Сорбент для извлечения из кислых растворов микроколичеств тяжелых металлов

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУ6ЛИК

„„SU„„1459706 А1 (5D 4 В 01 J 20/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Х

-0„,-s1 0 = 8

S где Б — ИН, или группами 03 ОS035cL или группами:

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗО6РЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ fXHT СССР

{ 21 ) 4047758/31-? 6 (22) 02.04.86 (46) 23.02.89. Бюл. Ф 7 (7)) МГУ им. M.Â.Ëoìîíoñoâà, Московская сельскохозяйственная академия . им. К.А,Тимирязева и Институт элементорганических соединений . им. А.Н.Несмеянова (72) Г.Д.Брыкина, Л.С.Крысина, Ю.С.Никитин, А,В.Довгилевич, Г,B.Козырев, Л.И,Макарова и А.А,Жданов (53) 661.183(088.8) (56) Патент США ¹ 3886080, кл . 252-176, 1975.

Marshall М.А., Mottola Н.А. Synthesis of silica-immobilized S-quenolinql With (Aminophenyl)trimethoxysilane. — Anal. chem., 1983, v. 55, р. 2089-2093.

Авторское свидетельство СССР № 850204, кл, В 01 Х 20/10, 1979.

{ 54) СОРБЕНТ ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИЗ КИСЛЫХ РАСТВОРОВ МИКРОКОЛИЧЕСТВ ТЯЖЕЛЫХ

ME ТАЛЛОВ

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к модифицированным высокодисперсным сорбентам для избирательного или совместного концентрирования из кислых водных растворов ионов переходных металлов и последующего определения этих элементов, Цель изобретения — повышение степени извлечения металлов и расширение рН интервала сорбции из кислых водных растворов для последующего (57) Изобретение касается получения избирательных сорбентов для аналитической химии. Предложен сорбент на основе кремнезема, который модифицирован группами формулы:

Сорбент позволяет повысить степень извлечения тяжелых металлов из сильнокислых растворов. 6 табл. определения микроколичеств этих элементов.

Пример 1. Получение кремнезема, модифицированного 5-фенил-2аминотиазолом (соединение 1).

К 5 r кремнезема зернением 0,10,16 мм, с размером пор 550 А, удельной площадью поверхности 100 м /г добавляют 50 мл 27-ного раствора и-аминофенилтриметоксисилана в абсолютном толуоле и кипятят 4 ч, полученный продукт Отфильтровывают>про

1459706 мывают толуолом и эфиром и высушивают при 100 С. К силанизированному кремнезему добавляют 50 мл 1 И HCl u

Охлаждают до -3-5 С, затем прибавляют 1 г твердого нитрата натрия и перемешивают 30 мин при этой температуре, отфильтровывают твердый продукт и вносят в 30 мл воцного раствора, содержащего 1 г 2-аминотиазола и I r !O ацетата натрия, перемешивают их при

I!8-20 С 20r30 мин. Полученный продукт, cîäåржащий, мас. : 2-аминотиазол

0.,5; и-аминофенилтриметоксисилан 5,3; кремнезем остальное, отфильтровывают, промывают спиртом, эфиром и высушивают, Пример 2. Получение кремнезема, модифицированного динатриевой солью 1-(5-фенилазо-5-тиазолил-2-азо) — 20

2:-нафтол-3,6-дисульфокислоты (соединение ?).

Получают диазотированием соединения 1 и сочетанием с 1,5 г динатриевой соли 2-нафтол-3,6-дисульфокислотЬ в условиях примера 1, кремнезем, содержащий мас,/: l-(5-тиазолил-2аэо)-2-нафтол-3,6-дисульфокислота

1,9, и-аминофенилтриметоксисилан 5,3, кремнезем остальное. 30

Пример 3. Получение кремнезема, модифицированного 1-(5-фенилазо5-тиазолил-2-азо)-5-диэтиламинофенолом (соединение 3), Получают диазотированием соедине-. ния I и сочетанием с 1 r диэтиламинофенола в водно-спиртовом растворе в условиях примера I кремнезем, содержащий мас.7.: м-диэтиламинофенол 1,5; и-аминофенилтриметоксисилан 5,3; крем 40 назем остальное.

Плотность комплексообразующих групп (Q) на ловерхности модифицированных сорбентов (удельная площадь поверхности кремнезема 100 м /r)

45 приведена в табл. 1.

Т аблица!

Для всех исследований по изучению сорбционных свойств используют стандартные растворы солей меди, серебра, палладия, висмут а, индия с концентрацией 5, 10, 20, 50 и 100 мкг/мл, Эти растворы готовят из стандартных растворов, полученных по известным методикам из металлов марки х.ч, или ос.ч. Стандартные растворы могут содержать хлориды, нитраты или сульфаты исследуемых элементов.

Сорбцию элементов в статических условиях в зависимости от рН или концентрации кислоты проводят в склянках с притертыми пробками, встряхивая на механическом вибраторе 0,1-0,4 r соединений 1-3 в 100 мл раствора, содержащего исследуемые элементы в соответствующей концентрации. Нужную кислотность устанавливают безбуферным методом, добавляя рассчитанное количество кислоты или щелочи.

Для определения времени достижения сорбционного равновесия и полной обменной емкости соединений 1-3 используют метод ограниченного объема.

В стакан емкостью 500 мл вносят исследуемый раствор с заданной кислотностью и определенной концентрацией металла. К раствору быстро добавляют

0,4 г исследуемого соединения. Раствор перемешивают на вращающемся столике с частотой 500 об/мин. Через определенные промежутки времени (2, 5, 10, 15, 30 мин и т.д.) столик останавливают на 30-50 с и отбирают пробы по 2 мл, в которых определяют содержание элемента. Рассчитывают степень достижения равновесия У=С /

/С, где С вЂ” общая концентрация элемента в сорбенте в момент времени

С, — общая концентрация элемента в сорбенте при достижении равновесия.

Рассчитывают также полную обменную емкость сорбента, достигаемую в заданных условиях.

Сорбе модиф циров соеди нием ( мкмоль/м 50

Группа

0,50

0,45

0,46

Десорбция элементов изучена в статических условиях. Для этого после сорбции сорбент промывают дистиллированной водой и обрабатывают 15 мл, 1,5 M НС1 в стакане при перемешивании на вращающемся столике. В растворе определяют количество десорби-рованного металла (медь, индий).

Содержание ионов металлов в растворах после сорбции и десорбции определяют методом атомно-абсорбционной .

1459706 спектроскопии, распыляя растворы в воздушно-ацетиленовое пламя. Атомное поглощение измеряют, используя резон ные линичук нм: медь 324.7 сереб 5 ро 328,07; палладий 247,6, висмут

223,06; индий 303,9.

Таблица 2

Интервалы кислотности ипи рН элемента

Соединение

Медь

1,0-0,05 М

Н O4

1,0-0,5 М рН 1,0-4,5

Н,Е04 рН 3,0-5 0 рН зеО 4в5

1,0-0,5 М

Н БО рН З,О-5,О

1,0-0,5 M

Н ВО или

НС1 рН 30-50

Значения степени извлечения элемен- 25 тов разными сорбентами при разных рН приведены в табл. 3, Продолжение табл.3

Соединение Элемент

Т аблица 3 рН ЕО рН 3,0

Ст елень извлечения, Ж

Соединение Элемент

Ag О

Си О

Pd 100

100 рН 0 рн з,о

100

100

Pd 10

100 в1 в. о

Ар О

In О

1ОО

Ар О

In 0

Си О

Pd 1ОО

Bi 100

Ag О

In О

Си О

Pd 100

Bi О

lOO

Предельные коэффициенты распределения (D) некоторых элементов между

45 сорбентами и растворами с оптимальной кислотностью приведены в табл.4.

Т аблица4

100

100

100

100

6 ° 10

1 10

3.10

100 1

Медь

Серебро

Висмут

100

1

Известное Си. О

Оптимальные интервалы кислотности или рН для концентрирования микроколичеств некоторых элементов соединениями (сорбентами) 1-3 приведены в табл. 2, 7 14597

Продолжение табл.4

2 10

4 10

0,8 10

2 10

2 10

Медь

Палл адий .Медь

Палла ий

Время мин

Формула изобретения

) 2 3

Сорбент для извлечения из кислых растворов микроколичеств тяжелых металлов, содержащий модифицированный кремнезем, отличающийся ! тем, что, с целью повышения степени извлечения металлов и расширения рН интервала сорбции, он модифицирован группами формулы

0 50

0,80

0,39

0,74

0,90

0,57

15

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

60

1,00

1,00 где R — БН или

НО Б03 10.

Таблица 6

Десорби- Элемент-! ровано ный анаионов лиз Ю0. меди

9,7 50

15,1 45

9 7

HO

О (C H-)

16,7

46 50

15 0

1S,5

Составитель Т.Чиликина

Редактор Н,Бобкова Техред А.Кравчук

° Корректор И.Муска

Заказ 389/5 Тираж 487 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r Ужгород, ул. Проектная, 4

Значения степени достижения рав- 15 новесия (F) в зависимости от времени контакта фаз сорбент — раствор приведены в табл. 5, Таблица 5

F при сорбции ионов меди соединения

Значения статической .сорбционной емкости соединений 1-3, мкмоль/г при-. ведены в табл. 6. 40

Таким орразом, предлагаемые модифицированные высокодисперсные сорбенты (соединения 1-3) обладают хорошими кинематическими и сорбционными свойствами, их избирательность зависит от условий сорбции. Перспективно применение предлагаемых сорбентов в сильнокислых средах для избирательного, а в менее кислых средах для совместного концентрирования микроколичеств большого чиппа элементов, реагирующих в водных растворах с органическими реагентами, использованными для модификации. Коэффициенты распределения элементов высоки (n >

< 10 .мл/г), это позволяет использо5 вать их для концентрирования микроколичеств элементов в статических условиях.