- весы аналитические Mettler Toledo XP 205 DR;

- рН meter s20 Mettler Toledo;

- анализатор влажности галогенный Mettler Toledo HR 83;

- спектрометр PerkinElmer Lambda 950;

- перистальтический насос MasterFlex L/S;

- секундомер;

- NaCl, ч.;

- NaOH, ч.д.а.;

- натрий додецилсульфат, ГСО8049-94 (фиксанал);

- натрий углекислый, ч.;

- натрий сернокислый, ч.д.а.;

- бромфеноловый синий (индикатор), ч;

- хлороформ, х.ч.;

- вода дистиллированная;

- вода деионизированная;

- хлороводородная кислота (ρ = 1,19 г/см3), ос.ч.;

- силохром С-120;

- CuCl2 ´2H2O, ч.;

- арсеназо I, ч.д.а.;

- полигексаметиленгуанидин гидрохлорид (ПГМГ ГХ), ч.;

- поли-(4,9-диоксадодекан-1,12-гуанидин) хлорида (ПДДГ) – 52,4%-водный раствор;

- полигексаметиленгуанидин фосфат (ПГМГ Ф) – 52,4%-водный раствор;

- пипетки емкостью 1, 5, 10 мл;

- бюретка емкостью 25 мл;

- колбы емкостью 25, 50 и 100 мл;

- мерные стаканы емкостью 50 и 100 мл;

- фильтровальная бумага;

- воронки.

Исходные растворы ПГМГ ГХ готовили из навески сухого препарата ПГМГ растворением в дистиллированной воде.

Исходные растворы ПДДГ готовили из навески 52,4%-ого водного раствора ПДДГ растворением в дистиллированной воде.

Исходные растворы ПГМГ Ф готовили растворением его водного раствора в дистиллированной воде.

Исходный растворы CuCl2, готовили растворением точной навески соответствующей соли в хлороводородной кислоте. Растворы с меньшими концентрациями металла готовили разбавлением исходного раствора хлороводородной кислотой.

Сорбент силохром С-120 фракция 0,1-0,2 мм, удельная поверхность 120 м2/г, диаметр пор 45 нм.

2.2 Методика эксперимента

2.2.1 Методика синтеза сорбента

Сорбенты получали методом последовательного закрепления на поверхности силохрома С-120 полигексаметиленгуанидин гидрохлорида (ПГМГ ГХ) с концентрациями 0,1 и 1 г/л и органического реагента арсеназо I (рисунок 3).

Таким же методом были получены сорбенты с закрепленными на поверхности поли-(4,9-диоксадодекан-1,12-гуанидин) хлорида (ПДДГ), полигексаметиленгуанидин фосфата (ПГМГ Ф) и органического реагента арсеназо I.

Навеску силохрома С-120 (10 г) обрабатывали раствором щелочи рН 9-10 для активации поверхности (образование силанольных групп). Далее сорбент промывали дистиллированной водой до рН 7 раствора. С помощью перистальтического насоса MasterFlex L/S добавляли раствор полигуанидина (С = 0,1 г/л и 1 г/л). Концентрацию растворов гуанидинов до и после сорбции контролировали титриметрически с использованием додецилсульфата натрия и бромфенолового синего [12]. Сорбенты, модифицированные различными полигуанидинами (ПГ), промывали водой и высушивали в сушильном шкафу при 600С.

Рисунок 3 – Схематическое изображение модифицированного кремнезема

Для исследования сорбционной способности сорбента, обработанного полигуанидином, по отношению к реагенту арсеназо I в статическом режиме в градуированную пробирку с притертой пробкой вводили необходимое количество раствора арсеназо I. Затем добавляли HCl или NaOH для создания необходимой кислотности и доводили объем до 10 мл. pH контролировали на рН-метре s20 Mettler Toledo. Вносили 0,1 г сорбента и встряхивали в течение 15 минут. Раствор отделяли от сорбента фильтрованием. Контроль за распределением органического реагента осуществляли по анализу водной фазы спектроскопически (λ=502 нм) на спектрометре PerkinElmer Lambda 950.

Степень извлечения (R, %) исследуемого реагента рассчитывали по формуле 1.

,(1)

где С1 – концентрация арсеназо I до сорбции (мкг/мл), С2 – концентрация после сорбции (мкг/мл), R – процентное извлечение.

Сорбционную ёмкость сорбента по отношению к органическому реагенту рассчитывали по формуле 2.

,(2)

где С1 – концентрация арсеназо I до сорбции (моль/л), С2 – концентрация после сорбции (ммоль/л), mc – масса сорбента (г), V – объем аликвоты (л).

2.2.2 Методика сорбционного концентрирования меди (II) с использованием кремнезема, нековалентно-модифицированного арсеназо I

Для исследования сорбционной способности сорбента, модифицированного арсеназо I, по отношению к ионам меди (II) в статическом режиме в градуированную пробирку с притертой пробкой вводили необходимое количество раствора хлорида меди (II). Затем добавляли HCl или NaOH для создания необходимой кислотности и доводили объем до 10 мл. pH растворов контролировали на рН-метре s20 Mettler Toledo. Вносили 0,1 г сорбента и встряхивали в течение 15 минут. Раствор отделяли от сорбента фильтрованием. Контроль за распределением металла осуществляли по анализу водной фазы атомно-эмиссионным методом на атомно-эмиссионном спектрометре с индуктивно связанной плазмой iCAP – 6500 фирмы Themo Scientific Corp и на атомно-абсорбционном спектрометре «МГА-915».

Степень извлечения (R, %) исследуемого металла рассчитывали по формуле 1, а сорбционную ёмкость сорбента, модифицированного арсеназо I, по отношению к раствору хлорида меди – по формуле 2.

2.3 Влияние кислотности среды на степень сорбционного извлечения арсеназо I

С целью определения оптимальной кислотности среды для максимального извлечения арсеназо I в ряд мерных пробирок с притертыми пробками вносили 0,5 мл раствора арсеназо I (Сарсеназо I = 1 г/л). Далее проводили операции по методике, указанной в разделе 2.2.1. Кислотность среды варьировали от рН 1,5 до pH 7.

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 I на 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.