Способ концентрирования ионов металлов

. 1 ОП " Е ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(5)М. Кл.0 01 Ы 1/28 6 01 И 31/08 с присоединением заявки Й 9 Госуяарстаенный комнтет СССР но дедам нзобретеннй н открытнй(23) Приоритет -Опубликовано 05.10.79, Бюллетень Й 9 37 Дата опубликования описания 10, 10.79(71) Заявитель Ленинградский ордена Ленина и.ордена Трудового КрасногоЗнамени государственный университет им. А. А. Жданова(54) СПОСОБ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ ИОНОВ ИЕТАЛЛОВ 1Изобретение относится к аналитической химии, а именно к хроматографнческим методам концентрирования микросодержаний ионов металлов в водах, и может быть использовано в хи мическнх и геологических лабораториях, занимающихся вопросами анализа природных н других вод, охраны окружающей среды.Известны методы концентрирования 10 ионов металлов из вод заключанхцнеся, главным образом, в экстракцин их различными хелатообразующими реагентами например оксихинолином, дитизоном, купфероном и другими, в органических 15 растворителях - хлороФорме, четырех- хлористом углероде и т. д. 11Недостатками этих методов являются значительная растворимость хелатов в воде, необходимость многократного повторения процесса экстракции с большими объемами водной Фазы, в результате чего получаются значительные объемы 1органических экстрактов, которые тре буют либо реэкстракции, либо предварительной отгонки растворителя.1Известен способ концентрирования мнкроколичеств кобальта, меди, цинка, свинца, кадмия и.марганца методом 30 2экстракционной хроматограФии, состоящий в том, что через хроматографическую колонку, заполненную ацетилцеллюлозой высотой слоя 25 см, на которую нанесена органическая Фаза - экстрагент-раствор дитизона в четыреххлористом углероде, пропускают анализируемую пробу воды объемом от 0,5 до 10 л при рН 7,0 со скоростью 2 л/ч. При этом ионы металлов сорбируются на колонке и далее элюируются например соляной кислотойЮНедостатки указанного способа связаны, в первую очередь, с применяемым реагентом-дитизоном, который является чрезвычайнонеустойчивым соединением, на свету он легко окисляется, загрязняя продуктами окисления колонку (элюаты) и затрудняя разделение сорбированных иоиов, что особенно зна.чительно проявляется при пропускании проб объемом 1 л. Замедленная кинетика экстракции и реэкстракции таких элементов как кобальт, медь, марганец требует большой высоты слоя носителя органической Фазы, чтобы избежать потерь их при высоких скоростях пропускания анализируемой пробы, Используемяй носитель органической Фазы имеет незначительную емкость по экстраген ту и удерживает ограниченное число реагентов, в результате этого приходится испольэовать колонки с большой высотой слоя носителя, а также часто возобновлять органическую Фазу. Это приводит к значительному расходу реактивов и увеличивает вероятность загрязнения анализируемого концентрата,Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому результату является способ концентрирования ионов сЕребра, алюминия, титана, жвлвэа,нИкеля, галлия, цинка методом экстрах"цйонкой хроматографии 3) .Этот способ заключается в том, чтачерез стеклянную хроматографическую кОлонку диаметром 10 мм, заполненную порошком Фторопластаразмером час" тиц 4 2 мм, высотой слоя 10 мм, с нанвсенным на него 0,1 М раствором окснхинолика в смеси изоамиловога спирта и четыреххлористаго углерода (1 з 2),20 пропускают 20 мн анализируемой воды при рН 7,0, насыщенной предварительна оксихиколином, со скоростью 0,4- 0,5 мл/мин. При этом укаэанные выше ионы сорбируются на колонке и далее 25ЭЛюируются 15-20 мл 2 Н раствора соляной кислоты, касьидеккой оксихинолином или четыреххлористым углеродом.После упаривания элюата конечное оп-, ределение осуществляют спектральным ЗО методом.Недостатками указанного способаконцентрирования является то, что используемый в качестве экстрагента хе"латообразующий реагент (оксихинолин) 35отличается высокой растворимостью вводе, что заставляет насьюать им анализируемую пробу, элюент-соляную к 1 нслоту перед пропусканием их через колонку. Несмотря на эти предосторож Оности, объем пропускаемого через колонку анализируемого водного раствора очень мал (20 мм), а скорость пропускания (0,5 мл/мин) слишком медленна, чтобы можно было применить этот метод к концентрированию ионов иэпроб объемом около 0,5 л. Выбранный реагент (оксихинолин) не дает возможности концентрировать такив важныеэлементы как медь, кобальт, марганец и Ряд других.Целью изобретения является ускорение и упрощение процесса и расширение границ его применимости.С этой целью в дополнение к известному способу концентрирования микроколичеств ионов металлов иэ вод методом экстракционкой хроматографии, включающему пропускание анализируемой пробы воды через хроматографичвскую колонку, заполненную твврдым; 6 Оносителем органичвской Фазы (полихромом) с нанесенным иа него экстрагВнтом в растворителе и последующемэлюировании сорбированных ионов элю витом, например соляной кислотой, М предлагается в качестве экстрагента использовать раствор рубеановодородкай кислоты в трибутилфосфате. Через подготовленную к работе колонку пропускают анализируемую пробу воды объемом 0,5-1,0 л, имеющую рН Э,О со скоростью 1-2 л/ч, При этом происходит извлечение ка колонку ионов никеля,кобальта, меди, марганца, цинка, свинца, железа и ряда других (если оки присутствуют в пробе), которые далее могут быть элюировакы раствором соляной кислоты. Применяемый носитель органической фазы - полихромпредставляет собой выпускаемую промьпаленностьъмоди фин ацию фторопласт а. Предлагаемый хелатоабразующий реагент (рубеановодорадкая кислота) паэваляет кокцентрировать ионы меди, кобальта и марганца, отличается низкой растворимостью в воце (2,2:10м/л)и в сочетании с трибутилфасфатом который служит растворителем для экстра-. гекта, позволяет увеличить объем анали -зируемай пробы воды до 1 л и более в отличие от 20 мл в кэвестком -.посабе. Высота слоя носителя в предла.-аемам способе составляет около 7 ам ь то время как визвесткам способе Для пропускакия такога объема воды требуется увеличить высоту твердого носителя до 50 см, Уменьшение высоты слоя твердого носителя, достигаемое в предлагаемом способе, ускоряет процесс концентрирования, уменьшает расход экстрагента, разбавителя и элюента. Вследствие устойчивости предлагаемого реагента колонка с на= несенкым экстрагентом может быть использована до 10 раз при объеме анализируемой пробы вОды 0,5 л, при этОИне требуется предварительного насыщения пробы реагентом в отличие от известного способа. Исходные материалы и реагенты (полихром, рубеановодородная кислота, трибутилфосфат, соляная кислота) выпускаются промышленностью и являются широко распространенными в аналитической практике, поэтому внедрение предлагаемого способав химических лабораториях ке требует никаких дополнительных затрат.П р и м е р. Подготовка колонки. В сухую стеклянную трубку высотой до 40 см и внутренним диаметром 10 мм засыпают 4 г порошка полихромаразмерам частиц в интервале 0,25-0,5 ыч. В нижнюю часть колонки помещают тампон Фторопластовой ваты, а сверху вырезанный по диаметру трубки кружок плотного Фильтра для предотвращения вспыпивакия частиц носителя. Перед нанесением экстрагента колонку с носителем промывают ацетоном для уплотнения носителя и высушивают, высотаслоя носителя после уплотнения соста ляет 75 мм. Затем через колонку пропускают 3,0 мл 0,2 И раствора рубеа690 Зб 2 Формула изобретения Со:тавитель А. ЖаворонковаРедактор Л. Курасона Техред И,Асталош Корректор Ю.Макаренко Тираж 1090 Подписное Заказ 5954/40 ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4 /5Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 новодородной кислоты н трибутилфосфате. Избыток экстрагента удаляютпромыванием колонки 200 мп дистиллированной воды, после чего колонкаготова к работе.Колонку нставляют нижним концом в 5пробку колбы Бунзена, которую присоединяют к водоструйному насосу, Пробу0,5 л анализиоуемой воды, в которуювведено 10 мкг кобальта (или меди,никеля марганца) и установлено аммиаком рН 9,0, переносят в сосуд, соединенный шлангом с колонкой,включают насос и пропускают воду через колонку со скоростью 1,5 л/ч, Приэтом ионы металла сорбируются на колонке, что легко заметить по изменению окраски верхней части слоя носителя. Затем отсоединяют колбу Бунзена,заливают н колонку 30 мл раствора соляной кислоты (1:1) и собирают вытекающий злюат. Полученный элюат анализируют ча содержание определяемых ионов фотометрическими методами,После упаривания прошедших черезколонку фильтратон до объема около1пр.-.водят качественный контрольналичия а;:.ализируемых ионов н растворе с чувствительностью определениямеди - 0,.02 мкг; кобальта - 0,03 мкг;никеля - 0,015 мкг; марганца0,04 мкг., Все пробы дали отрицательнь 1 й результат, т. е. концентрирование исследуемых ионов происходит полн ост ью:Качественным анализом фильтратапосле : паринания была установлена 35полнота извлечения таких элементовкак железо, свинец, цинк, кадмий,титан, висмут, галлий и ряда другихпри объеме анализируемой пробы 0,5 ли содержании микроэлементов в диапазоне 1-10 мкг/л.Таким образом, применение предлагаемого способа концентрирования ионов иэ вод позволяет значительно расширить круг определяемых элементов,Благодаря высокой устойчивости реагента возможно пропускать анализируемые пробы через колонку со скоростьюдо 2 л/ч, что более чем в 60 раз выше скорости н известном способе.Поскольку не требуется анализируемый водный раствор и элюент предварительно насыщать экстрагентом, этоупрощает выполнение процесса, ускоряет его по сравнению с известным способом, а также удешевляет, так как зна 55 чительно уменьшается расход реактивов. Используемый экстрагент - (желатообразующий реагент) - рубеановодородная кислота устойчива к воздействию света и анализируемых нодных растворов, растворы ее в трибутилфосфате сохраняются на колонке при пропускании 5 л воды при высоте слоя носителя около 8 см.Расход экстрагента невелик и составляет 0,002 г 0,2 М растнора рубе;ановодородной кислоты в трибутилфосфате на 1 г порошка полихрома, методика не требует предварительного насыщения экстрагентом водной фазы и злюента в отличие от известного способа. Подготовленная к работе колонка может быть использована для нескольких анализов без замены органической фазы (для 10 при объеме пробы 0,5 л и высоте слоя носителя около 8 см).Благодаря небольшому слою носителя органической фазы расход элюента на резкстра ьцию сорбированньнс ионов невелик и составляет при указанной высоте слоя носителя около 25 мл. Однако этого объема раствора вполне достаточно на реэкстракцию сорбированных ионов,Способ концентриронания ионов металлов из водных растворов, включающий пропускание анализируемой пробы вод через хроматографическую колонку, заполненную твердым носителем с нанесенным на него экстрагентом в растворителе, и элюиронание сорбированных ионов элюентом, например соляной кислотой, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью ускорения и упрощения процесса, в качестве экстрагента использую-. раствор рубеановодородной кислоты в трибутилфосфате. Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе1. Золотов Ю. А. и Кузьмин Н, М.Экстракционное концентрирование,мхимия, 1971.2. Сагг 1 Р, Е.Апа 1. Сегп , 25,Р 12, 1927, 1953.3. Кузьмин Н, М Мещанкина С. В.Промышленность химических реактивови особо чистых веще"тв в ИРБА, Вып. 20,2 б, 1970, с. 5,