Комплексообразующее и кислотно-основное свойство 1,3-бис[(гетарил)метиленамино]гуанидина в растворе и создание на его основе сорбентов - Дипломная работа

Определение низких содержаний экотоксикантов в природных и техногенных водах до настоящего времени остается актуальной задачей. Для определения низких концентраций элементов в основном используются физические и физико-химические методы анализа. Для повышения чувствительности определения и устранения влияния матричных компонентов используются различные способы концентрирования [1-9]. Развитие сорбционных методов предполагает многоплановый подход, который включает в себя как модернизацию конструкционных решений и модификации методов, так и расширение ассортимента сорбционных материалов. Спектр минеральных носителей, применяемых в сорбционных методах, весьма разнообразен как по природе, так и по свойствам.В настоящее время проводится большое количество работ, посвященных модифицированию механически стабильных синтетических матриц и изучению свойств полученных сорбентов. Так в обзорной статье [25] рассматривается широкое применение силикагеля в качестве твердофазного носителя и модификация его поверхности как путем импрегнирования органическими лигандами, так и ковалентной прививкой для экстракционного концентрирования микроэлементов. В работе [28] установлено, что при гидротермальном модифицировании мелкопористого силикагеля водно-бутанольными смесями различного состава происходит одновременное геометрическое и химическое модифицирование, причем формируются замкнутые поры, а на поверхности образуются органические группы двух видов. Показано, что при избытке оксотетрахлорида молибдена реакция с силоксановыми мостиками приповерхностного слоя приводит к образованию тетрахлорида кремния и сопровождается травлением поверхности кремнезема. Было обнаружено, что степень модификации поверхности сильно зависит от температуры и становится практически нулевой, когда синтез проводили в кислой среде при температурах до 350° С.Авторами работы [56] предложена методика совместного хроматографического определения фенолов в водах с предварительным сорбционным концентрированием. Изучено влияние природы сорбента, кислотности среды, фонового электролита, скорости пропускания на степень извлечения фенолов из водных растворов, рассчитаны оптимальные объемы анализируемой воды для концентрирования фенолов, а также установлена зависимость сорбции фенолов от их концентрации в растворе. Для определения анилина в растворе авторами [57] предложено использовать индикаторные трубки на основе силикагеля с иммобилизованным на поверхности N,N - диэтил-n-фенилендиамином. Для твердофазно-экстракционного концентрирования пестицидов из водных сред украинские ученые [58] изучили возможность применения в качестве адсорбента кремнезем с привитыми группами полиоксиэтилированного изооктилфенола. Разработан сорбционно-спектроскопический метод определения микроколичеств катионных поверхностно-активных веществ с применением тиазинового красного, закрепленного на поверхности силикагеля, с пределом обнаружения 2-3мкг/л [60], а также тест-метод с использованием индикаторных трубок, заполненных силикагелем с цинконом в качестве реагента.Например, авторы [66] использовали силикагель с привитыми трифенилфосфониевыми группами и установили, что кобальт количественно извлекается только в присутствии в растворе дополнительного лиганда - нитрозо-R-соли. Для селективного выделения арсенит-ионов из водных образцов в присутствии арсенат-, монометиларсенат - и диметиларсенат-ионов авторы предложили использовать модифицированный меркаптогруппами силикагель [69], а также выявили способность сорбента концентрировать кадмий, медь, свинец и цинк из водных растворов [70]. Силикагель, химически модифицированный 2,5-димеркапто-1,3,4-тиадиазолом использовали для адсорбции ионов металлов из этанола, используемого в моторном топливе [72]. Для выделения марганца, никеля, меди, цинка и кадмия из этанола в статье [74] предложено использовать модифицированный бензомидазолом силикагель.2,5-Димеркапто-1,3,4-тиадиазол, закрепленный на поверхности кремнезема, возможно применить для концентрирования меди, цинка, кадмия, никеля, палладия, кобальта и железа из промышленного этанола [75]. Авторы [79] предложили использовать силикагель, модифицированный тиомочевиной, для концентрирования платины с последующей микроволновой десорбцией и определением методом пламенной атомно-абсорбционной спектроскопии.В работе использованы следующие реактивы и оборудование: - спектрофотометр LEKI SS2107UV производство "Mediora OY", Финляндия; атомно-эмиссионный спектрометр с индуктивно связанной плазмой ICAP 6000 производство Thermo scientific, США; гидравлический ручной пресс ПГР400 производство ООО "Мониторинт", С. весы аналитические лабораторные, ГОСТ 24104-80, класс точности 1, 2 WA-34 (Польша); этанол перегнанный, ГОСТ 18300-72;Рабочие растворы готовили непосредственно в день анализа разбавлением исходного раствора бидистиллированной водой. Раствор 1 М HCL готовили из стандарт-титра.

Содержание

Введение

1. Аналитический обзор

1.1 Синтез и изучение свойств модифицированных силикагелей

1.2 Применение модифицированных кремнеземов в аналитической химии

1.2.1 Применение модифицированных кремнеземов в анализе органических веществ

1.2.2 Применение модифицированных кремнеземов в анализе неорганических веществ

2. Экспериментальная часть

2.1 Материалы, реактивы и использованное оборудование

2.2 Приготовление рабочих растворов

2.3 Методика фотометрического определения металлов в водной фазе [111]

2.4 Изучение сорбционных характеристик модифицированного силикагеля

2.4.1 Зависимость степени извлечения от РН раствора

2.4.2 Установление времени равновесия системы сорбент раствор металла

2.4.3 Получение изотерм сорбции металлов

2.4.4 Определение параметров кинетики сорбции

2.4.5 Определение температурной зависимости параметров кинетики сорбции

3. Результаты и их обсуждение

Заключение

Определение низких содержаний экотоксикантов в природных и техногенных водах до настоящего времени остается актуальной задачей. Для определения низких концентраций элементов в основном используются физические и физико-химические методы анализа. Однако определение с их помощью микрокомпонентов с достаточной точностью не всегда возможно ввиду сложности анализируемых объектов и низких концентраций экотоксикантов. Для повышения чувствительности определения и устранения влияния матричных компонентов используются различные способы концентрирования [1-9].

Сорбционный метод является одним из наиболее перспективных, поскольку позволяет сочетать простоту аппаратурного оформления и высокую эффективность. Развитие сорбционных методов предполагает многоплановый подход, который включает в себя как модернизацию конструкционных решений и модификации методов, так и расширение ассортимента сорбционных материалов.

Спектр минеральных носителей, применяемых в сорбционных методах, весьма разнообразен как по природе, так и по свойствам. В зависимости от специфичности решаемой задачи к сорбционным материалам предъявляется целый комплекс требований. Как правило, они должны быть химически устойчивы и работоспособны в широком интервале PH, должны легко регенерироваться, обладать высокой механической прочностью и не набухать в самых разнообразных растворителях. Их поверхность должна быть покрыта функциональными группами, состав которых определяется природой разделяемых компонентов [10-13]. Перечисленным требованиям удовлетворяют химически модифицированные минеральные сорбенты, прежде всего аморфные пористые кремнеземы. Благодаря специфичности их структурных характеристик - варьируемыми величинами пористости поверхности, размерами частиц, диаметром и объемом пор - а также термической стабильности, механической прочности и доступности реакционных центров они являются одной из самых распространенных матриц, как в катализе, так и в адсорбционно-хроматографических процессах [14]. Представленные на сегодняшний день литературные данные [15-18] убедительно демонстрируют, что кремнийорганические ионообменные и комплексообразующие сорбенты находят широкое практическое применение, в частности, как эффективные аналитические реагенты для определения экотоксикантов в природных и искусственных объектах, препараты для выделения особо ценных элементов из промышленных отходов и индустриальных сточных вод, средства для очистки этих отходов и стоков от высокотоксичных и особо опасных примесей и т.д.

Среди большого числа химически модифированных кремнеземов особое место занимают силикагели, содержащие гидразонный фрагмент. Наличие такой функциональной группировки придает всему материалу ярко выраженные координационные свойства по отношению ко многим металлам, что делает их перспективными сорбентами экотоксикантов. Известные способы, предусматривающие введение гидразонной группы в состав силикагеля (нековалентный-ионообменный механизм, физическая адсорбция) хоть и обеспечивают функционализацию поверхности, но делают получаемые материалы уязвимыми к кислотности среды. Ковалентный способ иммобилизации гидразонов на поверхности силикагеля устраняет этот существенный недостаток.

Цель нашей работы заключалась в оценке сорбционных характеристик силикагеля с ковалентно закрепленным на поверхности гидразонным фрагментом. силикагель сорбент модифицированный раствор