Зависимость точности визуального тест-определения нитрит-иона на основе пенополиуретана от способа построения цветовой шкалы (стр. 3 из 6)

1.1.5.2 Образование солей диазония [4]

Растворы солей диазония, образующихся в методе с сульфаниловой кислотой, чрезвычайно сильно поглощают в УФ-области, что используется для определения нитрита. Измерения проводятся при 270 нм в 1-сантиметровой кювете. Закон Бера соблюдается в интервале концентраций 0,2-3,2 мг/мл NO₂^-.

Соли диазония, образовавшиеся из фенилендиамина и многих его производных, были использованы для определения нитритов. Чувствительность при этом в 3-4 раза больше, чем с солями, образованными из сульфаниловой кислоты. Особенно пригоден хлор-п-фенилендиамин, так как он дает хорошо воспроизводимые результаты и стабилен во времени.

1.1.5.3 Образование нитрозосоединений, окрашенных и флуоресцирующих комплексных соединений [4]

Для фотометрического определения нитритов используется реакция с N,N-диметиланилином, в результате которой образуется нитрозосоединение желтого цвета (п-нитрозо-N,N-диметиланилин):

Метод позволяет определить до 1 ppmNO₂^-.

Реакция с 2,6-ксиленолом. В растворах с оптимальной кислотностью (серная кислота-вода-уксусная кислота 5:4:1 ) при реакции 2,6-ксиленола с HNO₂ образуется 4-нитрозо-2,6-ксиленол, светопоглощение которого при 307нм пропорционально концентрации NO₂^- в диапазоне 0-10 мкг\мл. Мешают галогениды и их необходимо удалить осаждением раствором Ag₂SO₄.

Реакция с тиогликолевой кислотой. При взаимодействии нитрита с тиогликолевой кислотой в слабокислой среде образуется нитрозотиогликолевая кислота.

Это нитрозосоединение используется для колориметрического определения NO₂^- в интервале концентраций 10-100 мг\л. Мешают ионы Fe(II) (при соотношении Fe:NO₂^- > 50), Co(II), MnO₄^-, WO₄^2-.

Реакция с бруцином. Разработан быстрый колориметрический метод с использованием бруцина в качестве хромофорного реагента в растворе серной кислоты.

Ионы NO₂^- дают окрашенные соединения в более разбавленной кислоте, чем ионы NO₃^- ( 1:5 и 1:1 соответственно).

На этой основе разработан метод фотометрического определения NO₂^- в щелочных растворах.

Реакция с риванолом. Нитрит-ионы образуют интенсивную окраску при реакциях с риванолом (лактатом 2-этокси-6,9-диаминоакридина) в 1,8М НСl. Соответствие с законом Бера наблюдается при 515 нм для диапазона концентраций 0,2-1,2 мкг/мл NO₂^-. Не мешают ионы NO₃^-, BO₃^3-. Реакция с тиомочевиной. При реакции азотистой кислоты с тиомочевиной образуется роданистоводородная кислота, которая при взаимодействии с введенным Fe(III) дает окрашенный к комплекс. Метод применяют для определения 2-12 мкг/мл NO₂^-. Хотя этот метод менее чувствителен, чем классический метод Грисса с сульфаниловой кислотой, но простота методики является его преимуществом. Реакция с 2,3-диаминонафталином. Этот реагент использован для спектрофотометрического и флуориметрического определения нитрит-иона. Определению мешают Sn(II), Se, Al, Bi, Cr(III), Ca, Ni, Fe. Ионы NH₄⁺, NO₃^- не мешают. Чувствительность спектрофотометрического определения равна 1 мкг\мл, флуориметрического - 0,0065 мкг\мл. В качестве аналитических реагентов для фотометрического определения нитрит-ионов используют некоторые красители, например, бриллиантовый зеленый и кристаллический фиолетовый. Этим методом определяют 5^.10^-5 моль/л NO₂^- (2.3 мг/л). Реакцию с сульфидом железа(II) используют для количественного определения нитрита. Чувствительность реакции 2,5 мкг\мл. Методики спектрофотометрического определения нитрит-ионов имеют хорошие метрологические характеристики, однако для анализа окрашенных и мутных растворов требуется трудоёмкая пробоподготовка. Кроме того, реагенты, используемые для проведения реакций диазотирования и азосочетания, часто нестабильны (сульфаниловая кислота) и канцерогенны (1-нафтиламин, N,N-диметиланилин).

1.1.6 Кинетические методы определения нитрит-ионов

Кинетический метод основан на окислении комплексоната марганца(II) до комплексоната марганца(III) посредством H₂O₂, катализируемом нитритом. Метод позволяет определить 1^.10^-5 г/л NO₂^- с ошибкой +10% и 3^.10^-7 г/л с ошибкой +20%. [1, с. 114]

1.2 Тест-методы

Тест-методы определения нитрит-ионов

1.2.1 Общая характеристика тест-методов химического анализа

На протяжении столетий химический анализ осуществлялся в лабораториях. Это было связано с необходимостью использования специальной химической посуды и оборудования, а также не всегда безвредных химических веществ, что требовало как минимум хорошей вентиляции, длительных и трудоёмких операций по разделению сложных смесей веществ. В значительной мере эти факторы действуют и в настоящее время, а потому миллионы химических анализов проводятся в условиях аналитических лабораторий, причём не только химических, но и физических, и биологических. В последнее время химический анализ перемещается из лабораторий в места, где находится анализируемый объект. Это одна из важных тенденций развития аналитической химии.

Потребности во внелабораторном анализе огромны. Анализ «на месте» имеет много достоинств. Экономятся время и средства на доставку проб в лабораторию и на сам, более дорогой, лабораторный анализ.

Есть группа средств, решающих задачу самого массового контроля вне лаборатории. Речь идёт о тест-методах анализа и соответствующих средствах для него.

Тест-методы - это экспрессные, простые и относительно дешёвые приёмы обнаружения и определения веществ, не требующие существенной подготовки пробы, сложных стационарных приборов, лабораторного оборудования (и вообще условий лаборатории), а главное – квалифицированного персонала.

По принципу действия тест-методы условно можно разделить на: химические, биохимические и биологические.

Основа химических тест-методов – аналитические реакции и реагенты, позволяющие визуально или с помощью портативного прибора наблюдать аналитический эффект. [8]

Чаще всего аналитическим сигналом в тест-методах служит появление или изменение окраски носителя, интенсивность окрашивания сорбента или длина окрашенной зоны индикаторной трубки. В основе возникновения аналитического сигнала лежат такие явления:

- светопоглощение;

- диффузное отражение;

- адсорбция;

- ионный обмен;

- экстракция;

- концентрирование;

- химические и ферментативные реакции.

Все эти явления тесно связаны друг с другом. Известно, что определению следовых количеств веществ, как правило, предшествуют стадии их экстракционного концентрирования или ионообменного разделения. Ионообменные материалы преимущественно используют для разделения веществ, а не для концентрирования, так как прежде чем анализировать поглощённые ионы, их необходимо элюировать, что влечёт за собой разбавление и, следовательно, потерю чувствительности. Лучшего результата можно достичь, измеряя аналитический сигнал определяемого элемента непосредственно на поверхности ионообменника или другого сорбента.

Между светопоглощением твёрдой фазы сорбента и концентрацией сорбированного на его поверхности вещества существует линейная зависимость. На этом явлении основан метод, получивший название твёрдофазной спектрофотометрии.

Для регистрации аналитического сигнала используют такие приёмы:

- визуальное сопоставление окраски раствора или сорбента со стандартной шкалой сравнения;

- «проявление» определяемого иона на сорбенте;

- измерение длины, площади, интенсивности окрашенной или обесцвеченной зон сорбента;

- измерение времени развития окраски. [9]

В настоящее время существует большой ассортимент сорбентов с иммобилизированными на их поверхности аналитичесними реагентами. Они обладают химической и механической устойчивостью, легко модифицируются и регенерируются. Такие сорбенты в наибольшей степени соответствуют требованиям, предъявляемым к визуальным тест-системам.

Тест-методы применяются для полуколичественного определения какого-то компонента – тогда нужна серия образцов сравнения, в которых тот же тест применяют к известным содержаниям этого компонента, или же печатная цветня шкала. С другой стороны, тест-метод можно использовать как предельную пробу, результатом которой является решение типа «есть - нет» относительно присутствиякомпонента, который определяют в пробе.

Тест-методы различаются по качеству и метрологическим характеристикам, в связи с чем и применяются для решения разных задач. Одна из них – скрининг, то есть оценка компонента с последующим более детальным обследованием, в том числе и в лаборатории.

В качестве сорбентов для тест-методов обычно используют:

- индикаторные бумаги и полосы;

- волокнистые наполненные материалы;

- кремнеземы и ксерогели;

- неорганические носители;

- вспененные полимеры – пенополиуретаны (ППУ). [8]

1.2.2 Пенополиуретаны и их свойства

Пенополиуретаны – пористые сорбенты с мембранной структурой, гидрофобная полимерная матрица которых содержит полимерные группы: уретановую, амидную, сложноэфирную, простую эфирную, мочевинную, концевую толуидиновую, что и позволяет использовать их для эффективной сорбции как неполярных,так и полярных молекул. [10]

ППУ представляет собой пластический материал, в котором часть твердой фазы заменена на газ в виде многочисленных пузырьков – ячеек, формирующих тем самым упорядоченную систему твердых квазисферических мембран. Особенности синтеза ППУ таковы, что в момент завершения реакции остаются изоцианатные (чаще всего толуиленизоцианатные) группы, которые легко гидролизуются под действием воды, в избытке находящейся в реакционной смеси, и превращаются в концевые толуидиновые группы. [11]