Сорбент для извлечения ионов пере-ходных металлов из pactbopob ихроматографии

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ВТВЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик щ850204 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 25.1079 (21) 2859258/23-2б с присоединением заявки Йо (53)pA }Сиз

В 01 J 20/10

ГосударетвеннмЯ комитет

ССС Р по ямам изобретений н открмтнЯ (23) Приоритет

Опубликовано 3007.81.6юллетеиь И9 28 (53) УДК 54 3,544 (088.8) Дата опубликования олисания 300781

Z В.Кудрявцев, Г,В,Лисичкин, Ю.A.Сапожников и р. A.êóçaåöîâ

1

Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красйого Знамени государственный университет им. М.В. Ломоносова (72) Авторы изобретения (7! ) Заявитель (54) СОРБЕНТ ДЛЯ .ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИОНОВ ПЕРЕХОДНЫХ

МЕТАЛЛОВ ИЗ РАСТВОРОВ И ХРОМАТОГРАФИИ

Изобретение относится к приготовлению сорбентов и может быть использовано для извлечения ионов металлов иэ растворов, а также для. разделения металлов в растворах, в частности, методом хроматографии.

Известно использование в качестве сорбентов для извлечения ионов металлов из растворов и для хроматографического разделения смесей ионов ионитов, представляющих собой органическую матрицу, содержащую катионо-или анионообменивающне группы 11 .

Известны также сорбенты на основе органических полимеров, содержащие комплексующие группы, в частности группы иминодиуксусной кислоты С21 °

-- Однако вследствие органической природы матрицы, которая обладает гидрофобными свойствами, ионит необходимо длительное- время (зависящее от степени сшивки) выдерживать в водном растворе для его набухания, а вследствие медленной диффузии ионов через органическую матрицу время установления адсорбционного равновесия исчисляется часами. К недостаткам нонитов относится также трудоемкость их получения, недостаточная воспроизводнмость нх ионообменных свойств, 30 сильно зависящая от степени сшивки и изменение их удельного объема, происходящее при замене ионов, сильно отличающихся по размерам и обусловливающее-гидродинамические затруднения.

-Наиболее блиэким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому .Результату является сорбент для извлечения ионов металлов иэ растворов и их хроматографического разделения, представляющий собой минеральный носитель (силикагель) с химически привитым к его поверхности комплексообраэующим веществом — втилендиамином ГЗ).

Недостатками известного сорбента являются малый интервал значений рН, в котором происходит сорбция переходных металлов, например ионы никеля, цинка, маргайца и кобальта извлекаются из раствора при рН выше б, для ионов меди нижНяя граница сорбции на- ходится в районе значения рН 4,0-4,51 невысокие коэффициенты распределения (Д) ионов в нещелочных средах.

Цель изобретения — увеличение адсорбционной емкости и расширение РНинтервала сорбции.

Поставленная цель достигается тем, что в сорбенте, содержащем кремнезем

850204 в качестве носителя, комплексообразователь и сшивающий агент, в качестве комплексообраэующего агента используют иминодиуксусную кислоту, а в качестве сшивающего агента g -хлорпропилтрихлорсилан или g -аминопропилтриэтоксисилан при следующем соотношении ингредиентов, вес. б:

Имин одиукс ус на я к ислота 1, 5-3, О ф- . хлорпропилтрихлорсилан или -аминопропилтриэтоксисилан 8i5 17iO

Кремнезем Остальное, Сорбент получают путем нагревания смеси, содержащей кремнезем Силохром

С-120 H$ аминопропилтриэтоксисилан в количестве 8,5-17,0% с последующей обработкой полученного материала водным раствором монохлоруксусной кислоты при рН 6,0-8,0 и нагревании.

Уменьшение содержания сшивающего агента ниже 8,5Ъ приводит к симбат- 20 ному уменьшению содержания хелатирующих иминодиацетатных группировок и ухудшению сорбционных характеристик сорбента. При увеличении содержания сшивающего агента выше 173 не происходит увеличения содержания комплексообразующих групп и улучшения сорбциончых характеристик.

Пример 1. Для получения сорбента к 10 r кремнезема марки Силохром С-120 приливают раствор 1 мл

1 -хлорпропилтрихлорсилана в 25 мл толуола,смесь перемешивают в течение

15 мин, толуол удаляют, смесь выдерживают в сушильном шкафу при 100 С s 3 течение 10 ч. К .10 г полученного таким образом материала прибавляют раствор 10 г иминодиуксусной кислоты, нейтрализованной К СО,.н 50 мл воды °

Суспензию кипятят с обратным холодильником в течение 20 ч, периодичес- 40 ки добавляя К СЦ до рН 6,0-8,0. Полученный сорбент проьывают водой, затем

0,01 н. раствором серной кислоты, затем опять водой до отрицательной ре жции на сульфат-ион. Емкость полученного сорбента по ионам меди

0,05 мг-экв/г, что соответствует

О, 7 в ес. Ъ комплексообразующего агента, Пример 2. Для получения сорбента к 10 r кремнезема марки Силохром С" 1 20 приливают раствор 1мя

g-аминопропилтриэтоксисилана в 25 мл .толуола, смесь перемешивают в течение 15 мин, толуол удаляют, смесь выдерживают в сушильном шкафу при 100 С 55 в течение 50 ч. К 10 г полученного таким образом кремнезема, химически модифицированного g -аминопропилтриэтоксисиланом„ прибавляют раствор

10 г монохлоруксусной кислоты, ней- ( трализованной K C+ih 50 мп воды. Сус-. пенэию кипятят с обратным холодильником н течение 20 ч, периодически добавляя Kfo до рН 6-8. Полученный

3 сорбент омывают водой, затем 0,01

С „, г/л 10 10 10 10

0 55 1,53 1,15 1,84

Д 10,: мл/г

Пример 6. Для извлечения ионов металлов из больших объемов в хроматографическую колонку диаметром

5 мм помещают 1 г сорбента и пропускают 10 л раствора ионов цинка или кобальта с концентрациями 3 10 г/л.

Скорость пропускания 100 мл/мин см, Степень изнлечения превышает 90% для обоих ионов .

Пример ?. Для хроматографического отделения ионов меди от ионов кобальта, никеля, динка и марганца в хроматографическую колонку диаметром

5 мм помещают 0,2 г сорбента и пропускают 50 мл раствора, содержащего смесь ионов меди, цинка, кобальта, никеля и марганца (по 100мкг каждого иона) при рН 2 2-2 3. Проминают раствором кислоты с тем же рН. Ионы ме- ди элюируют 0,5 н. раствором азотной кислоты. В этих условиях происходит полное отделение ионов меди от смеси растнором серной кислоты, затем опять водой до отрицательной реакции на сульФат-ион.

Емкость полученного сорбента по ионам меди 0,1 мг-экв/г, что соответствует 1,5 вес.В комплексообра ующего агента.

Пример 3. Для получения сорбента в условиях примера 2 берут 2 мп

f -аминопропилтриэтоксисилана. Емкость полученного сорбента по ионам меди

0,2 мг-экв/г, что соответствует

3,0 вес.Ъ комплексообразующего агента.

Пример 4„ Кинетика сорбции ионов переходных металлов . В 10 склянок помещают по 20 мл раствора ионов меди, кобальта, марганца, никеля или цинка и 0,1 r сорбента. Склянки встряхивают в течение различных периодов времени, затем анализируют содержание.ионов в растворе спектрофотометрически с ПАР.Время установлений равновесия во всех изученных системах составляет 2-10 мин в широком ин:ервале концентраций ионов переходных металлов (5-0,5 мг/мп) .

Пример 5, Зависимость коэффициента распределения от концентрации ионов в растворе, В хроматографическую колонку диаметром 5 мм помещают

0,2 r сорбента и пропускают 46 мл раствора ZnC6, содержащего изотоп

2Ф в качестве радиоактивной метки.

6б

Исходную концентрацию ионов, цинка варьируют н интервале 10 -10 г/л,рН раствора поддерживают в интервале

6,2-6,3.,В таблице представлена зависимость коэффициента распределения ионов цинка между водным раствором и иминодиацетатным сорбентом от концентрации раствора, 850204. Формула изобретения

Составитель, К. ЯГунов

Редактор Л. Филь Техред М. Голинка Kîððåêòîð М. Пожо

Заказ 6183/9 Тираж 567 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 перечисленных ионов переходных металлов .

Пример 8. Хроматографическое отделение ионов переходных металлов от ионов щелочных и щелочно-земельных металлов . Изучено хроматографкческое отделение ионов переходных ме- . таллов — меди, кобальта, цинка, никеля и марганца от ионов щелочных металлов — натрия и калия, Концентрацию ионов переходных металлов варьируют в интервале 10-10 г/л, щелочных—

0,1-30 г/л. рН раствора изменяют в интервале 4,0-9,0. В этих условиях возможно полное извлечение ионов переходных металлов нэ растворов. Полное отделение ионов переходных метал- 15 лов от щелочно-земельных возможно при рН 4,0-5,0.

Таким образом, предлагаемый сорбент обладает высокими сорбционными свойствами и может быть использован щ() для экспрессного выделения и разделения ионов переходных металлов. Вве-дение в сорбент групп иминодиуксуснои кислоты позволяет значительно расширить рН интервал работы сорбента (2-9 2 в отличие от интервала 6-9 для известного),а также значительно увеличить - коэффициент распределения (от

10 для известного до 10 для предлагаемого сорбента).

Сорбент для извлечения ионов, переходных металлов из растворов и хро матографии, содержащий кремнезем в качестве носителя, комплексообразователь и сшивающий агент, о т л н ч а— ю шийся тем, что, с целью расши-. рения рН интервала сорбции и увеличения адсорбционной емкости, в качестве комплексообразующего агента используют иминодиуксусную кислоту, а в качестве сшивающего агента б -хлорпропилтрихлорснлан нли g -аминопропилтриэтоксисилан при следующем соотношении ингредиентов, вес.%

Иминодиуксусная кислота 1,5-3 0

-хлорпропилтрихлорсилан или

f -аминопропилтриэтоксисилан 8,5-17,0

Кремнезем Остальное

Источники информации, принятые во внимание прн экспертизе

1 ° Морозов A.Ë. Хроматография в неорганическом анализе. M,„ Высшая школа, 1972, с.52.

2. Херинг P. 1Хелатообразующие ионообменники. Мир, 1972, с.51.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке Е 2636001/23-26 кл, В 01 У 1/22, 1978.