Определение содержания меди в различных средах, минералах и горных породах

Сточные воды

Сточные воды обогатительных фабрик и заводов, производящих электролитическую медь, гальванических цехов различных предприятий и др. содержат медь в количествах 1 мкг/л – 1 г/л [14]. Медь редко присутствует в виде ионов Cu (II), чаще в виде ее аммиакатов (в сточных водах фабрик искусственного волокна), цианидов (в водах обогатительных фабрик), иногда в водах гальванических цехов в виде медно-тартратных комплексов и комплексов с другими органическими лигандами. Многие из этих соединений очень устойчивы, и перед определением меди требуется их разрушение. Обзор и сопоставление методов определения меди в сточных водах можно найти в литературно источнике [14].

Для определения больших  количеств меди в сточных водах используют титриметрические методы, малые концентрации определяют фотометрически с диэтилдитиокарбаматом свинца с пикрамином-эпсилоном и неокупроином.

Применение диэтилдитиокарбаматов  позволяет проводить экстракционное концентрирование меди из сточных вод. После разделения на пластинках Силуфол возможно визуальное или денситометрическое определение меди непосредственно в хроматографической зоне. Фотометрируют комплексы меди с диэтилдитиокарбаматом цинка, свинца, тетраэтилтиурамдисульфидом, пикрамином-эпсилон  и др.

В настоящее время медь в сточных водах чаще определяют атомно-абсорбционным методом. Используют как прямое определение, так и с предварительным концентрированием, для которого применяют сорбенты различных классов. Изучено влияние химического состава сточных вод на атомное поглощение меди (а также Zn, Pb и Cd). Показано, что присутствие Fe, Al, Cr, Ca, Mg и др. в количествах значительно превышающих содержание Сu, Zn, Pb и Cd, а также минеральные кислоты до концентрации 1М, не влияет на избирательность их прямого атомно-абсорбционного определения.

Групповое концентрирование тяжелых металлов (Сu, Cd, Ni, Cr, Zn) в сточных водах, не содержащих масла, жиры и нефтепродукты, перед их рентгенофлуоресцентным или атомно-абсорбционным определением проводят на сорбенте ПОЛИОРГС VII.

Для концентрирования и  определения меди в сточных водах  гальванического производства рекомендован хелатообразующий целлюлозный сорбент с группами азопирокатехина.

Для анализа сточных  вод применяют методы пламенной  фотометрии  и атомной абсорбции. При атомно-абсорбционном анализе сточных вод больше 1 мг/л Сu определяют с погрешностью 2–3%, не мешают ксантогенаты (10 мг/л), роданиды (150 мг/л), цианиды (200 мг/л), используют пламя пропан–воздух.

При определении меди в сточных и оборотных водах  цветной металлургии, содержащих цианид-ионы, необходимо устранить мешающее влияние последних. Для разрушения цианидных комплексов меди пробу обрабатывают раствором формалина с добавлением Hg (II).

Воздух

В ряде случаев ставится задача определения меди в воздухе или в твердых частицах атмосферы, для этой цели используются полярографические методы.

Разработана методика полярографического определения 0,04 мкг/мл меди (а также Zn, Pb, Cd, Ni и Мn) в воздухе без предварительного разделения, основанная на восстановлении ионов на ртутном капающем электроде на ацетатно-аммиачном фоне в режиме переменно-токовой полярографии.

Определение меди в твердых  частицах атмосферы

С помощью стеклянной кольцевой  бани твердые частицы собирают на мембранном фильтре, после смывания пробы ацетоном ее растворяют в смеси (1:1) 0,2М HNO₃ и 0,2М НСl и обрабатывают газообразным H₂S. Образующийся сульфид меди растворяют в NH₃ и медь определяют с помощью батокупроина. При определении 0,005 мкг Сu погрешность 5%.

1.4. Физиологическая роль меди

В организм медь поступает  в основном с пищей. В некоторых  овощах и фруктах содержится от 30 до 230 мг меди. Много меди содержится в морских продуктах, бобовых, капусте, картофеле, крапиве, кукурузе, моркови, шпинате, яблоках, какао-бобах.

В желудочно-кишечном тракте абсорбируется до 95% поступившей в организм меди (причем в желудке ее максимальное количество), затем в двенадцатиперстной кишке, тощей и подвздошной кишке. Лучше всего организмом усваивается двухвалентная медь. В крови медь связывается с сывороточным альбумином (12–17%), аминокислотами – гистидином, треонином, глутамином (10–15%), транспортным белком транскуприном (12–14%) и церулоплазмином (до 60–65%).

Считается, что оптимальная  интенсивность поступления меди в организм составляет 2–3 мг/сутки. Дефицит меди в организме может развиваться при недостаточном поступлении этого элемента (1 мг/сутки и менее), а порог токсичности для человека равен 200 мг/сутки.

Медь способна проникать  во все клетки, ткани и органы. Максимальная концентрация меди отмечена в печени, почках, мозге, крови, однако медь можно обнаружить и в других органах и тканях. Схема обмена меди в организме представлена на рисунке 1.

Ведущую роль в метаболизме  меди играет печень, поскольку здесь  синтезируется белок церулоплазмин, обладающий ферментативной активностью и участвующий в регуляции гомеостаза меди.

Медь является жизненно важным элементом, который входит в  состав многих витаминов, гормонов, ферментов, дыхательных пигментов, участвует в процессах обмена веществ, в тканевом дыхании и т. д. Медь имеет большое значение для поддержания нормальной структуры костей, хрящей, сухожилий (коллаген), эластичности стенок кровеносных сосудов, легочных альвеол, кожи (эластин). Медь входит в состав миелиновых оболочек нервов. Действие меди на углеводный обмен проявляется посредством ускорения процессов окисления глюкозы, торможения распада гликогена в печени. Медь входит в состав многих важнейших ферментов, таких как цитохромоксидаза, тирозиназа, аскорбиназа и др. Медь присутствует в системе антиоксидантной защиты организма, являясь кофактором фермента супероксиддисмутазы, участвующей в нейтрализации свободных радикалов кислорода. Этот биоэлемент повышает устойчивость организма к некоторым инфекциям, связывает микробные токсины и усиливает действие антибиотиков.

Медь обладает выраженным противовоспалительным свойством, смягчает проявления аутоиммунных заболеваний (напр., ревматоидного артрита), способствует усвоению железа.

Рис. 1.Обмен меди в организме человека

Число атомов в теле человека: 1,0∙10²¹, а число атомов в одной клетке – 1,0∙10⁷.

Медь: основные эколого-физиологические  данные

Суточное поступление  с продуктами питания:                          3,5 мг

Суточное поступление  с воздухом:                                             0,02 мг

Резорбция (%):                                                                               5–30%

Суточное выведение:

• с мочой:                                          0,05 мг
• с калом:                                           3,37 мг
• с потом:                                          0,04–0,4 мг
• прочие (волосы и др.):                  0,003 мг

Период полувыведения  из организма: 12–61 час.

Среднее содержание меди в человеческом организме приведено в таблице 16.

Таблица 16

Среднее содержание меди в человеческом организме