Сорбент для извлечения ионов переходных металлов из растворов и хроматографии

.ЯО, 1437776 А 1 51) 4 3 01320 0 й(",г,РСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ГОСУД ПО Д ИЗОБРЕТЕНИЯ ТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ бласти тся етение относорбентов.кремнезем,п группамиИН)ИНОН, гдбыть испол ирова Синте химич ски модиксима2,3. Сордля изСд осоваФадеева,дрявцев еп= ьэова металл ов перехо с высокими значеиэ водных растворовниями коэффициентов102, Сорбент может бдля хроматографическванадия, молибдена итакже для их отделенищих ионов металлов.высокой селективност концентрирования ыть использован(54) СОРБЕНТ ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИОНОВПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ РАСТВОРОВ ИХРОМАТОГРАФИИ(57) Изобр получ ения сорбент - фицированн -(СН )С(= бент может влечения и го разделениявольфрама, ая от сопутствуюорбент обладаетю. 5 табл,Изобретение относится к синтезу сорбентов и может быть использовано для получения сорбентов для извлечения ионов переходных металлов из5 водных растворов и их разделения методом хроматографии., Цель изобретения - повышение селективности сорбента.Сорбент представляет собой кремнезем, содержащий привитые к поверхности группы амидоксима Формулы,модифицированном группами гидроксамовой кислоты (концентрация металла . 20и 10 И, масса сорбента 0,1 г, объемраствора 10 мл), приведена в табл .1.Значения коэффициентов селективности (отношение коэффициентов распределения) Ьри сорбции ионов ванадия (Ч), молибдена (Ч 1) и вольфрама(Ч 1) на гидроксамовом и амидоксимномсорбентах на основе кремнезема приразличной кислотности раствора, приведены в табл, 2, 30Синтез сорбента осуществляли пометодике, описанной для кремнеземас привитыми группами гидроксамовойкислоты, за исключением того, чтона первой стадии синтеза вместо ме;гил 3-трихлорсилилпропионата использовали 3-цианопропилтрихлорсилан или2-цианоэтилметилдихлорсилан.,П р и м е р 1. К 50 г кремнеземамарки Силохром С(удельная поверхность 80 м/г) прибавляют 150 млраствора 5,4 г 3-цианопропилтрихлорсилана (2-цианоэтилметилдихлорсилана), в толуоле смесь нагревают при переЭомешиваиии на водяной бане при 90 С втечение 6 ч, удаляют толуол в вакууме. Полученный порошок нагреваютна водяной бане в течение 4 ч.Растворяют 8,34 г солянокислого гидроксиламина в 50 мл этилового спирта и быстро прибавляют раствор 4,8 г гидроксида натрия в 4 мл воды. Хлорид натрия отфильтровывают, Фильтрат, представляющий собой раствор гидроксиламина в спирте с рН 8, прибавляют к полученному порошку и нагревают полученную смесь прн 70 С в тео чение 15 ч. Полученный сорбент промывают этанолом, дистиллированной водойи сушат на воздухе.Результаты потенциометрическоготитрования полученного сорбента кислотой указывают на наличие на его поверхности 2,2 групп/нм, что соответствует значению полной сорбционнойемкости 0,3 ммоль/г,П р и м е р 2, В условиях примера 1 используют 10 г 3-цианопропилтрихлорсилана (2-цианопропилметилдихлорсилана). Количество привитых амидоксимных групп по результатам потенциометрического титрования3,9 групп/нм, что соответствует полной сорбционной емкости 0,53 ммоль/г,П р и м е р 3. В условиях примера1 используют 2,1 г 3-цианопропилтрихлорсилана (2-цианоэтилметилдихлорсилана). Количество привитых амидоксимных групп 1,1 групп/нм, полная сорбционная емкость 0,15 ммоль/г.П р и м е р 4 . В условиях примера 1 используют 10 г силикагеля марки КСК(удельная поверхность275 м/г) и 4 г 3-цианопропилтрихлорсилана (2-цианоэтилметилдихлорсилана),Количество привитых амидоксимныхгрупп 2,3 групп/нм, что соответствует значению полной сорбционной емкости 1 ммоль/г.П р и м е р 5, Исследование сорбента методом электронной спектроскопии показало наличие в спектрахобразцов, обработанных растворами ванадия (Ч) при рН 2 и меди (11) прирН 6, характеристических полос поглощения при 475 и 600 нм соответственно, что указывает на образование наповерхности групп амидоксима.П р и м е р 6. Данные по влияниюпродолжительности контакта фаз (приперемешивании на механическом вибраторе) на полноту извлечения микроколичеств ионов ванадия и молибденаиз раствора представлены в табл, 3,из которой видно, что продолжительность установления сорбционного равновесия не превышает 10 мин, С увеличением интенсивности перемешивания скорость сорбции возрастает.Зависимость степени извлечения ванадия (Ч) при рН 2,1 и молибдена(Ч 1) при рН 1,5 из раствора амидоксимным сорбентом от продолжительностиконтакта фаз (масса сорбента 0,1 г,объем раствора 10 мл), приведена втабл. 3,1437776 где п = 2,3. П р и м е р 7. Сорбционные свойства синтезированного сорбента изучены на примере сорбции ионов ванадия (Ч), молибдена (Ч 1), вольфрама (Ч 1), железа (111), меди (11), рения (Ч 11) . Для этого в мерные пробирки емкостью 25 мл помещают раствор, содержащий 40-100 мкг иона металла, растворы соляной кислоты или гидрокси 10 да натрия для создания необходимой кислотности, раствора хлорида натрия для поддержания постоянной ионной силы, равной 1, м разбавляют раствор до 10 мл водой. В пробирки вносят 1 Б 0,1 сорбента и встряхивают в течение 30 мин на механическом вибраторе при комнатной температуре. Затем сорбент отфильтровывают и измеряют равновесное значение рН на потенциометре рН 20 340. Контроль за распределением ионов металлов проводят по водяной, фазе спектрофотометрическим методом: ванадия - по реакции с ксиленоловым оранжевым, молибдена - с тиоцианатом 25 калия в присутствии аскорбиновой кислоты, вольфрама - по реакции с пирокатехиновым Фиолетовым или с тиоцианатом калия в присутствии хлорида титана (111), железа - по реакции ЭО с сульфосалициловой кислотой, меди- по реакции с ПАН, рения -по реакции с тиоцианатом калия в присутствии хлорида олова (11), Содержание ионов металлов в фазе сорбента рассчитывали по разности между исходной и равновесной концентраций в водной фазе.Зависимость сорбции микроколичеств ионов металлов от кислотности раствора на кремнеземе с химически привитыми молекулами амидоксима (кон, центрация ионов металла и 1 ОМ, масса сорбента 0,1 г, объем раствора 10 мп) приведена в табл.4.П р и м е р 8. В динамических ус ловиях осуществляют концентрирование ванадия (Ч), молибдена (Ч 1) и вольфрама (ЧЕ) . Для этого в хроматографическую колонку помещают 0,3 г сорбентапромывают 20 мп раствора соляной кислоты с рН 2,5 и пропускают 10- 500 мл раствора, содержащего 40 мкг металла при рН 2,5 со скоростью 1 мп/мин, Сорбированный металл затем десорбируют: ванадий - 5 мл 2 М раст 55 вора соляной кислоты, молибден и вольФрам - 5 мл 0,25 М раствора тартрата натрия. С увеличением объема анализируемого раствора коэффициент концентрирования линейно возрастает до значения 102,П р и м е р 9. Предлагаемый сорбент использован для хроматографпческого разделения ванадия, вольфрама и молибдена, а также для пх отделения ат сопутствующих ионов металлов.В хроматографическую колонку пом:щают 0,2-0,4 г сорбента, промываютколонку раствором соляной кислоты сконцентрацией, равной концентрациианализируемого раствора, и пропускаютанализируемый раствор со скоростью1 мл/мин. Сорбированные вана;цй, молибден и вольфрам элюируют аналогично примеру 8.Хроматографические разделения ванадия (Ч), молибдена (Ч 1) и вольфрама (Ч 1) и их отделение от сопутствующих ионов металлов на кремнеземе схимически привитьви молекулами амидоксима приведены в табл, 5,Таким образОм, предлагаемый сорбент обладает большей селективностьюо отношению к ионам ванадия (Ч),молибдена (Ч 1) и вольфрама (Ч 1) посравнению с известным сорбентом наоснове кремнезем с привитой гидроксамовой кислотой.При использованиипредлагаемого сорбента коэФФициентселектнвностм пары молибден-вольфрамувеличивается по сравнению с прототипом с 1-2 до 180, пары молнбденванадий - с 50 до 230, пары вольфрамванадий - с 50 до 10 ф -10, Это позволяет использовать предлагаемынсорбент для разделения указанныхионов металлов при их соотношениидо 1:100. На известном сорбенте разделение молибдена и вольфрама невозможно даже прп соотношении 1:1, отделение ванадия от молибдена и фольфрама осуществляется только при соотношении 1:10. Формула изобретенияСорбент для извлечения ионов переходных металлов из растворов и хроматографии на основе кремнезема с привитыми оксимными группами, о т л и ч а ю щ н й с я тем, что, с целью повышения селективности сорбента, он содержит привитые группы амидоксима формулы,Т а б л и ц аеКислотность раствора 70 12 60 230 17 2 М НС 1 1 М НС 1 230 80 400 17 900 90 900 0,5 М НС 1 90 рН 1,0 92 рН 1,5 95 20 1230 90 900 30 1300 1300 43 1300 1300 рН 2,0 рН З,О рн 4,0 рн 5,0 70 1300 1300 1150 92 900 90 1100 1300 230 85 90 600 900 Таблица 2 Кислотность Коэффициент селективности раствора Мо:И 1 Мо:Ч Б Ч 2 М НС 11,5 9 14 1,7 14 24 53 53 17 15 20 300 48 36 26 1230 35 182 43 7900 ЗО ЗО 230 7900 1 28 1 25 1 22 34 100 1600 1500 33 100 6,5 1,5 1 М НС 1 рН 0,5 рН 0,8 рН 1,0 рН 1,2рН 1,5 рН 1,6 рН 1,7 рН 1,8 рн 2,0 рН 3,0 Степень извлечения, %ц Кремнезем с привитой гидроксамовой кислотой Коэффициент распределения, Мо Я Ч Кремнезем с привитьм амидоксимом Мо:Ы Мо:Ч И:Ч1437776 8 Таблица 3 Степень извлечения, Е Ванадий Молибден 50 70 10 30 67 72 67 слотСтепень извлече ность раствора адий 1 "1 8 рН 1,2 5 1,2 Н 3 Н рН 1 6 б О 5 Н 1,8 5 5 Н 1,7 5 Н 10 9 3 рН 3,0 9 2 790 Н 4,0 9 9 0 рН 5,0 0 400 012 1437776 Таблица 5 Найдено Ммкг Соотношение М:Мг ВведеноМ, мг Условия разделения ведено М = вольфрам 1,5 Сц (11) 40 1: 100 40 42 Со (11) 40 И 1 (П) 40 Ре (111) 40 40 42 1,5 39,5 40 1,5 25 40 1:25 1,0 10 40 40 1: 100 1,0 40 39,5 г:25 з (ч) 40 0,8 0,8 40 1: 100 37,5 Мо (З 1) 40 0,04 0,8 38,5 10 0,8 40 0,4 1: 10 38,0 М = молибден Сц (11) 40 1: 1000 40 42 38,0 1: 1000 1,5 Со (ЕЕ) 40 40 42 40,0 1,5 И 1 (11) 40 40 1: 1000 25 39,5 0,04 40 ч (з) 40,0 1,0 0,2 40 1,0 40,0 1;5 20 150 1; 100 1,5 0,4 Ре (111) 40 1: 10 10 40,0 1; 100 1,0 40 10 М = ванадий 40 40 36,0 40 40 39,5 И 1 (11) 40 40 1: 1000 39,0 ВНИИПИ Заказ 5887 44 Тираж 847 Подписное Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Сопутствующий ион металла М Сц (11) Со (11) 1: 1000 1: 1000 1: 1000 1: 10001: 1000 Кислотность Объем рараствора, створа,рН мп 2,0 42 2,0 42 2,0 25