CC BY
9
И 3 В Е С Т И Я
ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА
Том 107 1975
ПРИМЕНЕНИЕ АНИОННОГО ОБМЕНА ДЛЯ ОТДЕЛЕНИЯ И КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ СЛЕДОВ МЕДИ
Р, Д. ГЛУХОВСКАЯ, ю. Л. ЛЕЛЬЧУК, Е. Д. ЛЖ'К'Е-Р
(Представлена научным семинаром кафедры ана.ппнческон химии)
Следы железа и меди вредно влияют на свойства некоторых люминофоров. Ранее [1—3] -нами изучены сорбция и десорбция хлоридных комплексов двух- и трехвалентного железа. В результате .исследования найдены оптимальные условия отделения и концентрирования следов железа при определении микроколичеств этого элемента в люминофоре Л-34 и материалах, используемых для его производства. Разработанный на этой основе сорбционно-фотометрпческий метод определения следов железа в этих материалах [4] достигает чувствительности Ю"6—ю-7%.
В настоящей работе изучены оптимальные условия сорбции и десорбции меди па апионитах АН-2Ф и цералит РР с целыо выяснения возможности одновременного отделения, концентрирования и определения следов меди и железа из одной навески при определении микропри-месей этих элементов в некоторых материалах производства люминофоров.
Экспериментальная часть
Во всех наших опытах использовалась особо чистая соляная кислота, практически полностью очищенная от следов железа и меди изотермической перегонкой и последующей хроматографической очисткой [4]. Все другие реактивы квалификации х. ч., вода трижды перегнанная. Последний раз вода перегонялась из кварцевого аппарата.
Исходный стандартный раствор меди с титром 100 мкг/мл готовился из чистой меди. Навеска меди в кварцевом стакане растворялась в азотной кислоте, выпаривалась с серной кислотой до 'появления паров серного ангидрида, и раствор доводился в мерной колбе до нужного объема водой.
Рабочий стандартный раствор меди -с титром 1 мкг/мл готовился каждый раз в день его употребления, соответствующим разбавлением исходного раствора соляной кислотой, требуемой для данной серии опытов нормальности.
Медь в элюатах определялась экстракционно-фотометрнческим методом в виде комплекса с диэтилдитиокарбаматом натрия. В качестве экстрагента использован хлороформ. Экстракция проводилась при рН 4-5. Среда поддерживалась аммиачно-ацетатиой буферной смесью. Такая смесь готовилась добавлением к 64,3 мл концентрированной уксусной кислоты 19,7 мл концентрированного аммиака и воды до ¡100 мл. рН смеси оказалась равной 4,2, Диэтилдитиокарбамат натрия использован в виде 0,1%-ного раствора в воде.
Изучение сорбции и десорбции меди и железа
В работе использованы хроматографичеекие колонки с анионит^-ми АН-2Ф и цералит FF в хлор-форме i[¡2].
Первыми опытами было установлено полное отсутствие сорбции меди анионитами из 0,1 N раствора HCl с различными добавками стандартного раствора меди и доказана возможность использования соляной кислоты такой концентрации для элюирования меди из колонок.
В наших дальнейших опытах для изучения влияния концентрации HCl на сорбцию меди через анионитовую колонку каждый раз лропу-скались 10 мл HCl данной нормальности с определенной добавкой меди со скоростью вытекания 2—3 мл/мин. Зарядка анионита в хлор-форму и промывание сорбированных комплексов проводились соляной кислотой той же концентрации. Для элюирования меди через колонку с. той же скоростью пропускалась 0,1 N HCl. По мере прохождения этой кислоты слой анионита светлеет. Когда внизу оставался темно-бурый слой толщиной в 2—3 см, кран закрывался, обмывался водой и для определения меди собирали 15 мл элюата в делительную воронку.
К элюату добавляли ¡несколько капель фенолфталеина, аммиака до слаборозовой окраски, 2 мл аммиачио-ацетатной буферной смеси с pH 4,2, 2 мл раствора диэтилдитиокарбамата натрия и образующийся комплекс меди экстрагировали 2 (раза хлороформом по 5 мл. Экстракты доводили хлороформом в мерной колбе до 25 мл и измеряли оптическую плотность раствора на фотоколориметре-нефелометре ФЭКН-57 в кювете с толщиной слоя 5 см при синем светофильтре с максимумом пропускания в 453 ммк. Раствором сравнения служил хлороформ.
Для построения калибровочного графика опыты проведены в тех же условиях, только вместо элюата брались -соответствующие количества стандартного раствора меди. Полученные данные о сорбции меди приведены в табл. /1. Они показывают, что анионит АН-2Ф количественно сорбирует медь из растворов HCl 7 — 40N, цералит FF — 5-9N.
Таблица 1
Сорбция меди на анионит ах АН-2Ф и цералит FF из растворов соляной кислоты. Через колонку с АН-2Ф пропускался раствор 5 мкг меди в 10 мл соляной кислоты соответствующей нормальности, с цералитом FF — 4, 77 мкг меди
Сорбировано меди на АН-2Ф Сорбировано меди на цералите
Нормаль- 2-я 1-я
ность HCl 1-я среднее 2-я среднее
колонка колонка колонка колонка
0,1 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
2 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
3 0,0 0,0 0,0 0,80 0,62 0,71
4 0,80 0,50 0,65 3,75 3,40 3,57
5 2,70 2,45 2,58 4,75 4,71 4,73
6 4,30 4,20 4,25 4,75 4,77 4,76
7 5,05 4,75 4,90 4,80 4,75 4,77
S 4,75 5,05 4,90 4,78 4,80 4,79
9 4,95 5,05 5,00 5,00 4,84 4,92
10 4,78 4,60 4,69 — — —
Данные о динамике процесса вымывания меди из колонок с АН-2Ф или цералитом РР 0,1 N раствором соляной кислоты приведены в табл. 2. Аналогичные данные нами были получены ранее по железу [1, 2, 3].
Нами также определены обменные емкости анионитов по меди и железу и вычислены коэффициенты распределения этих элементов [5].
'ТТ < 1
Т а о лип а 2
Динамика вымывания сорбированной меди из анионитовых колонок 0,1 N раствором соляной кислоты
Фракции элю а та Найдено меди, мкг
Аммонит Сорбировано меди, мкг № объем, мл 1-я колонка 2-я колонка среднее
ЛН-2Ф 4,77 I 3 0,0 0,0 0,0
2 2 0,0 0,0 0,0
3 2 0,0 1,05 0,53 ,
4 2 2,35 0,85 1,60 Г> 2 1,65 2,10 1,88
6 2 0,80 0,55 0.68
7 2 0,0 0,0 0,0
____8 __2_ ___00____0,0 0,0_
Всего найдено меди 4,80 4,55 4,69
Цералнт FF 5^28 2 ОД) 0,0 0<Г~
2 2 0,0 0,0 0,0
3 2 0,0 0,0 0,0
4 2 0,50 0,0 0,25
5 2 2,50 3.80 3,15
6 2 1,60 il ,70 1,65
7 2 0,85 0,30 0,57
8 2 0,0 0,0 0.0 _________9______2______00__ 0,0_____00__
Всего найдено меди 5,45 5,80 5,62
Медь определялась колориметрическим методом в виде аммиачно-к) комплекса [6], железо — в виде роданида железа [7|. Полученные данные приведены в табл. 3 и 4.
Таблиц а 3
Обменная емкость анионитов по меди и коэффициент распределения меди. Объем раствора 25 мл. Эквивалент йиеди 31,77.
Аниоиит Нормальность НС1 Содержание меди в растворе, мг Сорбировано меди, мг Обменная емкость, мг-экв/г Коэф. распределения
до сорбции после сорбции 0,5 г анионита 1 г анионита
А1Н-2Ф 9 15,62 8,25 7,37 14,74 0,468 44,7
8 15,62 11,59 4,03 8,06 0,254 17,4
Цералнт FF 9 11,72 8,75 2,97 5,94 ОД 88 17,0
8 111,72 8,75 2,97 5,94 0Д88 17,0
7 11,72 8,62 3,10 6,20 0,197 18,0
0 11,72 9,65 2,07 4,14 0Д32 10,2
5 11,72 11,00 0,72 1,41 0,046 3,30
Таблица 4
Обменная емкость анионитов по железу и коэффициент распределения железа. Объем раствора 50 мл. Эквивалент железа 18,62
Анионит Нормальность НС1 Содержание железа в растворе, мг Сорбировано железа, мг Обменная Коэф.
до сорбции после сорбции 0,5 г аиионнта 1 г анионита емкость, мг-экв г распределения
ЛП-2Ф 9
8
Цералнт FF 9
8 7 0
15,5 7,55
15,5 9,60
30,42 3,75
30,12 5,60
30,12 7,10
9,24 3,40
6,16 4-00
7,95 15,90
5,90 11,80
26,37 52,74
24,52 49,04
23,02 46,04
5,84 11,68
2.16 4332
0,539 105,9
0,4112 50,4
2,46 703,2
2,63 437,8
2,47 324,2
0,62 171,7
0,23 54,0
7S
й выполнении экспериментальной части работы активно участвовали студентки Г. Н. Дембовская и А. Н. Мураи.
Выводы
Изучены процессы сорбции и десорбции меди на анионитах АН-2Ф и цералит ИР. Установлено, что области концентрации соляной кислоты, при которых происходит количественная сорбция и количественная десорбция хлоридных ¡комплексов меди, мало чем отличаются от таковых для железа. Это открывает возможность одновременного отделения и концентрирования меди и железа при определении следов этих элементов из одной навески в некоторых материалах производства люминофоров.
ЛИТЕРАТУРА
1. Р. Д. Г л у х о в с к а я, Ю. Л. Лельчук. Труды 1-й научной конференции Томского отделения ВХО им. Д. И. Менделеева. Томск, 1967.
2'. Ю. Л. Л е л ь ч у к, Р. Д. Г л у х о в с к а я. Изв. ТГШ, 148, 68, 1966.
3. Р. Д. Глух опекая, Ю. Л. Лельчук, Е. Д. Л V к к е р. Изв. ТПИ, 152, 40, 1967.
4. Р. Д. Глуховская, Ю. Л. Лельчук. Тезисы докладов Совещания по аналитической химии полупроводниковых веществ. 19, 46, 'Кишинев, 1965.
5. И. П. Али марин, Т. А. Белявская. Хроматография, ее теория и применение, 372. Изд. АН СССР, М., 1960.
6. В. Н. Алексеев. Количественный анализ, 478, Госхимиздат, М., 1958.
7. Е. Сен дел. Колориметрические методы определения следов металлов. Изд. «.Мир», М., стр. 471, 1964.
