SU1437776A1

SU1437776A1 - Сорбент дл извлечени ионов переходных металлов из растворов и хроматографии

Info

Publication number: SU1437776A1
Application number: SU874236384A
Authority: SU
Inventors: Ирина Борисовна Юферова; Валентина Ивановна Фадеева; Татьяна Ивановна Тихомирова; Геннадий Владимирович Кудрявцев; Георгий Васильевич Лисичкин
Original assignee: МГУ им.М.В.Ломоносова
Priority date: 1987-04-28
Filing date: 1987-04-28
Publication date: 1988-11-15

Abstract

Изобретение относитс к области получени сорбентов. Синтезирован сорбент - кремнезем, химически моди- фицированньй группами амидоксима -(CH)nC(NH)NHOH, где п 2,3. Сорбент может быть использован дл извлечени ионов переходных металлов из водных растворов с высокими значени ми коэффициентов концентрировани 10. Сорбент может быть использован дл хроматографического разделени ванади , молибдена и вольфрама, а также дл их отделени от сопутствую- щих ионов металлов. Сорбент обладает высокой селективностью. 5 табл. S

Description

(Л

с

4

СО

ч |

ф

Изобретение относитс к синтезу : сорбентов и может быть использовано дл получени сорбентов дл извлечени ионов переходных металлов из водных растворов и их разделени методом хроматографии. . Цель изобрете1-ш - повьппение селективности сорбента.

Сорбент представл ет собой крем- незем, содержащий привитые к поверхности группы амидоксима формулы

-(CH,j)C(NH)NHOHj

где п 2,3..Сорбци ванади (V), вольфрама - : (VI) и молибдена (VI) на кремнеземе,, ;модифицированном группами гидроксамо I вой кислоты (концентраци металла . |п., масса сорбента 0,1 г, объем ipacTBOpa 10 мл), приведена в табл. 1. Значени коэффициентов селективности (отношение коэффициентов распределени ) hpH сорбции ионов звана- ди (V)5 молибдена (VI) и йольфрама (VI) на гидроксамовом и амидоксимном сорбентах на основе кремнезема при различной кислотности раствора, приведены в табл. 2,

Синтез сорбента осуществл ли по методике, описанной дл кремнезема с привитыми группами гидроксамовой кислоты, за исключением того, что иа первой стадии синтеза вместо не- Л-ил 3-трихлорсилилпропионата использовали З-цианопропилтрихлорсилан или 2-цианоэтилметилдихлорсилан..

. П р -и м е р 1. К 50 г кремнезема марки Сштохром С-80 (удельна по- верхность 80 ) прибавл ют 150 мл: раствора 5,4 г 3-цнанопропилтрихлор- силана (2-цианоэтилметилдихлорсилана -В толуоле, смесь нагревают при перемешивании на вод ной бане при -90 С в течение 6 ч, удал ют толуол в вакууме . Полученньй порошок нагревают на вод ной бане в течение 4ч.

Раствор ют 8,34 г сол нокислого

гидроксиламина в 50 мл этилового спирта и быстро прибавл ют раствор 4,8 г гидроксида натри в 4 мл воды. Хлорид натри отфильтровывают, фильтрат , представл ющий собой раствор гидроксиламина в спирте с рН 8, прибавл ют к полученному порошку и нагревают полученную смесь при в течение 15 ч. Полученный сорбент промыQ

5

0 5 0

5

0 д

0

г вают этанолом, дистиллированной водой и сушат на воздухе.

Результаты потен1диометричес кого титровани полученного сорбента кис- Лотой указывают на наличие на его поверхности 2,2,групп/нм, что соответствует значению полной сорбционной емкости 0,3 М1 оль/г.

Пример 2.В услови х примера 1 используют 10 г 3-цианопропилтри- хлорсилана (2-цианопропилметилдихлор- силана). Количество привитых амидо- ксимных групп по результатам потен- циометрического титровани 3,9 групп/нм, что соответствует полной сорбционной емкости 0,33 ммоль/г.

Пример 3. В услови х примера 1 используют 2,1 г 3-цианопропилтри- хлорсилана (2-цианоэтилметш1дихлорси- лана), Количество привитых амидоксим- ных групп 1,1 грулп/нм, полна сорб- ционна емкость 0,15 ммопъ/г,

Пример 4. В услови х примера 1 используют 10.г силикагел марки КСК-2 (удельна поверхность 275 ) и 4 г 3-цианопропш1трйхлор- силана (2-цианоэтилметилдихлорсилана), Количество привитых амидоксимных групп 2,3 групп/нм, что соответствует зн ачению полной сорбционной емкости 1 ммоль/г.

П р и м е р 5. Исследование сорбента методом электронной спектроскопии показало наличие в спектрах образцов, обработанных растворами ванади (V) при рН 2 и меди (II) при рН 6, характб рлстических полос поглощени при 475 и 600 нм соответственно , что указывает на образование на поверхности групп амидоксима.

Пример 6. Данные по вли нию продолжительности контакта фаз (при перемешивании на механическом вибраторе ) на полноту извлечени микроколичеств ионов ванади и молибдена из раствора представлены в табл. 3, из которой видно, что продолжительность установлени сорбционного равновеси не превьшает 10 мин. С увеличением интенсивности перемешивани скорость сорб1щи возрастает.

Зависимость степени извлечени ванади (V) при рН 2,1 и молибдена (VI) при рН 1,5-из раствора амидок- симным сорбентом от продолжительности контакта фаз (масса сорбента 0,1 г, объем раствора 10 мл), приведена в табл. 3.

3143

Пример 7. Сорбционные свойства синтезированного сорбента изучены на примере сорбции ионов ванади (V), молибдена (VI), вольфрама (VI), железа (III), меди (II), рени (VII). Дл этого в мерные пробирки емкостью 25 мл помещают раствор, содержащий 40-100 мкг иона металла.

растворы сол ной кислоты или гидрокси-ю 0,2-0,4 г сорбента, промывают

да натри дл создани необходимой кислотности, раствора хлорида натри дл поддержани посто нной ионной силы, равной 1, и разбавл ют раствор до 10 мл водой, В пробирки внос т 0,1 сорбента и встр хивают в течение 30 мин на механическом вибраторе при комнатной температуре. Затем сорбент отфильтровывают и измер ют равновесное значение рН на потенциометре рН 340. Контроль за распределением ионов металлов провод т по вод ной, фазе спектрофотометрическим методом: ванади - по реакции с ксилеисшовым оранжевым, молибдена - с тиоцианатом кали в присутствии аскорбиновой кислоты, вольфрама - по реакции с пирокатехиновым фиолетовым или с тиоцианатом кали в присутствии хлорида титана (III), железа - по реакции JC сульфосапициповой кислотой меди - по реакции с ПАН, рени - по реакции с тиоцианатом кали в присутствии хлорида олова (II). Содержание ионов

металлов в фазе сорбента рассчитьша- g ванадий - с 50 до 230, пары вольфрам- ванадий - с 50 до 1СР-10 . Это поз40

ЛИ по разности мелду исходной и равновесной концентраций в водной фазе,

Зависимость сорбции микроколичеств ионов металлов,от кислотности раствора на кремнеземе с химически привитыми молекулами амидоксима (кон- . центраци ионов металла , масса сорбента 0,1 г, объем раствора 10 мп) приведена в табл.4.

Пример 8. В динамических ус- 45 отношении 1:10 лови к осуществл ют концентрирование ванади (V), молибдена (VI) и вольфрама (VI). Дл этого в хроматографическую колонку помещают 0,3 г copi6eH- та.промьшают 20 мл раствора сол ной gg кислоты с рН 2,5 и пропускают 10- 500 мл раствора, содержащего 40 мкг металла при рН 2,5 со скоростью 1 мл/мин. Сорбированный металл затем десорбируют: ванадий - 5 мл 2М раствора сол ной кислоты, молибден и вольфрам - 5 мл 0,25 М раствора тартрата натри . С увеличением объема анализируемого раствора коэффициент концентвоп ет использовать предлагаемый сорбент дл разделени указанных, ионов металлов при их соотношении до 1:100. На известном сорбенте разделение молибдена и вольфрама невоз. можно даже при соотношении 1:1, отделение ванади от молибдена и фоль- фрама осуществл етс только при со55

Фо. рмула изобретени

Сорбент дл извлечени ионов переходных металлов из растворов и хроматографии на основе кремнезема с привитыми оксимньп ш группами, отличающийс тем, ч,го, с целью повьщ1ени селективности сорбента, он содержит привитые амидокси- ма формулы

-(CH)f,C(NH)NHOH, где п 2,3.

рировани линейно возрастает до значени 102

Пример 9. Предлагаемый сорбент использован дл хроматографи- ческого разделени ванади , вольфрама и молибдена, а также дл их отделени от сопутствующих ионов металлов.

В хроматографическую колонку помзколонку раствором сол ной кислоты с концентрацией, равной концентрации анализируемого раствора, и пропускают анализируемый раствор со скоростью

1 мл/мин. Сорбированные ванаги , молибден и вольфрам элюируют аналогично примеру 8.

Хроматографические разделени ванади (V),- молибдена (VI) и вольфрама (VI) и их отделение от сопутствующих ионов металлов на кремнеземе с химически привитыми молекула1 а амидок- сима приведены в табл. 5.

Таким образбм, предлагаемш сорбент обладает большей селективностью по отношению к ионам ванади (V), молибдена VI) и вольфрама (VI) по сравнению с известгапч сорбентом на основе кремнезегш с привитой пздроксамовой кислотой. При использовании предлагаемого сорбента коэффициент селективности пары молибден-вольфрам увеличиваетс по сравнению с прототипе с t-2 до 180, пары молибден40

воп ет использовать предлагаемый сорбент дл разделени указанных, ионов металлов при их соотношении до 1:100. На известном сорбенте разделение молибдена и вольфрама невоз. можно даже при соотношении 1:1, отделение ванади от молибдена и фоль- фрама осуществл етс только при со45 отношении 1:10 gg

55

Фо. рмула изобретени

-(CH)f,C(NH)NHOH, где п 2,3.

1437776S

Т a б л и ц a 3

t, мин

Степень извлечени , % ВанадийМолибден

Таблица 4

М , вольфрам

Таблица 5

Claims

Формула изобретения

Сорбент для извлечения ионов переходных металлов из растворов и хроматографии на основе кремнезема с привитыми оксимными группами, отличающийся тем, ч.то, с целью повышения селективности сорбента, он содержит привитые группы амидоксима формулы

-(СН_г) _nC(=NH)NH0H, где η = 2,3.

5 .1437776 ' 6 • _; '.Таблица 1

Кислотность раствора Степень извлечения, % Коэффициент распределения . Мо “ т V Мо | W I V 2М НС1 60 70 12 150 230' 17 1М НС1 75 80 12 230 400 17 0,5М НС1 90 90 12 900 900 17 pH 1,0 92 90 20 1230 900 25 рн 1,5 95 ⁹⁵ 30 1300 1300 43 pH 2,0 95 95 42 1300 1300 70 pH 3,0 95 95 · 91 1300 1300 1150 pH 4,0 90 92 95 900 1100 1300 pH 5,0 75 85 90 230 600 900

Таблица 2

Кислотность раствора

Коэффициент селективности

Кремнезем с привитой гидроксамовой кислотой

Кремнезем с привитым амидоксимом

Mo:W Mo:V W:V. Mo:W Mo:V | W:V 2М НС1’ · 1,5 9 14 - - 1М НС1 1,7 14 24 5,4 8 43 pH 0,5 1 53 53 4 17 64 'pH 0,8 1 45 ³⁵ - 15 20 300 pH 1,0 1,4 48 36 49 26 1230 pH 1,2 1 35 35 182. 43 7900 pH 1,5 1 30 30 25 230 7900 pH.1,6 1 28 28 34 100 1600 PH 1,7 1 25 25 14 53 . 1500 pH 1,8 1 22 22 7 33 100 pH 2,0 1 19 19 1 6,5 75 pH 3,0 . 1 1 1 1 1,5 1,5

'1437776 Т 8 а б л и ц а 3 t, мин Степень извлечения, % Ванадий | Молибден 5 50 70 10 67 72 20 65 72 30 67 72 60 67 77

Таблица 4

Кислотность раствора j------- Степень извлечения, % Коэффициент распределения Кислотность раствора Степень извлечения, 7> Коэффициент распределения 1 2 3 4 5 .6 Ванадий (V) Молибден (VI) pH 0,5 <1 . 1 2М НС1 /Л 1 рн 0,8 4 1 ^1 1М НС1 7 . 8 рн 1,0 <1 л-1 pH 0,5 15 17 pH 1,2 <1 Л-1 pH 0,8 17 20 pH 1,5 <1 -1 pH 1,0 20 25 pH 1,6 5 5 pH 1,2 30 43 pH 1,7 10 11 pH 1,5 70 230 pH 1,8 40 66 pH 1,6 75 500 рн 2,0 50 100 рн 1,7 85 580 pH 3,0 92 1230 pH 1,8 95 1230 pH 4,0 92 1240 pH 2,0 99 7900 pH 5,0 92 1230 pH 3,0 99 7900 pH 6,0 85 400 pH 4,0 97 1900 pH 5,0 70 400 pH 6,0 35 50

/ 1437776

Продолжение табл. 4

1 р-_г 3 4 ±..............L 6 Вольфрам (VI) Железо (III) 2М НС1 1 1 1М НС1 0 0 1М НС1 32 ' 43 pH 1,2 0 0 pH 0,5 40 64 pH .1,95 20 25 pH 0,8 75 300 pH 2,5 ⁵⁶ 128 pH 1,0 ⁹⁰ 1230 рн 3,2 97,5 3900 pH 1,2 99 7900 pH 5,2 97,5 3900 pH 1,5 99 7900 Медь (II) pH 1,8 99 7900 pH 2,0 99 7900 pH 2,5 0 0 pH 3,0 '97 1900 pH 3,8 15 18 pH 4,0 90 I 900 pH 5,3 95 1900 pH 5,0 60 150 pH 6,1 95 1900 pH 6,Ό 20 25 pH 8,1 95 1900 Рений (VI) 1,7М НС1 5 5 0,9М НС1 5 5 pH 1,6 33 50 pH 1,85 40 67 pH 3,2 45 82 pH 4,05 47 89 pH 5,25 45 82

Таблица 5

Сопутствующий ион металла Введено M мкг Введено М_г, мг Соотноше- ние M₁ :Mj Условия разделения Найдено М₁, Кислотность раствора, - PH Объем раствора, мп мкг M_f = вольфрам Си (II) 40 4 1:100 1.5 10 40 4Q 40 1:1000 .1,5 42 39,5 Со (II) 40 40 1:1000 1,5 42 ' 39,5 Ni (II) 40 40 1:1000 1,5 25 40 Fe (III) 40 1 1:25 1,0 ю 40 40 4 - 1:100 1,0 10 40 V (V) 40 1 1:25 0,8 5 39,5 40 4 1:100 0,8 5' ' 37,5 Mo (VI) 40 0,04 •1:1 0,8 10 38,5 40 0,4 1:10 0,8 50 38,0

Μ₁ = молибден

Си (II) 40 40 1:1000 1,5 42 38,0 Со (II). 40 40 1:1000 1,5 42 40,0 Ni (II) 40 40 1:1000 1,5 25 39,5 V (V) 40 0,04 1:1 1,0 5 40,0 40 0,2 1:5 ι,ο 5 40,0 20 2 1:100 1,5 150 18,0 Fe (III) 40 0,4 1:10 1,0 10 40,0 40 4 1:100 ι,ο 10 27,5 = ванадий Си (II) 40 40 1:1000 2,0 42 36,0 Со (II) 40 40 1:1000 2,0 42 39,5 Ni (II) 40 40 1:1000 2,0 25 39,0

ВНИИПИ Заказ 5887/44 Тираж 847_________Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4