CS259488B1 - Způsob sorpce a desorpce iontů kovů - Google Patents

Abstract

Způsob sorpce' a desorpce spočívá v tom, že se látka obsahující ionty kovů uvede do kontaktu v koloně nebo vsádkově s asociatem chelatačního činidla s oniovou bází, které jsou ve vzájemném molárním poměru 1:1 až 5, přičemž chelatační činidlo obsahuje kyselý vodík v molekule zastoupení prostřednictvím skupin -CH., -N< cooH COOH' OH OH AfOOH. NO, -SH, HJ, popřípadě se látka obsahující ionty kovů ve formě roztoku uvede do kontaktu s aso ­ ciatem chelatačního činidla s oniovou bází a nosičem obsahujícím kyselý vodík, zastou ­ pený prostřednictvím skupin -OH, -ΟΗ,ΟΗ, =CHOH, -COOH, -CONH, SiOH, HJ, přičemž na 1 až 9 hmot. dílů asociatu připadá 90 až 99 hmot. dílů nosiče, eluce kovových iontů se provádí vodným roztokem kyselin nebo organickým rozpouštědlem, popřípadě s přídavkem kyseliny.

Description

Vynález se týká zpsůobu sorpce a desorpce iontů kovů.

V odborné literatuře je popsána celá řada způsobů koncentrace a zpětného uvolnění iontů kovů isolovaných z vodných roztoků.

Splnit obě funkce současně vyhovujícím způsobem je velmi obtížný úkol, o který se pokoušelo mnoho autorů na nejrůznějších materiálech. Tak ria klasických iontoměničích (F. Tera,

R. R. Huch. Morrison, Anal. chem. 37 /1965/ 358) je zkoncentrování neselektivní, protože se současně sorbují alkalické kovy a kovy žíravých zemin. Tuto závadu obcházejí selektivní iontoměniče>(A. Sáto, T. Oikawa, Saitoh, Bunseki Kagaku - Japan. anal. 24 /1975/ 584), avšak eluce je pro obě skupiny měničů málo účinná a vede k velkým objemům eluátu. Zakotvení organického činidla na anexu dává dobré sorpční výsledky s výbornou kapacitou, avšak eluce je dosaženo pouze značným množstvím koncentrovaných kyselin (Taraka, Talanta 23 /1976/ 489).

Uvedeným závadám v eluci se předchází adsorpční chromatografií, kde na nosiči je zakotveno organické chelátotvorné činidlo. Jako nosiče těchto činidel jsou voleny např.: celulóza (A. J. Baumann Η. H. Westall-Weliky, Anal. Chem. 39 /1967/ 932), silikagel (J. M. Hill,

J. Chromatogr. 76 /1973/ 455), aktivní uhlí, kysličník hlinitý apod. Tato skupina koncentračních činidel má tu nevýhodu, že zakotvení na nosiči není dostatečné a činidlo se dá vymýt již při sorpci. Kromě toho tato činidla mají malou sorpční kapacitu. Dalším společným nedostat kem je jejich nedostatečná čistota vůči těžkým kovům, takže výsledky jsou zatíženy velkou hodnotou slepého pokusu.

Uvedené nevýhody odstraňuje způsob sorpce a desorpce iontů kovů podle vynálezu, který spočívá v tom, že se látka obsahující ionty kovů uvede do kontaktu v koloně nebo vsádkově s asociatem chelatačního činidla s oniovou bázi, které jsou ve vzájemném molárním p'Směru 1:1 až 5, přičemž chelatační činidlo obsahuje kyselý vodík v molekule zastoupený prostřednictvím skupin

OH OH

- CH₂, -N^COOH' l^COOH, \ NO, -SH, HJ, popřípadě se látka obsahující ionty kovů ve formě roztoku uvede do kontaktu s asociatem chelatačního činidla s oniovou bází a nosičem obsahujícím kyselý vodík, zastoupený prostřednictvím skupin -OH, -CH₂-QH, =CHOH, -COOH, -CONH, SiOH, HJ, přičemž na 1 až 9 hmot. dílů asociatu připadá 90 až 99 hmot. dílů nosiče, eluce kovových iontů se provádí vodným roztokem kyselin nebo organickým rozpouštědlem, popřípadě s přídavkem kyseliny. Oniové báze jsou kvartem! amoniové, pyridiniové, imidazoliniové, tetrafenylarsoniové, tetrafenylfosfoniové, trialkylfosflnoxidové, difenylquanidinové, trifenyltetrazoliové a nitroniové báze. Funkci nosiče mohou zastávat hlinitokřemičitany, oxid hlinitý, kyselina křemičitá, polykřemičitany, skelný prach, pórovité sklo, aktivní uhlí, deriváty celulózy, dextrosa, polyakrylamid, hydroxyalkylmetakrylát nebo agarosa.

Výhodou tohoto způsobu je, že variací všech tří složek sorbentu lze měnit selektivitu sorbentu fixací jednotlivých kovů a jeho sorpční kapacitu. Oproti běžně zavedeným sorbentům má pak tu zvláštní výhodu, že kromě obvyklé eluce ve vodně kyselém prostředí s obvyklými parametry je možno dosáhnout neobyčejně účinné desorpce (eluce) organickým rozpouštědlem jako takovým nebo rozpouštědlem okyseleným. Při použití hořlavých rozpouštědel je možné pak provést analýzu plamenovou nebo elektrotermální atomizací. Při použití nehořlavých rozpouštědel je pak možné provést reextrakci do vodně kyselého prostředí s event. dalším zkoncentrováním.

Způsob podle vynálezu je dokumentován na následujících příkladech.

Přikladl

Analýza přírodních vod

K analýze byl použit sorbent připravený z 1 g 2,,3,5-trifenyltetrazolium chloridu a 0,26 g difenylthiokarbazonu a 20 g hlinitokřemičitanu sodného. 0,5 g tohoto sorbentu se nechá cca 2 h v kontaktu s redestilovanou vodou upravenou přídavkem trietanolaminu na pH 9. Poté se sorbent vpraví do kolonky, o vnitřním průměru 9 mm a výšce 60 mm. Pak se přes kolonku nechá shora překapávat analyzovaný vzorek přírodní vody (za využití hydrostatického rozdílu tlaku cca 500 až 1 000 mm, což je realizováno spojovací trubičkou z umělé hmoty mezi lahví se vzorkem a kolonkou), která je rovněž přídavkem trietanolaminu upravena na pH 8,5 až 9. Za dobu 8 až 9 hodin překape cca 800 až 1 000 ml vzorku. Po ukončené sorpci se změří objem vody proteklé kolonkou. Kolonka se uvolní z aparatury a provede desorpce (eluce) například tím, že se jí nechá prokapat rozpouštědlo, které je okyseleno konc. kys. chlorovodíkovou, např. dimetylformamid. Eluce je neobyčejně účinná, takže projitím 1 až 2 ml kyselého rozpouštědla se dosáhne úplného odstraněni chelatační náplně. Získaný vyextrahovaný roztok se pak doplní elučním rozpouštědlem na žádoucí odměřený objem např. 5 až 10 ml a jako takový se přímo použije ke spalování v hořáku při plamenové atomové absorpční spektrofotometrii. Tímto způsobem se stanoví až submikrogramová množství těžkých kovů v 1 litru vody jako jsou: Cu, Pb, Cd, Zn, Fe, Mn,

Ni, Co a podobně.

Příklad 2

Selektivní separace kovů z roztoků solí

0,5 g sorbentního přípravku použitého v příkladu 1 se nechá máčet v octanovém pufru o o pH 4 cca 2 hodiny. Pak se vpraví do kolonky, kterou se nechá protékat analyzovaný roztok alkalické nebo amonné soli. Ten byl připraven tak, že se 5,000 g soli rozpustilo ve 100 ml redestilované vody a upravilo octanovým pufrem na pH 4. Zadrží se ionty Cu a Fe, které se z kolony velice účinně eluují 1 až 2 ml chloridu uhličitého. Pak se provede reextrakce takto: k eluátu se přidají 2 ml 1 molární kys. solné a roztřepe se. Oddělí se spodní vodná fáze a znovu se opakuje reextrakce. Spojené filtráty se doplní na žádaný objem např. 5 až 10 ml.

Vodný roztok se pak analyzuje podle běžného postupu plamenovou atomovou absorpční spektrofotometrií. Potom se provede stanovení dalších kovových iontů Ca, Sr, Ba takto: kolonkou proteklý eluent, zbavený předtím iontů Cu a Fe, se upraví hydroxidem sodným na pH 11 a nechá se protéci další novou kolonkou téhož složení náplně jak je shora uvedeno, avšak loužením sorbentu v alkalickém roztoku je náplň upravena na pH 11. Zadrží se ionty Ca, Sr, Ba. Jejich eluci je možno provésti jednomolární kyselinou solnou. Načež se stanoví například plamenovou atomovou spektroskopií.

Příklad 3

Příprava deionizované vody

Do frity hustota S 1 a objemu 200 ml, která je opatřena na stonku uzavřeným kohoutem, se vpraví 50 g silikagelu pro chromatografii a 100 ml acetonu p.a. a pozvolným občasným zamícháním tyčinkou se vypudí vzduch a voda z pórů. Otevřením kohoutu odkape přebytečný aceton a na silikagelovou vrstvu se postupně vpravuje acetonový roztok dithiozonátu cetyltrimetylamonia, který byl připraven takto:. 0,25 g dithizonu a 1,1 g cetyltrimétylamonium bromidu se vytřepe 20 ml 25% hydroxidu sodného p.a. a 100 ml acetonu p.a. Po pozvolném projití asociátu fritou se barevná vrstva silikagelu ostře odsaje, promyje redestilovanou či deionizovanou vodou do ztráty barevnosti filtrátu. Pak se vysuší a výrobek slouží jako náplň do kolony pro přípravu deionizované vódy. Postup přípravy deionizované vody spočívá v tom, že kolonou o průměru 30 mm a výšky 250 mm zvolna protéká destilovaná voda. Filtrát je prost všech těžkých kovů, jejichž obsah je prakticky nezjistitelný ani nejcitlivějšími analytickými metodami jako je např. elektrotermální atomizace a podobně.

Přikládá

Příprava velmi čistých chemikálií prostých kovových příměsí a) ve vodě nerozpustných i

Příkladem mohou být nosiče anorganického i organického původu jako je např. karborafin, sklo, celulóza, organické gely a podobně. Podobně by se však daly připravit o stejné čistotě i materiály, které jako nosiče neslouží, například v kyselinách a v acetonu nerozpustné chemikálie jako síran barnatý, oxid titaničitý a podobně. Postupuje se stejně jako u přípravku pro deionizovanou vodu, avšak poté, kdy barevná vrstva materiálu, například silikagelu se na fritě ostře odsaje, následuje promývání okyseleným acetonem (aceton + konc. HC1 =10+1). Tím vymizí zabarvení silikagelové vrstvy i zabarvení filtrátu. Nakonec se promyje prostým neutrálním acetonem do ztráty kyselosti a materiál se vysuší. Získaný silikagel neobsahuje kovy a může eventuálně sloužit jako výchozí materiál pro velice čisté sklo v optoelektronice.

b) ve vodě rozpustných

Příkladem je 25% roztok chloridu sodného p.a., který je upraven trietanolaminem na pH 8,5 až 9 a který prochází náplní kolony připravené podle postupu pro přípravu deionizované vody (viz příklad 3). Prošlý roztok chloridu sodného neobsahuje žádné těžké kovy zjistitelné i velmi citlivými spektrálními metodami. Roztok se vysráží stejným objemem acetonu p.a., odsaje se a vysuší.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Způsob sorpce a desorpoe iontů kovů, vyznačující se tím, že se látka obsahující ionty kovů uvede do kontaktu v koloně nebo vsádkově s asociatem ohelatačního činidla s oniovou bází, které jsou ve vzájemném molárním poměru 1:1 až 5, přičemž chelatační činidlo obsahuje kyselý vodík v molekule zastoupený prostřednictvím skupin