Исследование химизма комплексообразования сорбента с ионами меди, железа и цинка

Установление химизма взаимодействия функциональных групп хелатообразующих сорбентов с ионами элементов является существенной частью исследования процессов сорбции. Представление о химизме взаимодействия ионов элементов с ФАГ мономерных органических реагентов складывается из результатов анализа ионного состояния элементов и ФАГ реагентов в ус­ловиях протекания реакции, состава образующегося комплекса, а так же кор­реляционных зависимостей между строением, свойствами сорбентов и анали­тическими параметрами процесса сорбции. Подтверждение полученным дан­ным спектрофотометрическим и потенциометрическим методами может дать применение экспериментальных физических и расчетных методов: ИКС, ЯМР, РСА и др. Однако, в случае исследования ПХС применение многих ме­тодов ограничено гетерогенностью изучаемых систем и полимерной приро­дой сорбентов. Например, не разработаны методы определения состава полихелатов; выводы о составе комплекса делаются на основе сравнения емкости сорбента по одно- и двухвалентным катионам и учета степени вхождения функциональных групп в полимерную матрицу. Надежная интерпретация ИК-спектров полимерных комплексов затрудняется вследствие сильного на­ложения полос матрицы на полосы поглощения, соответствующие колебани­ям связей элементов с ФАГ сорбентов. Изучение полихелатной структуры методом рентгеноструктурного анализа невозможно, так как исследуемые системы являются рентгено-аморфными. Корреляционные зависимости меж­ду строением, свойствами сорбентов и аналитическими параметрами процес­са сорбции можно установить в случае, когда у всех исследуемых сорбентов

структура ФАГ одинакова, а меняются только заместители в структуре реа­гента [18-21]. На комплексообразование в фазе полимера большое влияние оказывают свойства полимерной матрицы, что в значительной степени за­трудняет изучение и описание этих процессов.

Выводы о вероятной структуре хелатного комплекса при отсутствии пря­мых методов складываются из комплекса данных:

1. числа вытесняемых протонов при сорбции иона элемента;

2. ионного состояния элемента в условиях сорбции;

3. рН сорбции;

4. структуры ФАГ сорбента.

Определение числа вытесняемых при сорбции протонов

Определение числа вытесненных при сорбции протонов "n" позволяет ус­тановить факт участия ФАГ в комплексообразовании. Количество протонов определено при обсчете кривых зависимости "степени извлечения элемента -рН", где величина тангенса наклона прямой соответствует числу "n".

Установлено, что при комплексообразовании из ФАГ исследуемого сор­бента вытесняется один протон. Как показали результаты исследований, хемосорбция ионов изучаемых элементов протекает в нейтральной и щелоч­ной средах (рНопт = 6,0 - 10,0), где иминогруппа сорбента полистирол-азо-тиазан-дитион-2,4 депротонизированы, судя по величинам его рКион, что позволяет сделать вывод о том, что протон вытесняется из вышеперечисленных групп. В интервале рНопт сорбции ионы меди, железа и цинка находятся в гидролизованном со­стоянии. Учитывая тот факт, что при сорбции вытесняется только один про­тон водорода, можно предположить, что ионы сорбируются в виде СuОН+, Fe(OH)2+ и ZnOH+.

На основании данных по числу вытесненных протонов, структуре ФАГ фрагмента, ионному состоянию металлов можно сделать вывод о вероятной структуре образующегося хелата, формула которого приведена ниже

Графическое изображение предполагаемых взаимодействий сорбент

- сорбат. где- CuOH+, Fe(OH)2+и ZnOH+. [13]

Заключение

Из-за того что воды и почвы интенсивно загрязняются тяжелыми металлами которые пагубно влияют на живые организмы. Появилась необходимость в разработке методик для количественного концентрирования, разделения и определения этих металлов. В данной работе был проведен обзор новых методов концентрирования и разделения на различных сорбентах, а так же был изучен химизм сорбции тяжелых металлов на полистирол-азо-тиазан-дитизоне-2,4 .

Литература

1. В.А.Филова и др. Вредные химические вещества. Неорганические соединения 1-1У групп. //Л. Химия, 1988г. 512 с

2. Балашова С.П. Самонов А.Е. Тяжелые металлы //Экология и промышленность России, март 2001, с. 40-43

3. Матвеец М.А. Аналитическая химия кадмия – М., Наука 1973

4. Понамарев В.Д. Аналитическая химия Т. №1 – М., Высшая школа 1982.

5. Р.А. Лидин, В.А. Молочко, Л.Л. Андреева. Химические свойства неорганических веществ. //М.:Химия 1996. с. 309-311

6. Ф. Шемирани, А. А. Миррошандел, М. С. Ниасари, Р. Р. Козани . Силикагель, модифицированный шиффовыми основаниями. Синтез и применение в качестве адсорбента при определение кадмия, меди, цинка и никеля методом пламенной атомно-абсорбционной спектрометрии с предварительным концентрированием. // Жур. анал. хим. , 2004, том 59, № 3, с. 261-266

7. О. П. Швоева, В. П. Дедкова, С. Б. Саввин. Влияние маскирующих веществ на цветные реакции дитизона с ионами Pd(II), Hg(II) и Ag(I) после сорбции их хлоридных комплексов на волокнистом наполненном анионообменнике // // Жур. анал. хим., 2004, том 59, М 7, с. 704-708

8. О. П. Швоева, В. П. Дедкова, С. Б. Саввин. Определение Ртути (II) дитизоном методом спектроскопии диффузного отражения на волокнистом анионообменнике. // Жур. анал. хим., 2003, том 58, № 6, с. 590-594

9. Р. Ф. Гурьева, С. Б. Саввин. Тест-метод определения ртути (I,II) на поверхности полимерного носителя . // Жур. анал. хим., 2003, том 58, № 10, с. 1104-1108

10. И. А. Гурьев, Н. В. Кулешова. Проточно-инжекционное определение ртути с потенциометрическим детектированием. // Жур. анал. хим., 1998, том 53, №8 с. 20-24

11. О. П. Швоева, В. П. Дедкова, С. Б. Саввин. Определение свинца 4-(2-пиридилазо)резорцином после сорбции тиосульфатного комплекса свинца на волокнистом сорбенте, наполненном АВ-17. // Жур. анал. хим., 2001, том 56, № 12, с. 1248-1251

12. И. А. Гурьев, Н. В. Кулешова. Сорбционное концентрирование и проточно-инжекционное определение кадмия . // Жур. анал. хим., 1998, том 53, № 9, с. 909-913

13. Т. И. Тихомирова, М. В. Кузнецов, В. И. Фадеева, В. М. Иванов. Сорбционно-спектроскопическое определение меди, ртути и аминов с использованием химически модифицированных кремнеземов. // Жур. анал. хим., 2000 том 55 №8 стр 816-820.

14. И. Ф. Абдуллин, Е. Н. Турова, Г. К. Будников. Атомно-абсорбционное определение меди и кадмия с предварительным электрохимическим и сорбционным концентрированием. // Жур. анал. хим., 2000, том 55, № 6, с. 630-632.

15. Е.Е.Костенко. Твердофазное спектрофотометрическое определение свинца м использованием арсеназо III. // Жур. анал. хим., 2000, том 55, № 7. с. 719-722.

16. Н. Н. Басаргин, Э. Р. Оскотская, Г. И. Карпушива, В. Г. Сенчаков, Ю. Г. Розовский. Концентрирование и определение следов тяжелых металлов полимерными хелатообразующими сорбентами в анализе природных и сточных вод. // Жур. анал. хим., 2003, том 58, №7, с. 694-695.