Ионометрический метод определения нитратов
Метод основан на извлечении нитратов из анализируемого материала раствором алюмокалиевых квасцов с последующим измерением их концентрации в полученной вытяжке с помощью ионоселективного электрода. Для ускорение анализа вместо вытяжки можно использовать сок анализируемой продукции, разбавленный раствором алюмокалиевых квасцов. При анализе капусты для разрушения примесей, мешающих определению нитратов, проводят их окисление марганцовокислым калием. Метод используют при количественном определении нитратов в овощах, плодах и ягодах. Метод непригоден, если содержание хлоридов в анализируемом материале более чем в 25 раз превышает содержание нитратов при их концентрации до 0 мг/кг и в 50 раз – при более высоких. Нижний предел обнаружения нитратов – 6 мг на 1 дм3 анализируемого раствора. Предел надежного определения нитратов в анализируемой пробе – 30 млн.−1 (мг/кг). Аппаратура, материалы, реактивы. Ионометр типа И-120М, И-115М, ЭВ-74; милливольтметры рН-340, рН-121, нитратомер НМ-002 или аналогичный прибор с погрешностью измерения не более 5 мВ (0,05 РNO3); ионоселикативный нитратный электрод ЭМ-NO3-01, ЭИМ-II или другой электрод, имеющий такие же метрологические характеристики; электрод вспомогательный лабораторный хлороскребрянныйЭВЛ-1М1 или ЭВЛ-1М3; весы лабораторные; колбы мерные вместимостью 50, 100 1000 см3; мерный цилиндр вместимостью 50 см3; пипетки вместимостью 1, 5, 10, 50 и 100 см3; стаканы лабораторные вместимостью 100, 200, 500, и 1000 см3; ступка фарфоровая с пестиком; капельница; встряхиватель ВВ-1 или блок экстрагирования ВЭ-1; мешалка лабраторная электромеханическая или магнитная; мезгообразователь МИ-1, пластмассовая терка, механическая или электромеханическая мясорубка; ножницы; нож; гомогенизатор с частотой вращения ножевой системы не менее 6000 мин−1; измельчитель РТ-1 или РТ-2; соковыжималка с электрическим удалением выжимок; механическая соковыжималка; шпатель; стеклянные палочки; квасцы алюмокаливые (КАI (SO4)2 · 12Н2О); хлорид калия; нитрат калия; перманганат калия; кислота серная; вода дистиллированная; пероксид водорода, раствор с массовой долей 35%;бумага масштабно-координатная марки Д2. Подготорка к испытанию. 1. Раствор алюмокалиевых квасцов с массовой долей 1% (экстрагирующий раствор): 10 г алюмокалиевых касцов, взвешанных с точностью до 0,1 г, растворяют дистиллированной водой в мерноц колбе вместимостью 1000 см3 и доводят объем до метки. Раствор хранят в склянке с притертой пробкой не более года. При появлении мути или осадка его заменяют на свежееприготовленный. 2. Экстрагигрующий раствор для определения нитратов в капусте; 10 г алюмокалиевых квасцов, взвешенных с точностью до 0,1 г, растворяют дистиллированной водой в мерной колбе вместимостью 1000 см3, туда же добавляют 1 г перманганата калия, взвешенного с точностью до 0,01 г и 0,6 см3 концентрированной серной кислоты. Полученую смесь взбалтывают до растворения всех инградиентов, раствор доводят до метки дистиллированной водой и хранят в склянке с притертой пробкой не более одного года. 3. Приготовление основного раствора нитрата калия концентрации С(КNO3) = 0,1 моль/1дм3 (рСNО3 = –lgCNO3 = 1): 10, 11 г нитрата калия, высушенного при температуре 110-120ºС до постоянной массы и взвешенного с точностью до0,001 г растворяют экстрагирующим раствором (п, 1) в мерной колбе 1000 см3 и доводят объем до метки тем же раствором. Раствор хранят в склянке с притертой пробкой не более года, при появлении мути или осадка его заменяют на свежеприготовленный. 4 Приготовление растворов сравнения нитратов калия: растворы готовят из основного раствора нитрата калия (п. 3) в день проведения анализа, используя для разбавления раствор алюмокалиевых квасцов (п.1), который применяется для анализа. Растворы сравнения используют для градуировки прибора и построения градуировочного графика. 4.1. Раствор сравнения с концентрацией С 4.2. Раствор сравнения с концентрацией С 4.3. Раствор сравнения с концентрацией С 5. Мембранный ионоселективный нитратный электрон и хлорсеребрянный электрод сравнения готовят к работе в соответствии с инструкциями, прилагаемыми к ним. В промежутках между исследованиями мембранньг ионоселективный электрод погружают в раствор рСNO3 = 4. Если перерывы в работе составляют сутки и более, его хранят в растворе нитрата калия с концентрацией С Проведение испытания. Пробы для анализа измельчают с помощью терки механической, электромеханической мясорубки или мезгообразователя. Зеленые культуры режут ножницами или ножом до частиц размером 0,5-1,0 см или измельчают на мясорубке. 10,0 г измельченного материала взвешивают с точностью до 0,01 г, помещают в стакан гомогенизатора или измельчителя, приливают 50 см3 раствора алюмокалиевых квасцов и гомогенизируют в течение 1 мин при частоте вращения 6000 мин. При отсутствии гомогенизатора или измельчителя навеску продукта помещают в стакан вместимостью 100-200 см , приливают 50 см раствора алюмокалиевых квасцов и перемешивают с помощью мешалки в течение 3 мин. При анализе материала, содержащего твердые ткани, и отсутствии гомогенизатора навеску массой 10,0 г растирают в ступке с прокаленным песком или битым стеклом до однородной массы, переносят ее с помощью 50 см3 раствора алюмокалиевых квасцов с стакан вместимостью 100-200 см3, перемешивают в течение трех минут с помощью мешалки. Вместо растирания в ступке с песком или битым стеклом возможно 15-минутное нагревание суспензии на кипящей водяной бане с последующим охлаждением и доведением до метки. В суспензии, приготовленной одним из описанных способов, измеряют концентрацию нитрат-ионов. При анализе капусты 10,0 г измельченного материала взвешивают с точностью до 0,1 г, помещают в стакан вместимостью 100 см3, наливают 50 см3 раствора алюмокалиевых квасцов (п.2), перемешивают с помощью мешалки в течение 3 мин. Затем при перемешивании добавляют по каплям (2-3 капли) раствора пероксида водорода до обесцвечивания раствора. В полученной суспензии измеряют концентрацию нитрат-ионов. Для овощей, плодов и ягод, кроме зеленых культур, с целью ускорения и снижения трудоемкости анализа можно использовать сок. Для получения сока пробы пропускают через электромеханическую соковыжималку. Сок собирают в мерную емкость и перемешивают. При анализе всех культур, кроме капусты, от полученного сока с помощью пипетки отбирают аликвотную часть объемом 10 см3, измеренным с точностью до 0,1 см3, помещают ее в стакан вместимостью 100-200 см3, прибавляют 50 см3 раствора алюмокалиевых квасцов, перемешивают и в полученном растворе измеряют концентрацию нитрат-ионов. При анализе капусты в стакан вместимостью 100-200 см3 помещаю 10 см3 сока, измеренного с точностью до 0,1 см3, прибавляют 50 см"' раствора алюмокалиевых квасцов (п. 2) и перемешивают в течение 3 мин. Затем при перемешивании добавляют по каплям (2-3 капли) раствор пероксида водорода до обесцвечивания раствора, после чего измеряют концентрацию нитрат-ионов с помощью электрода ЭМ-
Градуировка иономера при измерении концентрации нитратов в единицах рСNO3. После подключения прибора к электросети при работе с электродом ЭМ- Подготовленные к работе нитратный и хлорсеребряный электроды ополаскивают дистиллированной водой, промокают фильтровальной бумагой и погружают в раствор сравнения с концентрацией С( С помощью ручки "Крутизна" устанавливают стрелку прибора на значение, равное двум (средней шкалы прибора). Если с помощью ручки "Крутизна" не удается вывести на значение, равное двум, то используют ручку "Температура раствора". Затем повторяют настройку прибора по раствору Закончив градуировку прибора, электроды погружают в испытуемый раствор и снимают показания в единицах Полученные значения
Градуировку прибора типа рН-метр милливольтметр (рН-340) проводят следующим образом. Перед настройкой прибора следует поставить тумблер "Род работ" в положение "рН", измерительный нитратный электрод подключить к гнезду "Всп", а вспомогательный хлорсеребряный электрод к гнезду "Изм", т.к. измеряется концентрация аниона ( Предел измерения для электрода ЭМ- Подготовленные к работе электроды ополаскивают дистиллированной водой, промокают фильтровальной бумагой и помещают в раствор сравнения с концентрацией С (
При переносе из концентрированного раствора в разбавленный электроды ополаскивают дистиллированной водой и сушат фильтровальной бумагой. Проверку градуировки прибора проводят по раствору с Закончив градуировку прибора, электроды погружают в испытуемый раствор и снимают показания в Полученные при анализах значения
Измерение концентрации иона нитрата в режиме "мВ". Определение проводят, используя калибровочный график и снимая показания ЭДС в "мВ". В этом случае нитратный электрод (для любых милливольтметров) подключают к гнезду "Изм", а хлорсеребряный электрод - к гнезду "Всп". Тумблер "Род работ" ставят в положение "мВ" и ЭДС электродной пары измеряют в растворах сравнения и анализируемых. Перед началом работы измеряют показания растворов сравнения в порядке возрастания концентрации, начиная с меньшей, с концентрации С ( Перед погружением электродов исследуемые пробы взбалтывают. Показания прибора считывают не ранее, чем через 1 мин после прекращения дрейфа показаний прибора. Температура испытуемых проб и растворов сравнения должна быть одинаковой. Приборы настраивают не менее трех раз в течение рабочего дня, используя каждый раз свежие порции растворов сравнения. После каждого измерения электроды ополаскивают дистиллированной водой и промокают фильтровальной бумагой. Содержание нитратов в пробах находят, используя калибровочный график, построенный на миллиметровой бумаге. По оси абсцисс откладывают величины с концентрацией С( с концентрацией С( с концентрацией С( с концентрацией С( По оси ординат - ЭДС, мВ. По калибровочному графику находят значения величины При работе с приборами, имеющими преобразователи величины При работе с иономером НМ-002, который не может преобразовывать величины более 1900 млн−1 (мг/кг), при его настройке следует загрублять показания в 10 раз. Так, например, при настройке прибора по табл. 22, согласно которой раствору сравнения с Таким же образом настраивают прибор и по другим таблицам. При определении содержания нитратов в исследуемых культурах результат увеличивают в 10 раз. Измерения концентрации нитрат-ионов с помощью электрода ЭИМ-11 и иономера ЭВ-74 проводят в соответствии с техническим описанием и инструкцией по эксплуатации электрода ЭИМ-11. Прежде чем приступить к измерению, необходимо: вымочить электрод ЭИМ-11 в течение 1-2 суток в растворе нитрата калия с концентрацией С ( Градуировку иономера проводят по двум растворам сравнения с Все описанные операции повторяют до тех пор, пока стрелка не будет точно устанавливаться на отметках 2,00 и 4,00 вновь присвоенной шкалы прибора. Проверку калибровки проводят, погружая электроды в раствор сравнения с Для измерения концентрации нитратов в испытуемом растворе электроды погружают в раствор и нажимают клавишу "рХ". Показания прибора считывают не ранее, чем через I мин после прекращения дрейфа показаний прибора. Перед каждым измерением электроды ополаскивают водой и промокают фильтровальной бумагой. Электрод ЭИМ-11 работает в отрицательной области "мВ" (700-900 "мВ"). При работе с этим электродом в режиме "мВ" следует нажимать клавиши "Анионы/катионы" и диапазон 4÷9. Построение градуировочного графика и измерения проводят так же, как при работе с электродом ЭМ- Полученные значения Обработка результатов испытания. Если при анализе использовалась навеска измельченной пробы, то массовую долю нитратов в испытуемом материале (X) в миллионных долях (млн−1, мг/кт) рассчитывают по формуле Х = где 62 - молярная масса иона нитрата, г; m - масса пробы, взятой для анализа, г; V - объем экстрагирующего раствора, см3;
1000 - коэффициент перевода дм3, в см3; W - массовая доля воды в пробе, %; 100 – коэффициент перевода % в доли единиц; I - плотность воды, г/см3; 105 - коэффициент перевода долей единицы в миллионные доли (млн−1, мг/кг). Принимая V = 50 см3, m = 10 г и, проведя соответствующие сокращения и преобразования, получаем следующую формулу для расчета X = (50 + При разбавлении вытяжки результат анализа увеличивают во столько раз, во сколько раз было разбавлена вытяжка. Расчеты по приведенным уравнениям можно исключить, используя табл. 22-23 для перевода величин Если при анализе использовался сок, то содержание нитратов в пробе в мг/кг определяют по табл. 24-27, которые составлены с учетом эмпирических коэффициентов пересчета. Если при использовании сока был получен результат по содержанию нитратов, превышающий допустимый уровень (см. табл. 21), то для окончательного суждения о качестве продукции следует повторить анализ с использованием навески измельченного материала. При проведении арбитражных анализов на содержание нитратов в капусте, картофеле, свекле, моркови и зеленых овощах использование сока не допускается. Оценка результатов испытания. Вычисления проводят до целых чисел, мг/кг. За окончательный результат, выполненный в одной лаборатории, принимают среднее арифметическое (X) результатов двух параллельных определении. Допустимое расхождение между двумя параллельными определениями, выполняемыми в одной лаборатории, зависит от уровня концентрации и при Р=0,95 не должно превышать значений сходимости (r), указанных в табл. 28. Допустимое расхождение между результатами испытаний, выполненных в разных лабораториях, зависит от уровня концентрации и при Р=0,95 не доk;но превышать значении воспроизводимости (R), указанных в табл. 28. Для получения величин сходимости и воспроизводимости для концентраций нитратов, отличных от указанных в табл. 28, можно использовать аппроксимирующие коррелятивные уравнения для зависимости характеристик точности определения нитратов от концентрации (Х, мг/кг) r = 13,8 + 0.08Х R= 0.354Х . (64) При сравнении аналитических результатов с величиной ПДК (табл. 29) в соответствии с рекомендациями Международного стандарта ISC № 5725, 1981, используется величина допустимого критическое отклонения СrД, равная СrД = (X – m0) = где X - средняя концентрация, полученная в одной лаборатории n - параллельных определений; m0 - величина ПДК. Если отклонение обнаруженной концентрации от ПДК не превышает значений СrД, представленных в табл. 28 при доверительной вероятности Р=0,95, можно принять, что определяемая концентрация сопоставима с ПДК; если отклонение превышает СrД, следует считать обнаруженную концентрацию нитратов в продукте не соответствующей уровню ПДК. Таблица 22 Перевод значений
столовой свеклы, лука-репки, винограда (Н : V = 1 : 5)
Таблица 23 Перевод значений в
Таблица 24 Перевод значений в и лука-репки ( Vсока : Vэкстрагирующего раствора = 1: 5)
Таблица 25 Перевод значения в моркови (Vсока : Vэкстрагирующего раствора = 1: 5)
(0.012 сек.) |