Синтез сорбента нековалентно-модифицированного арсеназо I. Сорбционное извлечения Cu (II) из хлоридных растворов (стр. 3 из 3)
Рассчитывали степень извлечения (формула 1) и строили зависимость в координатах: степень извлечения (R, %) – кислотность среды (pH) (рисунок 4).
Из данного рисунка следует, что максимальная степень извлечения арсеназо I (80%), наблюдается для сорбента, обработанного ПГМГ ГХ при рН 3 – 4. Для сорбентов обработанных, ПДДГ и ПГМГ Ф, степень извлечения при рН 2 – 3 составила 50 и 20 % соответственно. В сильнокислой области и при переходе в область нейтрального pH степень извлечения монотонно убывает.
(1) – ПГМГ ГХ; (2) – ПДДГ; (3) – ПГМГ Ф; С(ПГ) = 0,1 г/л; С(арсеназо I)=1 г/л; mc=0,1г; t=15 мин
Рисунок 4 – Зависимость степени сорбционного извлечения арсеназо I кремнеземом, модифицированным ПГ, от кислотности среды
2.4 Изотермы сорбции арсеназо Iна кремнеземах, модифицированных различными полигуанидинами
В экспериментально определенных оптимальных условиях строили изотермы сорбции арсеназо I на сорбентах, модифицированных полигуанидинами (ПГ) (рисунок 5,6). Время установления сорбционного равновесия во всех случаях не превышало 15 минут. Сорбционную емкость рассчитывали по формуле 2.
Из приведенных изотерм сорбции (рисунок 5), видно, что при равной концентрации всех полигуанидинов (0,1 г/л), которыми обрабатывали сорбенты, сорбционная емкость различается. И составляет для сорбента, обработанного ПГМГ ГХ – 2,5 мкмоль/г; ПДДГ – 1,7 мкмоль/г; ПГМГ Ф – 0,6 мкмоль/г. Скорее всего это связанно с тем, что в различных полигуанидинах, содержится различное количество олигомеров, которые прочно закрепляются на поверхности кремнезема. И при этом эти олигомеры занимают не всю поверхность сорбента.
(1) – ПГМГ ГХ; (2) – ПДДГ; (3) – ПГМГ Ф; С(ПГ) = 0,1 г/л; mc=0,1 г; t=15 мин; (1) – рН 3-4; (2), (3) – рН 2 - 3
Рисунок 5 - Изотерма сорбции арсеназо Iкремнеземом, модифицированным ПГ
Как видно из ниже приведенного рисунка, при концентрации полигуанидинов 1 г/л, сорбционная емкость трех сорбентов практически одинакова и составляет 7 мкмоль/л. Вероятнее всего, это свидетельствует о том, что при данной концентрации полимеров, в растворах содержится достаточное количество олигомеров, прочно удерживаемых на сорбенте, и при этом они занимают всю поверхность сорбента.
Так же было установлено, что при пропускании через кремнезем, модифицированный арсеназо I, 25 мл раствора хлорида натрия (С = 10 г/л) либо 1 М раствора хлороводородной кислоты, органический реагент в незначительной степени десорбировался с поверхности кремнезема. Таким образом, при подборе оптимальных условий данный модифицированный сорбент можно использовать и в сильнокислых областях.
(1) – ПГМГ; (2) – ПДДГ; (3) – ПГМГ Ф; С(ПГ) = 1 г/л; mc=0,1г; t=15 мин; (1) – рН 3-4; (2), (3) – рН 2 - 3
Рисунок 6 - Изотерма сорбции арсеназо I кремнеземом, модифицированным ПГ
2.5 Влияние кислотности среды на степень сорбционного извлечения меди (II)
С целью определения оптимальной кислотности среды для максимального извлечения Cu (II) в ряд мерных пробирок с притертыми пробками вносили 1 мл раствора (СCu (II)= 5 мкг/мл), добавляли HCl или NaOH для создания необходимой кислотности и дистиллированную воду до объема 10 мл. Кислотность среды варьировали от рН 2 до pH 7. Далее проводили операции по методике, указанной в разделе 2.2.2. Рассчитывали степень извлечения и строили зависимость в координатах: степень извлечения (R, %) – кислотность среды (pH) (рисунок 7).
mc=0,1г; t=15 мин; С(Сu (II))= 5 мкг/мл
Рисунок 7 – Зависимость степени сорбционного извлечения меди (II) кремнеземом, модифицированным арсеназо I, от кислотности среды
Из данного рисунка видно, что оптимальный диапазон извлечения меди (93-95%) pH 4,3 – 4,9.
2.6 Изотерма сорбции меди (II) сорбентом, модифицированным арсеназо I, из хлоридных растворов
Важной количественной характеристикой сорбента является сорбционная ёмкость. Она характеризует максимально возможное количество ионов металла, которое сорбент способен извлекать из раствора в оптимальных условиях.
В экспериментально определенных оптимальных условиях построена изотерма сорбции (рисунок 8). Время установления сорбционного равновесия не превышало 15 минут.
mc=0,1г; t=15 мин; рН 4,5-5,0
Рисунок 8 – Изотерма сорбции меди (II) сорбентом из хлоридных растворов
Из горизонтального участка изотермы определена сорбционная емкость сорбента, которая составляет 0,025 ммоль/г.
ВЫВОДЫ
1. Проведен анализ литературных данных по способам модифицированния кремнезема и сорбционным свойствам таких сорбентов.
2. Исследовано влияние природы и концентрации полигуанидинов на сорбционные характеристики сорбента.
3. Определены оптимальные условия для максимального извлечения арсеназо I, кремнеземами, модифицированными полигуанидинами. Время установления сорбционного равновесия составило 15 мин; оптимальный диапазон pH для сорбента, модифицированного полигексаметиленгуанидин гидрохлоридом (ПГМГ ГХ) составил 3 – 4, для поли-(4,9-диоксадодекан-1,12-гуанидин) хлорида (ПДДГ) и полигексаметиленгуанидин фосфата (ПГМГ Ф) – 2-3.
4. Построены изотермы сорбции арсеназо I на кремнеземах, обработанных различными растворами полигуанидинов с концентрациями 0,1 и 1 г/л. Исходя из горизонтальных участков изотерм, определены сорбционные емкости, при концентрации растворов полигуанидинов 0,1 г/л они составили соответственно 2,5; 1,7; 0,6 мкмоль/г для ПГМГ ГХ, ПДДГ и ПГМГ Ф. Для сорбентов, обработанных растворами полигуанидинов с концентрацией 1 г/л сорбционная емкость примерно одинакова и составила 7 мкмоль/г.
5. Определены оптимальные условия для сорбционного концентрирования Cu (II) их хлоридных растворов кремнеземом последовательно модифицированным полигексаметиленгуанидин гидрохлоридом и арсеназо I. Время установления сорбционного равновесия составило 15 мин, максимальное извлечение меди (93 – 95%) достигается в диапазоне pH 4,3 – 4,9.
6. Построена изотерма сорбции Cu (II) из хлоридных растворов сорбентом нековалентно-модифицированным арсеназо I. Из горизонтального участка изотермы определена емкость сорбента по отношению к меди (II) и составляет 0,025 ммоль/г.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Зайцев, В.Н. Химически модифицированные кремнеземы/ В.Н.Зайцев. – Киев: Киевский университет, 2005. − 240 с.
2. Подчайнова, В.Н. Аналитическая химия элементов. Медь/ В.Н. Подчайнова, Л.Н. Симонова. – М.: Наука, 1990.— 279 с.
3. Золотов, Ю.А. Сорбционное концентрирование микрокомпонентов для целей химического анализа / Ю.А.Золотов, Г.И.Цизин, Е.И.Моросанова, С.Г.Дмитриенко// Успехи химии. – 2005. – Т.74, № 1. – С. 41–66.
4. Айлер, Р. Химия кремнезема: пер.с англ./ Р.Айлер. – М.: Мир, 1982.Ч.2. – 712 с.
5. Потапова, Н.О. Силикагели, химически модифицированные аминосоединениями/ Н.О.Потапова, А.С.Гурова, В.Е.Шредер. – Томск: ТГТУ, 2008. – С.74 – 76.
6. Jal, P.K. Chemical modification of silica by immobilization of functional groups for extractive concentration of metal ions/ P.K.Jal, S.Patel, B.K.Mishra // Talanta. – 2004. – Vol.62. – P. 1005–1028.
7. Лосев, С.С. Применение природного кремнезема – диатомита Celite 545 для количественного определения ионов Со2+/ С.С.Лосев // Вестник УжНУ. Серия химия. – 2009. – вып. 22 – С.118-122.
8. Nahhal, I.M. Synthesis, characterization and applications of immobilized iminodiacetic acid-modified silica/ I.M.Nahhal, F.R.Zaggout, M.A.Nassar // J. Sol-Gel Sci. Techn. – 2003. – Vol.28. – P.255–265.
9. Лисичкин, Г.В. Химия привитых поверхностных соединений/ Г.В.Лисичкина, А.Ю.Фадеев, А.А.Сердан, П.Н.Нестеренко, П.Г.Мингалев,
Д.Б.Фурман. — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. – 592 с.
10. Саввин, С.Б. Органические реагенты группы арсеназо III/ С.Б.Саввин. – М.: Атомиздат, 1971. – 352 с.
11. Нижник, Т.Ю. Полигуанидины как реагенты комплексного действия/ Т.Ю.Нижник, И.М.Астрелин, Н.М.Толстопалова. – Киев: Киевский политехнический институт, 2007. – 42 с.