Способ получения сорбента для извлечения ионов металлов из растворов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 1 Э 1508 ЕННЫЙ КОМИТЕТ НИЯМ И ОТНРЫТИЯ ОСУДАРС ИЗОБ ПРИ ГКНТ.Тряшин543.544 (088.8)Авторское свидетельство СССР8286, кл, В 01 0 15/08, 1985.СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОРБЕЙТА ДЛЯЧЕНИЯ ИОНОВ МЕТАЛЛОВ ИЗ РАСТВО атоот ионам ртуможностиганической к сорбентам аллов из растзовано для с по отно обеспеч ния в м нию к ие во т определеформе,ол талло я рту ке крем некоторы палладия кж б сост оит в обрабовзаимодейств си 1:ана (уанатом в со м уктом этокс отиоци ия амино- АПТЭС) иветствииропилтензоилио схем ется повышети сорбента вля к ми:(21) (22) (46) (71) сите име (72) И.М. и А.С (53) (56) В 13 (54) ИЗВЛЕ РОВ Изобретение относ для извлечения ионов воров и может быть и извлечения и определ водных растворов, а других металлов, нап платины. Целью изобретения ние селективности и 0(57) Изобретение относится к сорбентам для извлечения ионов металлов израстворов и позволяет повысить селективность и емкость сорбента по отношению к ионам ртути (1) и дает возможность определять ртуть в металлоорганической форме. у-Аминопропилтриэтоксисилан и бензоилизотиоциансмешивают в толуоле при молярном сношении 1."(1,1-1,5), После 2 ч перемешивания прибавляют кремнезем и смеснагревают при кипении 6 ч. Продуктпромывают толуолом и высушивают,8 табл.-АПТЭС и 23,0 г (0,14 моль) бензоилг 1 зотиоцианата смешивают в 800 мл тог 1 уола. По истечении 2 ч прибавляют150 г силохрома С(удельная по-5верхность 120 м/л) и смесь перемешивают при кипении в течение 12 ч. По "лученный сорбент промывают в аппаратеСокслета толуолом, после чего высушивают и вакуумируют при температуре120-150 С. По данным анализа содержание бензоилтиомочевины составляетО,24 ммоль/г (1,2 группы на. нм" ),1 айдено, %; Б 0,77 И 0,68,П р и м е р 2, В условиях,:.имера1 проводят синтез с силохромом С в течение б ч. По данным анализа содержание бензоилтиомочевины составля-г.ег .0,24 ммоль/г (1,2 групп на нм).Найдено, %; Б 0,78, И 0,67,П р и м е р 3. В условиях примере 1 проводят синтез с силохромомСв течение 4 ч. По данным анализа содержание бензогы.;иомочевины составляет 0,19 ммоль/г 1 96 группна нм). Найдено, %; Я 0,62, И 0,52,П р и м е р 4, 2,16 г (0,009 моль)у.АЛТЭС и 1,63 г (0,01 моль) бензоилизотиоцианата смешивают в 500 мл ксилола, По истечении 2 ч прибавляют3010 г силикагеля марки "Силасорбф(ЧССР), предварительно прокаленногопри 400 С (удельная поверхность320 м 2 /г), Дальнейшие операции проводят аналогично примеру 2. Содержание 35бензоилтиомочевины составляет0,46 ммоль/г (0,87 групп на нм),Найдено, %: Я 14,7, Н 1,30.П р и м е р 5. 1.97 г (8,9 хх 10- моль) у-АПТЭС и 1,60 г (9,8 х 40х 10моль) бензоилизотиоцианата(мольное соотношение 1:1) смешиваютв 100 мл бензола. По истечении 2 чк смеси добавляли 10 г аэросила. судельной поверхностью 130 м /г. Смесь 45кипятят при перемешивании в течение8 ч. Содержание бензоилтиомочевиныв отвакуумированных при 150 С образ"эцах составляет 0,27 ммоль/г (1,25груп на нм). 50 П р и м е р 6. 30,0 г (0,136 моль) г-АПТЭС и 24,5 г (0,1.50 моль) бензоилизотиоцианата смешивают в 1 л толуола, К полученному раствору прибавляют 200 г силохрома С(удельная поверхность 80 м 2/г). После синтеза аналогично примеру 1 сорбент промывают пятью порциями толуола по 200 мл,промывают в аппарате Сокслета толуоломв течение суток, сушат и вакуумируютпри температуре 150 С. Содержание бензоилтиомочевины составляет 0,160 ммоль/г(1,2 групп на нм 2),Сорбционные свойства синтезированного сорбента по отношению к ртутиизучены на примере сорбции ионов ртути (11) и метилртутьхлорида.П р и м е р 7, В пробирки с притертыми пробками емкостью 25 мл помещают раствор, содержащий ионы ртути,определенное количество азотной нлисоляной кислоты или гидроксида натриядля создания необходимой кислотностираствора и разбавляют деионизированнойводой до определенного объема. В пробирки вносят 0,1 г сорбента (полученного по примеру 2) и встряхивают втечение 30 мин на механическом вибраторе при комнатной температуре, Затемсорбент отфильтровывают, измеряютравновесное значение рН, Контрольза распределением ионов металла проводят по водной фазе, используя дляионов ртути и метилмеркурата методатомной абсорбции холодного пара после разложения ртутьорганических соединений до ртути (11) с помощью бромидброматной смеси.Содержание ионов ртути в фазе сорбента рассчитывают по разности междуисходной и равновесной концентрациейих в водной фазе. Результаты представлены в табл.1.П р и м е р 8. Изучение времениустановления равновесия на исследуемом сорбенте проводят на примере ионовртути (11). Для этого раствор, содержащий 1 мкг ртути (11) встряхиваютс 0,1 г сорбента в течение 30 с;1,5, 10,30 мин, Степень извлеченияпри этом составляла 21,5 62,2; 71,5;3,8; 88, 1%. Равновесное значение рН3,35.П р и м е р 9. Элюирование ионовртути проводят в статическом и динамическом режимах. Для этого в хрома-,тографическую колонку длиной 10 сми диаметром 8 мм помещают 0,2 г сорбента, пропускают раствор ртути (11),содержащий 25 мкг ртути, подкисленныйхлористоводородной кислотой до рН 1-2со скоростью 5 мл/мин, Степень извлечения при этом составляет 99%, Затемв динамическом варианте через колонкупропускают 5 мл раствора элюента иЬ 610 - 10 анионов иодид, фосфат, сульФат, нитрат, роданид.Помимо сорбции ртути предложенныйсорбент можно использовать для извлечения благородных металлов из водныхи неводных растворов (примеры 14-17сорбции палладия и платины).1 П р и м е р 14, 0,3 г сорбентас привитыми молекулами бензоилтиомочевины на силохроме С(содержаниебензоилтиомочевины составляет0,160 ммоль/г) контактируют в течениеч в статическом режиме с 25 мл водноацетонитрильных растворов, содержащих 6,6 10 моль/л хлорида палладия(11)Объемное содержание воды изменяют в пределах 0-927. Определение концентрации палладия после сорбции проводят спектрофотометрически с роданидом калия. Экспериментальные данныепредставлены в табл,4,П р и м е р 15. 0,3 г сорбента наоснове силохрома С(пример 14)контактируют в течение 1 ч при комнатной температуре с 25 мл водных растворов хлорида палладия (11) различной концентрации на фоне 0,2 М хлорида натрия. Экспериментальные данныепредставлены в табл.5.П р и м е р 16, Сорбцию хлоридапалладия (11) в динамическом режимепроводят при пропускании водно-ацетонитрильного раствора (90 об,Е воды)1,73 10 моль/л Рс 1 С 1 через колоннувысотой 10,2 см и диаметром 5 мм,масса сорбента 1 г, скорость пропускания 1 мл/мин, Экспериментальныеданные представлены в табл.6.П р и м е р 17. Сорбцию платиныиз водных солянокислых растворовРС 1 в статическом режиме на сорбенте, описанном в примере 14, проводятпри комнатной температуре: масса сорбента 0,5 г, объем контактируемыхрастворов 25 мл. Экспериментальныеданные представлены в табл.7,П р и м е р 18. Максимальную сорбционную емкость кремнеземов с привитыми молекулами И-бензоил- Ю -пропилтиомочевины определяют при отношенииЬ,М :И-бензоил-И -пропилтиомочевиныбольше единицы, Во всех случаях к0,3 г сорбента приливают 25 мл раствора соли металла. Условия сорбции иполученные экспериментальные данныеобобщены в табл.8,Из приведенных экспериментальныхданных следует, что с исследуемыми ме-5 159009определяют количество десорбированнойртути методом атомной абсорбции холодного пара. В статическом варианте сорбент количественно переносят в колориметрическую пробирку и сорбирован 5ную ртуть экстрагируют дважды 5 мл0,0013-ного дитизона в хлороформе илидиэтилдитиокарбаминатом. Количестводесорбированной ртути определяли1 Оспектрометрическим методом, Результаты представлены в табл,2,П р и м е р 10. Для определенияемкочти сорбента по ионам ртути (1)в условиях примера 8 используют пере 15менное количество ионов ртути, ПрирН 2-2,5 емкость сорбента составляет0,077 ммоль/г.П р и м е р 11; В динамических условиях определяют коэффициенты кон Оцентрирования ртути (11). Для этогов хроматографическую колонку помещают0,2 г сорбента и пропускают анализи руемый раствор, содержащий ионы ртути(11) 20 мкг, объемом 50, 100, 250, 25500, 1000 мл при рН 1,0-2,0. Сорбиро-ванную ртуть элюируют 10 мл растворадитизона. С увеличением объема анализируемого раствора коэффициент концентрирования линейно увеличивается 30и достигает значения 2 10,П р и м е р 12, В динамических условиях изучают влияние хлорида калияна степень извлечения ртути (11) иметилмеркурата, Для этого в хромато 35графическую колонку помещают 0,2 гсорбента и пропускают исследуемыйраствор, содержащий 0,5-1,0 мкг ртутии переменное количество КС 1 со скоростью 5 мл/мин, Количество сорбированной ртути определяют по разностимежду исходной и равновесной концентрацией ртути в водном растворе. Полученные результаты представлены, втабл.3, 45П р и м е р 13. Для отделения ионовртути (Е 1) от избытка сопутствующихионов в анализируемом растворе, содержащем ионы металлов, устанавливаютрН 1,5 с помощью хлористоводороднойкислоты и пропускают анализируемыйраствор со скоростью 5-7 мл/мин, Сорбированную ртуть элюируют 0,053-нымцистеином в 3 М НС 1. На полноту извлечения ртути (11) не влияет избытоккатионов в 10 - 10, превышающем концентрацию ртути для А 1, Са, Ге, Мд,Кп, Со, Сц, и, Мп, Ид, РЬ, Зг, В,Мо, Яп, Т, Яе, В, Ч, а также избыток1590096 Таким образом, предложенный сор- а вбейт обладает следующими преимушест 10 фвами:высокая избирательность селективнаеть) поглощения,повышенная, по сравнению с извест"ный концентрация привитых групп и915сорбцианная емкость;возможность количественной десорб"ций ртути (11) дитизаном, что позволяет совместить в одной операции ее десарбцию и определение, При этом предел обнаружения ртути дитизоновым 20 РНметодом снижается на два-три порядка,сорбент отличается сильна различающимся сродством к ионам ртути посвавнению с ионами железа, свинца,ннкеля кобальта меди, цинка, магния,9НСалюминия, марганца, висмута, молибдена, олова, титана, селена, бора, ванадия, сронци, чта позволяетвать ега для количественного определе 30ния ртути дитизонавым методом на Фоневысоких концентраций тяжелых, щелочныхи щелочно-земельных металлов в присутствии хлоридов, бромидов, иадидов,ФосФатов и других анианов, это позволяет повысить селективность и избиратЕльность определения ртути;возможность селективного определеНния ртути неорганической на Фоне ор"ганических соединений ртути, а такжесуммарного определения: ртути; 40после элюирования ртути цистеиномв 3 М НС 1 сорбционные свойства сорбента полностью восстанавливаются и анможет быть неоднократно использовансорбент можно испсльзовать для 15гарбции микроколичеств некоторых металлов платиновой группы, напримерпалладия и платины, при этом даже встатическом режиме сорбции микрокаличеств этих металлов их степень извле-;0чение в водных растворах составляетне менее 967.Ф а р м у л а и з о б р е т е н и яСпособ получения сарбента для извлечения ионов металлов из растворов, .Включающий обработку кремнезема избытком кремнийорганического мсдиФикатара в органическом растворителе,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,Условия сорбции,нли концентрациякислот, М оэ иепеньвлеен аспр елен ния Ртуть Г 120 5314 8110 534 93,0 95,3 93,0 93,0 97,6 95,3 95,0 97,9 97,9 97,9 79,1 14,5 95,8 89,4 78,7 50,9 урат58,1 82,3 82,3 69,4 53,0.223 200 НС 1 8 9,7 9,7 5,7 0,5 1,0 Т а 2 Элюент б епен НС 1, 5 М НЫО5 М НИО 7 М 4,0 6,9 3,4 6,6 Дитизон 0,053-н ,в ЗМ НС цисте 100ю а таллами на поверхности предлагаемогосорбента образуется желат состава;ЯО -СН-ЯБ-С - %4 С 5З,.лии О целью повышения селективности и емкости сорбента к ионам ртути (11) и обеспечения возможности ее определения в металлоорганической Форме, обработку ведут продуктом, получающимся при перемешивании у-аминопропилтриэтоксисилана и бензоилтиоцианаорганическом растворителе приолярном соотношении 1:(1, 1-1,5).Таблица 1.. Метилмеркурат СтепеньизвлеРавновесОбъем ная концен трация рд 24моль/л 5АцетоСтепень Концентрация КС 1,М Концент Степень рация извлече КС 1, М ния, % Вода, Вода,мл об%99,2 220 99,2 260 99,0 3098,8 360 98,7 460 1,34 134 1,71 2,012,20 Т а б л и ц а 7 КонцентрацияНС 1, моль/л Исходная концентрация Рес 1 1 Оф,РавновеснаяконцентрацияРСС 11 О,Степень извлечения,1590096 12 Т а б л"и ц а 8 Кремнезем Концентрация БЙТМ Мольноесоотно Сорбируем металл Среда,МУдельная поверхность мй /г г/атом/г Количестсорбента во атомовметаллана нм ммоль/г Количествогрупп/нм шение, МфБПТМ Нд (11) 1, 5 О, 02 О, 62 0,13 0,980,161,2 80 0,49 5 0,02 0,081 0,60 80.Грат ак Заказ 2594 Тираж 573 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г,Ужгород, ул. Гагарина,10 илохром-80 билохром Силохром -80 билохром Силосорб 300 Аэросил Силохром ССилохром ССилохром 1,"-80 Силохром -80 известный) Составитель Т.ЧиликинаТехред П,Сердюкова , . Корректор Т.Палий