Для предварительного концентрирования следовых количеств ионов переходных металлов применяют сорбенты на основе силикагеля ODS С18 или смолы XAD-4 с иммобилизованной на них п - трет-бутилкаликс [4] арентетрагидроксамовой кислотой. Изучены условия сорбции ионов Fe(III), Co(II), Pb(II), Се(П), Mn(II), Ni(II), Zn(II) и Cu(II) в области рН 2-7. Разработана методика хроматографического определения Cu(II), Zn(II) и Mn(II) в природных и других водах.

g) Кислородсодержащие реагенты

Модифицированный в динамических условиях додецилбензолсульфо-новой кислотой силикагель был использован для ион-хроматографического разделения переходных металлов [35]. В качестве элюента применяли растворы солей стронция с комплексообразующими добавками лимонной, винной, щавелевой, пирофосфорной и пикриновой кислот. Установлены оптимальные условия селективного определения катионов Cu(II), Ni (II), Pb(II), Co(II), Ce(II). Fe(II) и Mn(II). Продолжительность анализа составляет 25 мин.

Оптическим сенсором для определения А1 может служить эриохромцианин, иммобилизованный на носителе XAD-2 [18].Содержание металла определяют методом спектроскопии диффузного отражения.

Отделение индия(Ш) от сопутствующих элементов осуществляют с помощью экстракционной хроматографии, используя колонки, заполненные силикагелем с иммобилизованной на нем смесью высокомолекулярных и изомерных третичных карбоновых кислот.

Индий(Ш) количественно сорбируется из ацетатных буферных растворов с рН 4,5-6,0 и десорбируется растворами минеральных кислот. Ионы Fe(III), Ni(II), Co(II), Zn(II), Cu(II), а также U(VI), Cr(III), Al, Tl(III), Ga(III), редкоземельные элементы Zr(IV) и Th(IV) в этих условиях не сорбируются и могут быть отделены путем подбора подходящей подвижной фазы. В работе приведены примеры разделения смесей Al(III) - In(III) Ga(III) Th(IV). иОг(П) - In(III)-Zr(IV) и La(III) - In(III)-Th(IV).

Для анализа объектов окружающей среды предложена методика, в которой концентрирование следовых количеств Cd(II), Cu(II), Mn(II), Zn(II) и Fe(IIl) осуществляют их сорбцией из водных растворов с рН > 6 на силикагеле, модифицированном 1-фенил-3-метил-4-стеароил-5-паразолоном (степень заполнения 4,2%). Для десорбции ионов металлов применяют 1 М раствор соляной кислоты. Содержание металлов в элюате определяют методом атом-но-абсорбционной спектроскопии. Предложенная методика была применена для определения следовых количеств Cu(II), Mn(II) и Zn(II) в водопроводной воде.

Изучены аналитические возможности морина, иммобилизованного на онообменнике КУ-2, а также на сорбенте декстранового типа -- сефа-0-25. Такие сорбенты пригодны для селективного определения циркония олова в сточных водах. Минимальная обнаруживаемая концентрация Zr

составляет 1,0, a Sn(II) -- 0,5 мкг мл"1.

Водоросли

Изучена [54] сорбция ионов токсичных металлов (Со, Ni, Pb, Cd и др.) из иодных растворов силикагелем, модифицированным водорослями CMorella Vulgaris. Сорбент использовали для концентрирования, после чего металлы определяли методом атомно-абсорбционной спектроскопии.

Предложен способ иммобилизации клеток морских водорослей Algal на силикагеле для извлечения свинца из водных растворов методом колоночной хроматографии. Определение свинца осуществляют после его десорбции смесью азотной и соляной кислот. Адсорбционная емкость модифицированного сорбента по свинцу после 20 циклов адсорбция - элюирование уменьшается на 15%. Сорбент также практически полностью извлекает микроколичества цезия из сильно засоленных растворов.

1.3.2 Неорганические реагенты

Способы получения и применение неорганических сорбционных материалов на основе различных носителей -- угля, цеолитов, песка, древесной целлюлозы; и др. Доступность многих носителей, простота синтеза сорбентов на основе оксидов, гидроксидов, ферроцианидов и других твердых фаз, их механическая прочность и высокие кинетические характеристики обеспечивают рассматриваемым материалам хорошие перспективы в их использовании в процессах обработки природных и сточных вод, жидких радиоактивных отходов и различных растворов.

а. Соли ионов металлов

Отдельную группу составляют сорбенты, модифицированные неорганическими солями, которые предназначены для определения веществ, способных вступать в реакции комплексообразования, осаждения или окисления -восстановления с солями, закрепленными на поверхности.

В работе изучено хроматографическое поведение большого числа неорганических анионов на силикагеле, модифицированном 0,1%-ными водными растворами C11SO4, ZnS04, MCI2. Для десорбции применяют водно-органические смеси, содержащие минеральные кислоты, а детектирование осуществляют визуально посредством тонкослойной хроматографии с использованием различных проявителей. Описан способ отделения Т1(Ш) от Cd(II), Al, Ni(II), Fe(III), Ag(I) и Pb(II) на силикагеле, модифицированном молибдатом натрия, в смешанном растворе муравьиная кислота - бутанол.

Определение ароматических серосодержащих гетероциклических соединений в сланцевом дегте предложено осуществлять методом хроматографии на колонках, заполненных силикагелем с адсорбированным на его поверхности хлоридом палладия(1У). Для анализа применяют УФ-спектроскопию или фотометрию пламени.

Изучена сорбция в статических условиях ионов цезия на силикагеле с иммобилизованным на нем комплексом -- тетрацианокупратом калия. Скорость ионного обмена калия на цезий возрастает по мере уменьшения емкости сорбента относительно указанного комплекса меди(1). Сорбент может быть использован и в динамическом режиме

Описан способ приготовления сорбента на основе гексацианоферрата (II) железа (III). Целлюлозу обрабатывали смесью растворов гексацианофер-рата(Ш) калия и нитрата железа(Ш) в специальном аппарате-смесителе. Емкость сорбента по модифицирующему реагенту составляла 300-600 мг см"

С помощью реакций осаждения были получены неорганические сорбенты на основе гексацианоферрата(Ш) калия. Состав, физико-химические и сорбционные свойства сорбентов зависят от условий их синтеза.

Для определения оксидов азота в воздухе применяют окислительную и индикаторную системы на основе модифицированных силикагелей. Силика-гель в окислительной трубке пропитывают кислым раствором перманганата калия, а в индикаторной трубке -- раствором, содержащим иодид калия, крахмал, тиосульфат и хлорид натрия.

Иодиды олова (II), цинка(И) и алюминия, нанесенные на активированный уголь, используют для извлечения радиоактивного йода из раствора.

Для обработки радиоактивных сточных вод предложен ряд сорбентов на основе смешанного гексацианоферрата(Ш) калия, нанесенного на цеолит, акрильное волокно и силикагель.

В качестве сорбента для концентрирования ионов тяжелых металлов используют аморфный фосфат кальция на пористом носителе с развитой поверхностью, устойчивой к кислотам.

Сорбент, обладающий повышенной селективностью по отношению к стронцию в кальцийсодсржащих растворах, получают обработкой каменного угля раствором перманганата калия, содержащего 1,0-1,2 г-л"1 аммиака б. Оксиды и гидроксиды металлов

Большую группу неорганических сорбентов составляют закрепленные на различных инертных матрицах (песке, целлюлозе, активированном угле, различных сополимерах и т.д.) оксидные и гидроксидные пленки.

Для сорбции ионов Cu(II), Zn и Pb(II) в динамических условиях применяют сорбент на основе диоксида марганца, нанесенного на носитель.

Для очистки воды от железа ее фильтруют через так называемый «черный песок», который получают последовательной обработкой песка растворами хлорида марганца и перманганата калия. В результате образуется сорбирующий слой из диоксида марганца. Вместо песка можно использовать также сульфоуголь.

Описан способ определения органических восстановителей в пробах
воды проточно-инжекционным методом с применением оксида свинца(П),
иммобилизованного на поверхности кремнезема. Концентрацию органических веществ в воде определяют по количеству ионов свинца (П), образовавшихся в результате реакции с восстановителями. Концентрацию Pb(II) измеряют спектрофотометрически с использованием 4-(2-пиридилазо)резорцина или атомно-абсорбционным методом.

Для извлечения ионов тяжелых металлов из воды пригоден сорбент, получаемый осаждением гидроксидов алюминия и железа из сульфатных растворов на активированный уголь в присутствии коагулянтов на основе поли-акридамида. Модификаторы и носитель находятся в сорбенте в массовом соотношении А1(ОН)3: Fe(OH)3: уголь = 1:4:5 сорбента по урану равна 266 мг г "\ Для концентрирования микроэлементов из морской воды используют сорбенты на основе гидроксидов Al, Fe(ITI) и Мп(П), нанесенных на сополимер стирола и дивинилбензола с различной степенью сшивки степень концентрирования металлов зависит от толщины гидроксидной пленки и пористости носителя. Сорбент пригоден для сорбции в динамических условиях.

Очистку растворов от водорастворимых соединений мышьяка осуществляют их сорбцией на гидроксиде железа(Ш), нанесенном на различные подложки. Такой способ обеспечивает извлечение следовых количеств мышьяковой и мышьяковистой кислот, органических арсенокислот и их производных. Избирательными по отношению к фосфат- и фторид-ионам являются композиционные сорбенты, которые получают нанесением гидроксидов титана(1У) и циркония(1У) на активированный уголь марки БАУ. В равных условиях 1 г такого сорбента поглощает в 2.4 раза больше фосфат-ионов, чем

1 г гранулированного гидроксида титана. Сорбент сохраняет высокую емкость по отношению к фосфат-ионам в нейтральной и слабощелочной средах. Для извлечения ионов меди из промывных вод, содержащих аммиак, предложен сорбент [39], который представляет собой тонкий слой оксида железа, нанесенного на песок.

Для концентрирования ионов металлов из морской воды и промышленных сточных вод используют сорбент в виде диспергированных гидроксидов, оксидов или сульфидов металлов, или тех же веществ, осажденных или внедренных в органический или неорганический пористый носитель (органические полимеры, цеолиты, молекулярные сита). В качестве примера в патенте описан синтез сорбента на основе гидроксида цинка и органического носителя. Предложены способы получения композитного сорбента для извлечения ионов тяжелых металлов из морской или сточных вод. Основу сорбента составляет пористый носитель, например, органический полимерный гель, в который вводят тонкодисперсные оксиды или гидроксиды алюминия, железа, марганца, титана или других металлов. Количество вводимого неорганического реагента превышает 0,1 моль на 1 л геля. Описано, например, получение композитных сорбентов на основе полиакриламида и гидроксидов названных металлов. Установлена обменная емкость сорбентов по отношению к ионам Cu(II), Ni(II), Hg(II), Cr(III) и других тяжелых металлов. Отличительными особенностями композитных адсорбентов являются их высокая устойчивость, хорошие адсорбционные характеристики, а также легкое отделение в отвалы.

Описана технология модификации неорганических сорбционных материалов типа гидроксидов или нерастворимых солей многозарядных ионов металлов на пористых носителях -- угле, активном иле и опилках. Такие сорбенты можно использовать для очистки сточных вод электрохимических производств от ионов цветных металлов.

Для извлечения тяжелых металлов из морской воды пригодны адсорбенты на основе активированного угля, поливинилацетатного полимера или волокнистого нетканого материала, обработанных гидрозолем титановой кислоты (концентрация 5-10"3 М., размер коллоидных частиц 1-100 мкм).

В некоторых работах рассмотрены сорбционные свойства и устойчивость титансодержащих сорбентов на носителе из древесных опилок. Изучена кинетика пептизации слоя гидроксида титана на древесине в воде и высказаны предположения о природе связи сорбционного материала с носителем.

Анализ литературных данных показывает, что новое научное направление, связанное с применением в химическом анализе реагентов, иммобилизованных на поверхности различных носителей, является весьма перспективным. Такие реагенты повышают чувствительность и избирательность определения многих элементов.

Снижение предела обнаружения достигается концентрированием определяемых ингредиентов из относительно большого объема раствора в фазе сорбента. В отличие от экстракционного концентрирования, сорбционные методы не требуют использования органических растворителей, а потому безопасны для здоровья. Сами сорбенты нетоксичны и хорошо отделяются от раствора фильтрованием, что делает анализ более экспрессным. Улучшение избирательности обусловлено тем, что при иммобилизации органические реагенты благодаря геометрическим особенностям закрепления лиганда на поверхности носителя в ряде случаев изменяют свои комплексо-образующиеся свойства, например дентатность. Можно полагать, что модифицированные сорбенты наиболее эффективно извлекают ионы металлов, которые образуют с иммобилизованным реагентом ионные ассоциаты или комплексы с соотношением металл: лиганд, равным 1:1. В этом случае сводятся к минимуму стерические затруднения, обусловленные фиксацией ли-ганда на поверхности сорбента.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5