 2007. - Т.2, № 2. - С. 162-168.
Особистий внесок здобувача: дослідження кінетичних закономірностей сорбції ІА в аналітичних умовах з метою концентрування потрійного відновленого ГПА P(V), розробка сорбційно-спектрофотометричних і візуально-тестових методик визначення малих вмістів фосфатів та їх апробація на різних типах вод.
7. Сіманєнко Т.В. Дослідження та використання в аналізі асоціату молібдовольфрамоарсенату з кристалічним фіолетовим в міцелярних середовищах / Т.В. Сіманєнко // ІІ Всеукр. конфер. молодих вчених з акт. пит. Хімії: тези доп.. - Дн-ськ, 2004. - С. 93.
8. Симаненко Т.В. Влияние неионных ПАВ и других факторов на устойчивость 12-гетерополианионов в реакциях с органическими красителями / Т.В. Симаненко, Л.П. Цыганок, А.Б. Вишникин // Аналитика России 2004: Всеросс. конфер. по аналит. химии: тезисы докл.- Москва, 2004.- С. 365.
9. Сіманєнко Т.В. Визначення РО43- та ASO43- у суміші за реакцією утворення іонного асоціата молібдовольфрамових ГПК з кристалічним фіолетовим / Т.В. Сіманєнко, Л.П. Циганок // Львівські хімічні читання - 2005: Х наук. конфер.: зб. наук. праць.- Львів, 2005.- С. А14.
10. Симаненко Т.В. Изучение и использование в анализе реакций восстановления молибдовольфраматов и образования их ассоциатов с кристаллическим фиолетовым / Т.В. Симаненко, Н.И. Масляная // VI регіон. конфер. молодих вчених та студентів з акт. пит. хімії: тези доп..- Дн-ськ, 2005. - С. 88.
11. Simanenko T.V. Using of the micellar medium, basic dues and preconcentration on the polyurethane foams for the determination of phosphorus and arsenic / T.V. Simanenko, L.P. Tciganok, A.B. Vishnikin, L.V. Karmazina // Analytical chemistry and chemical analysis: International Conference: abstracts.- Kiev, Ukraine, 2005.- P. 285.
12. Старова Т.В. Сорбційно-фотометричне визначення As(V) у вигляді іонного асоціату 10-молібдо-2-вольфрамоарсената з кристалічним фіолетовим / Т.В. Старова, Г.О. Петрушина // IV Всеукр. конфер. молодих вчених та студ. з акт. питань хімії: тези доп.. - Дн-ськ, 2006.- С. 81.
13. Старова Т.В. Концентрування та визначення малих вмістів Арсену(V) та Фосфору(V) з використанням їх гетерополікомплексів / Т.В. Старова, Л.П. Циганок // Сесії Наукової ради НАН України з пробл. «Аналітична хімія»: тези доп. - Харків, 2007.- С. 33.
14. Старова Т.В. Роль мицеллярных сред НПАВ в стабилизации гетерополианионов Р(V), As(V) / Т.В. Старова, А.Н. Вакулич, Л.П. Цыганок, А.Б. Вишникин // Междунар. Чугаевская конфер. по координац. Химии: тезисы докл.. - Одесса, 2007. - С. 669.