Исследование концентрирования Cu (II) на анионите АВ-17, иммобилизованном 8-оксихинолином
Введение
Количественное определение следовых тяжелых металлов в объектах окружающейсреды (природных и сточных водах и т.п.) вызывает у экологов, химиков-аналитиков определенные затруднения. Это объясняется тем, что известные методы определения недостаточно чувствительны.
Одним из эффективных приемов повышения чувствительности в практикехимического анализа является предварительное концентрирование. Один из способов концентрирования - сорбция на разного вида сорбентах. В последнее время в аналитической практике получили широкое распространение модифицированные сорбенты, созданные иммобилизацией органических реагентов-комплексообразователей на различные носители..
Такие сорбенты имеют много замечательных достоинств. Среди них можно выделить следующие: сорбенты такого типа легко получить в лабораториях любой оснащенности, а значит очень дешевы ( например, в сравнении с хелатообразующими сорбентами);
• сорбенты компактны и могут применяться в полевых условиях;
• избирательны к сорбируемым ионам;
• позволяют на два, три порядка повысить чувствительность методов определения;
• обладают достаточной сорбционной емкостью;
• являются удобным способом консервации концентрируемых примесей;
• легко согласуются с современными физическими и традиционными аналитическими методами определения;
• не требуют применения специализированного дорогостоящего оборудования;
в некоторых случаях может отсутствовать процесс элюирования;
Однако есть у этого типа сорбентов и недостатки. Они малопригодны для работы в динамических условиях, отличаются низкой стабильностью и соответственно, не обеспечивают достаточной воспроизводимости аналитических результатов.
Цель исследования - изучение сорбционных возможностей анионита АВ-17, иммобилизованного 8-оксихинолином для концентрирования и разделения микроколичеств меди (II) из сложных природных объектов ОС, а также его спектроскопического определения.
Глава 1 Иммобилизированные веществами сорбенты - новый класс эффективных сорбентов
В настоящее время все большее внимание уделяется методам анализа, пригодным для использования не только в стационарных лабораторных условиях, но и непосредственно на месте отбора пробы. Такие методы должны обладать высокой чувствительностью и избирательностью в сочетании с экспрессностью, простотой и дешевизной. Определению следовых количеств веществ, как правило, предшествуют стадии их экстракционного концентрирования или ионообменного разделения и др. Известно, что эффективная экстракция следовых количеств элементов малым объемом органического растворителя из больших объемов водной фазы затруднена из-за взаимной растворимости фаз и сложности их разделения.
Сорбционное концентрирование в сочетании с измерением аналитического сигнала на поверхности позволяет на несколько порядков понизить предел обнаружения определяемых компонентов, а использование сорбентов, модифицированных специфическими аналитическими реагентами, дает возможность повысить избирательность анализа.
Сорбенты, модифицированные хромофорными реагентами, применяются в визуально-тестовых методах, которые незаменимы при проведении экспресс-анализа объектов окружающей среды, особенно предварительного (оценочного) анализа.
Для перевода определяемого соединения в фазу сорбента применяют различные способы: а) определяемый ион вначале поглощают ионитом, а затем «проявляют», обрабатывая его реагентом, который образует с сорбатом окрашенное соединение; б) определяемое вещество сначала переводят в комплексное соединение путем взаимодействия с органическим или неорганическим реагентом или в ионный ассоциат в растворе, а затем сорбируют ионитом или немодифицированным сорбентом; в) анализируемое вещество извлекают из раствора сорбентом, модифицированным соответствующим органическим или неорганическим аналитическим реагентом. Последний способ является наиболее перспективным, особенно для экологического контроля, по двум основным причинам. Во-первых, ионная сила раствора в меньшей степени влияет на образование окрашенного соединения в фазе сорбента, чем в растворе. Во-вторых, реагент, влияющий на состояние химического равновесия в исследуемой экосистеме, практически не переходит с поверхности сорбента в водную фазу.Исследования последних лет [1-10] показали, что химико-аналитические свойства иммобилизованных реагентов, в особенности комплексообразующая способность, зачастую заметно отличаются от их свойств в растворе. Химизм взаимодействия в двухфазной системе «определяемое вещество в растворе - аналитический реагент», закрепленный на поверхности твердого носителя изучен в недостаточной степени.
Таким образом, использование органических реагентов, закрепленных на твердой матрице, представляет собой новое направление в современной аналитической химии, развивающееся на стыке аналитической химии и химии поверхности.
1.1 Классификация модифицированных сорбентов
Модифицированные различными реагентами сорбенты, предназначенные для аналитических целей, можно классифицировать по типу носителя или по типу модификатора [11]. В качестве носителей используют различные сорбенты: ионообменные смолы, целлюлозу, поливинилхлоридные мембраны, волокна и чаще всего высокодисперсные кремнеземы. В качестве модификаторов наибольшее распространение получили хелатообразующие органические реагенты, соли металлов, а также природные соединения и некоторые микроорганизмы [12].
Существуют практически неограниченные возможности, направленного изменения химико-аналитических свойств сорбентов посредством модификации их различными реагентами [13.14]. Для закрепления аналитического элюэнта на матрице используют ряд приемов. Один из них, синтетический, представляет собой, так называемую ковалентную прививку модифицирующего реагента [15]. Другим приемом является импрегнирование, или матрицы раствором модификатора [16]. Наиболее удобный способ заключается в иммобилизации, или закреплении, на поверхности носителя модификатора посредством адсорбции, электростатического взаимодействия, образования водородных связей или других видов взаимодействия.
Основным преимуществом модифицированных сорбентов, созданных путем ковалентной прививки реагентов, является их химическая и механическая устойчивость. К недостаткам следует отнести сложность и трудоемкость процессов модификации и регенерации таких систем.
Не столь трудоемким является способ импрегнирования сорбентов аналитическими реагентами. Однако получаемые сорбенты малопригодны для работы в динамических условиях, отличаются низкой стабильностью и соответственно, не обеспечивают достаточной воспроизводимости аналитических результатов.
В настоящее время существует большой ассортимент сорбентов с иммобилизованными на их поверхности аналитическими реагентами [17]. Они обладают химической и механической устойчивостью, легко модифицируются и регенерируются. Такие сорбенты в наибольшей степени соответствуют требованиям, предъявляемым к визуальным тест-системам.
1.2 Способы иммобилизации аналитических реагентов
1.2.1 Сорбция органических реагентов из полярных апротонных и протонных растворителей
Этот способ применяется наиболее часто для иммобилизации реагентов как в статических, так и в динамических условиях [18,19]. Для закрепления аналитического реагента на матрице используют ряд приемов. Один из них, синтетический, представляет собой, так называемую ковалентную прививку модифицирующего реагента [15]. Другим приемом является импрегнирование, или пропитка матрицы раствором модификатора [16]. Наиболее удобный способ заключается в иммобилизации, или закреплении, на поверхности носителя реагента-модификатора посредством адсорбции, электростатического взаимодействия, образования водородных связей или других видов взаимодействий.
Основным преимуществом модифицированных сорбентов, созданных путем ковалентной прививки реагентов, является их химическая и механическая устойчивость. К недостаткам следует отнести сложность и трудоемкость процессов модификации и регенерации таких систем.
Не столь трудоемким является способ импрегнирования сорбентов аналитическими реагентами. Однако получаемые сорбенты малопригодны для работы в динамических условиях, отличаются низкой стабильностью и соответственно, не обеспечивают достаточной воспроизводимости аналитических результатов.
В настоящее время существует большой ассортимент сорбентов с иммобилизованными на их поверхности аналитическими реагентами [17]. Они обладают химической и механической устойчивостью, легко модифицируются и регенерируются. Такие сорбенты в наибольшей степени соответствуют требованиям, предъявляемым к визуальным тест-системам.
1.2.2 Сорбция органических реагентов из неполярных апротонных растворителей и их смесей
Для модификации силикагеля солями четвертичных аммониевых оснований [26] его перемешивали в течение 1 ч с гексановым раствором реагента и затем высушивали при 60°С на протяжении 2 ч.
Статическую модификацию силикагеля ди(2-этилгексил)-фосфорной кислотой (DEEPА) [8] проводили, перемешивая предварительно высушенный при 160°С сорбент в течение 2 ч с раствором DEHPA в смеси хлороформ-гептан (70:30). Затем сорбент высушивали на воздухе до полного удаления растворителя.
Аналогичную процедуру применяли для модификации силикагеля азааналогом дибензо-18-краун-6 [26], для чего использовали раствор крауна в смеси гептан - хлороформ (1:1).
1.2.3 Иммобилизация органических реагентов из газовой фазы
Предложен также способ модификации сорбентов обработкой их в высокочастотной низкотемпературной плазме [27] в присутствии паров органических соединений. В качестве сорбента использовали полисорб-1, а в качестве модификаторов — пропаргиловый спирт, аллиламин и акриловую кислоту. Длительность обработки составляла 30 мин, после чего сорбенты дважды декантировали в метаноле и высушивали на воздухе.