Полимерные комплексообразуюущие сорбенты на основе анионита и бисазопроизводных хромотроповой кислоты для определения меди, цинка, кадмия и свинца в водах - Автореферат

ПОЛИМЕРНЫЕ КОМПЛЕКСООБРАЗУЮЩИЕ СОРБЕНТЫ НА ОСНОВЕ АНИОНИТА И БИСАЗОПРОИЗВОДНЫХ ХРОМОТРОПОВОЙ КИСЛОТЫ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕДИ, ЦИНКА, КАДМИЯ И СВИНЦА В ВОДАХРабота выполнена в ФГБОУ ВПО «Дагестанский государственный университет» Официальные оппоненты: Селеменев Владимир Федорович, доктор химических наук, профессор, заведующий кафедрой аналитической химии ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет» Коншина Джамиля Наибовна, кандидат химических наук, доцент кафедры аналитической химии ФГБОУ ВПО Кубанский государственный университет» Защита состоится 04 июня 2015 года в в 14:00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.101.16 при ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный университет» по адресу: 350040, г.Методы атомно-абсорбционной спектроскопии (ААС) позволяют проводить многоэлементное определение, однако надежное определение низких содержаний элементов с применением пламенной атомизации пробы может быть реализовано только в сочетании со стадией концентрирования. Использование методов предварительного концентрирования токсикантов позволяет выделить элемент или группу элементов из объема раствора сложного химического состава, снизить предел обнаружения аналита, устранить или значительно уменьшить влияние макрокомпонентов, что повышает правильность и чувствительность анализа. Данным критериям в качестве носителя соответствует высокоосновный анионит Amberlite IRA-400 (амберлит, АМБ), который используется в практике ионной нековалентной иммобилизации, и может быть модифицирован несимметричными бисазопроизводными хромотроповой кислоты для получения и группового концентрирования меди, цинка, кадмия и свинца. разработка методики определения ионов тяжелых металлов анионитом, модифицированным 3-[(4-антипирин)азо]-6-[(2-карбоксифенил)азо]-хромотроповой кислотой(Ant-2COOH) в природных водах. Получены и исследованы новые сорбенты на основе промышленного анионита Amberlite IRA-400 (амберлит, АМБ), модифицированного органическими реагентами - 3-[(4-антипирин)азо]-6-(фенилазо)-хромотроповой (Ant-Б), 3-[(4-антипирин)азо]-6-[(2-карбоксифенил)азо]-хромотроповой (Ant-2COOH), 3-[(4-антипирин)азо]-6-[(3-сульфофенил)азо]-хромотроповой кислотами (Ant-3SO3H), изучены их комплексообразующие свойства.Подбор оптимальных условий иммобилизации азопроизводных хромотроповой кислоты на амберлите включал исследование зависимости сорбции этих производных от РН (РНОПТ), температуры (T, K), концентрации модификатора (C, ммоль/л) и времени контакта фаз (?, мин.). Для оценки сорбционных характеристик реагентов исследованы изотермы сорбции Ant-Б, Ant-2COOH и Ant-3SO3H амберлитом при различных температурах. Сорбция Ant-Б, Ant-2COOH и Ant-3SO3H амберлитом характеризуется положительными значениями энергетической (?H) и структурной составляющей (?S) адсорбционного процесса, свидетельствующие о том, что во всех случаях движущей силой адсорбции является выигрыш в энтропии, возможно обусловленный разрушением структурированных слоев жидкости вокруг молекул реагента и макромолекул полимерного ионита при их взаимодействии. Для исследования и сравнения сорбционных возможностей АМБ-Ant-Б, АМБ-Ant-2COOH и АМБ-Ant-3SO3H по отношению к Cu(II), Zn(II), Cd(II) и Pb(II), выбран РН 8,0, где критерием выбора выступало максимальное групповое извлечение элементов. Используя данные изотерм сорбции исследуемых элементов сорбентами АМБ-Ant-Б, АМБ-Ant-2СООН и АМБ-Ant-3SO3H по уравнению Ленгмюра, рассчитаны константы сорбции и предельные емкости (табл.Синтезированы и изучены новые сорбенты на основе амберлита и бисазопроизводных хромотроповой кислоты (АМБ-Ant-Б, АМБ-Ant-2СООН и АМБ-Ant-3SO3H). Изучены сорбционные свойства полученных сорбентов по отношению к Cu (II), Zn (II), Cd (II) и Pb (II) и установлены оптимальные условия их сорбции и десорбции (РН, время насыщения сорбентов по элементам). Изучены изотермы сорбции систем в оптимизированных условиях протекания сорбции, определены условные термодинамические параметры сорбционных процессов (изменения энтальпии, энтропии и изобарно-изотермического потенциала). На основании анализа физико-химических и химико-аналитических характеристик полученных сорбентов показана перспективность применения сорбента АМБ-Ant-2СООН для группового концентрирования микроколичеств Cu, Zn, Cd и Pb при РН 8,0 и 293 К в течение 60 мин со степенью сорбции металла R = 98-100 %. Разработана методика сорбционно-атомно-абсорбционного определения меди, цинка, кадмия и свинца в водах сложного фонового состава с использованием сорбента Ant-АМБ-2COOH (sr = 0,01-0,07).

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Синтезированы и изучены новые сорбенты на основе амберлита и бисазопроизводных хромотроповой кислоты (АМБ-Ant-Б, АМБ-Ant-2СООН и АМБ-Ant-3SO3H). Установлены оптимальные условия иммобилизации реагентов на амберлите (РН, время). Исследована устойчивость сорбентов в различных средах.

Изучены сорбционные свойства полученных сорбентов по отношению к Cu (II), Zn (II), Cd (II) и Pb (II) и установлены оптимальные условия их сорбции и десорбции (РН, время насыщения сорбентов по элементам). Изучена селективность сорбентов по отношению к определяемым элементам на фоне сопутствующих маскирующих лигандов, макро- и микрокомпонентов.

Исследованы изотермы сорбции систем - «реагент-анионит» и «сорбент-элемент», на основе которых рассчитаны константы сорбционного равновесия и максимальные значения емкости полученных сорбционных материалов. Изучены изотермы сорбции систем в оптимизированных условиях протекания сорбции, определены условные термодинамические параметры сорбционных процессов (изменения энтальпии, энтропии и изобарно-изотермического потенциала).

На основании анализа физико-химических и химико-аналитических характеристик полученных сорбентов показана перспективность применения сорбента АМБ-Ant-2СООН для группового концентрирования микроколичеств Cu, Zn, Cd и Pb при РН 8,0 и 293 К в течение 60 мин со степенью сорбции металла R = 98-100 %.

Разработана методика сорбционно-атомно-абсорбционного определения меди, цинка, кадмия и свинца в водах сложного фонового состава с использованием сорбента Ant-АМБ-2COOH (sr = 0,01-0,07). Пределы обнаружения, рассчитанные по 3S-критерию, составили 0,2 мкг/л для Cu; 0,9 мкг/л для Zn; 0,5 мкг/л для Cd и Pb. Разработанная методика апробирована и внедрена в практику гидрохимической лаборатории ФГУ «Дагводресурсы» для анализа природных вод.

Основные положения диссертационного исследования опубликованы в следующих работах автора

1. Магомедов, К.Э. Сорбционное концентрирование и спектроскопическое определение меди (II) и цинка (II) амберлитом, модифицированным диазокрасителем / К.Э. Магомедов, С.Д. Татаева, Р.З. Зейналов // Вестник ДГУ. 2010. №6. C. 115-120.

2. Зейналов, Р.З. Кинетика адсорбции 2,7-бисазопроизводных хромотроповой кислоты на анионите / Р.З. Зейналов, С.Д. Татаева, К.Э. Магомедов // Изв. вузов. Северо-Кавк. регион. Естеств. науки. 2011 г. № 4. С. 57-60.

3. Татаева, С.Д. Термодинамика адсорбции 2,7-бисазопроизводных антипирина и хромотроповой кислоты амберлитом и термогравиметрический анализ модифицированных сорбентов / С.Д. Татаева, Р.З. Зейналов, К.Э. Магомедов, Н.И. Атаева // Изв. вузов. Северо-Кавк. регион. Естеств. науки. 2012 г. № 3. С. 64-67.

4. Татаева, С.Д. Концентрирование и определение меди, цинка и кадмия хелатообразующим модифицированным сорбентом / С.Д. Татаева, Н.И. Атаева, Р.З. Зейналов // Материалы Всероссийской научной школы по аналитической спектроскопии 23-29 сентября. Краснодар. 2012 г. С. 164-169.

5. Зейналов, Р. З. Концентрирование и определение меди, цинка и кадмия хелатообразующим модифицированным сорбентом / Р.З. Зейналов, С.Д. Татаева, Н.И. Атаева // Аналитика и контроль. 2013 г. Т.17. №1. С. 89-96.

6. Зейналов, Р. З. Сорбционно-атомно-абсорбционное определение Cu(II), Zn(II) и Cd(II)в питьевых водах / Р.З. Зейналов, С.Д. Татаева // Вестник ДГУ. 2013. №1. С. 188-193.

7. Татаева, С. Д. Концентрирование и определение меди, цинка и кадмия хелатообразующим модифицированным сорбентом / С.Д. Татаева, Н.И. Атаева, Р.З. Зейналов // Материалы Всероссийской конференции по аналитической спектроскопии 23-29 сентября. Краснодар. 2012 г. С. 273.

8. Татаева, С.Д. Групповое концентрирование и спектроскопическое определение Cu(II), Zn(II), Cd(II) и Pb(II) / С.Д. Татаева, З.М. Муртузалиева, Р.З. Зейналов // Материалы VII Международной научно-практической конференции для молодых ученых. 23 - 25 апреля. Астрахань, 2013 г. С. 78-79.

9. Татаева, С. Д. Групповое концентрирование и атомно-абсорбционное определение некоторых d-элементов / С.Д. Татаева, Р.З. Зейналов, З.М. Муртузалиева // Международная научно-практическая (заочная) конференция «Методология, теория и практика в современных физико-математических, технических, химических науках». 17 августа. Новосибирск. 2013г. С. 72-78.

10. Патент РФ (положительное решение от 21.01.2015 г. по заявке № 2013141640/05 (063708) от 10.09.2013 г.). Способ группового извлечения тяжелых металлов и модифицированный сорбент для его осуществления / Татаева С. Д., Зейналов Р. З., Муртузалиева З. М.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «Дагестанский государственный университет».

Размещено на .ru