Способ концентрирования бора из растворов Советский патент 1984 года по МПК C02F1/28 C02F1/28 C02F101/10 C02F103/00 

Изобретение относится к концентри рованию и вьщелению элементов для по следующего масс-спектрального детектирования и может быть использовано в аналитической химии для количественного химического анализа. Известен способ вьщеления бора с использованием двухступенчатого ионообменного процесса. Исследуемый раствор последовательно пропускают через катионит (Dowex - 50) для отде ления от катионной составляющей, а затем через анионит 1. Недостатком этого способа являетс неполнота вьщеления бора. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемо му результату является способ концентрирования бора из растворов сорб цией с использованием в качестве сор бента сополимера стирола с дивинилбензолом с функциональнь ми группами трис- (оксиметил) аминометана с последующей десорбцией раствором соляной кислоты 2. Недостатком известного способа яв ляется низкая степень извлечения бора (70%). Цель изобретения - повышение степени концентрирования бора. Поставленная цель достигается предлагаемым способом концентрлрования бора из растворов сорбцией с использованием в качестве сорбента сополимера стирола с дивинилбензолом с группировками трис- (оксиметил) аминометана, предварительно обработанного метанолом с последующей десорбцией бора раствором серной кислоты. При этом сорбцию ведут на сорбенте, предварительно обработанном метанолом, взятом в количестве 2-3 объ ема на 1 объем сорбента в течение 12 ч. Десорбцию ведут 0,3-0,4 н. раство ром серной кислоты при объемном соотношении раствор . :сорбент, равном (2-3):1. Способ осуществляется следующим образом. Сорбент с трис- (оксиметил) амино метаном обрабатывают метанолом (трем объемами) в течение 1-2 ч. Заполняют колонку обработанным сорбентом, затем пропускают анализируемый раствор. Обработка метанолом (набухание сетчатого сополимера) обеспечивает благоприятную стерическую конформацию полимерных цепей, содержащих группы трис-(оксиметил) аминометана в реакции комплёксообразования с борной кислотой в процессе сорбции. Размеры колонки подбирают в.зависимости от содержания бора в анализируемом растворе. Элюирование проводят 0,30,4 н. серной кислотой. Применение серной кислоты (например, по сравнению с соляной, при элюировании которой степень абсолютного концентрирования несколько хуже и составляет 0,01), обусловлено тем, что для последующего изотопного анализа борная кислота подвергается реакции этерификации избытком метанола в присутствии водоотнимающего реагента в вакуумной установке. Пары эфира отбираются вымораживанием жидким азотом в стеклянные ампулы для массспектрального детектирования идотопного состава бора. Серная кислота| остающаяся в пробе при упаривании элюата, выполняет в вакуумной установке роль водоотнимающего средства, а также обеспечивает чистоту продуктов реакции. Степень абсолютного концентрирования в случае алюирования 0,3-0,4 н. достигает 0,004 при 98-100% степени извлечения бора. Использование более концентрированной H2SO не дает выигрыша в степени абсолютного концентрирования и затрудняет последующую стадию - выпаривание раствора. Пример 1.0,2 л раствора,содержаще го 10 мг/л В, фильтруют через колонку с сорбентом (длиной 40 см, диаметром 0,25 см), предварительно промытой 0,1 н. NaOH. Скорость фильтрации 1 МП/мин. Бор вымывают 7 мл 0,4 н. в виде борной кислоты. Степень извлечения по бору 70%. П р и м е р 2. 0,5 л океанической воды, содержащей 4,5 мг/л В, фильтруют через колонку с сорбентом, предварительно обработанным 4-6 мл метанола (в течение 1-2 ч). Длина колонки 40 см, диаметр 0,25 см. Скорость фильтрации 1 мл/мин. Вор вымывают 0,4 н. HjSO. Степень извлечения по бору 98%. Полученная борная кислота взаимодействует с 0,8-1 мл метанола (в вакуумной установке) до борнометилового эфира, пары которого отбираются путем вымораживания жидким азотом в стеклянные ампулы; ампулы герметично запаивают и, таким образом, исследуемый образец готов для

последующего масс-спектрального газофазного анализа изотопного состава бора.

ПримерЗ. 1л грунтовой воды, содержащей 0,45 мг/л В, фильтруют через колонку с сорбентом, предварительно обработанным 4-6 мл метанола (в течение 1-2 ч). Длина колонки 40 см, диаметр 0,25 см. Скорость фильтрации: 1 мл/мин.. Бор вымывают 4 мл 0,4 н. . Степень извлечения по бору 97%. Дальнейшие манипуляции с полученной таким образом борной кислотой аналогичны примеру 2.

П р и м е р 4. 20-30 мг турмалин

содержащего 8-12% , разлагают 2

путем сплавления образца минерала с NaOH и осаждают гидрокс.иды железа и алюминия. Затем раствор фильтруют через колонку со смолой (диаметр 0,25 см, длина 40 см) со скоростью 1. мл/мин, после чего смолу промывают 50 мл дистиллированной воды. Далее бор вымывают 1 мл 0,4 н. ., степень извлечения по бору 96%.

В таблице приведены сравнительные данные по концентрированию бора известным и предложенным способами.

1. СПОСОБ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ БОРА ИЗ РАСТВОРОВ сорбцией с использованием в качестве сорбента сополимера стирола с дивинилбензолом с функциональными группами трис(оксиметил) аминометана с последующей десорбцией бора раствором минеральной кислоты, отличающийся тем, что, с целью повьшения степени концентрирования бора, сорбцию ведут на сорбенте, предварительно обработанном метанолом, а десорбцию - раствором серной кислоты. 2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что сорбцию ведут на сорбенте, предварительно обработанном метанолом, взятом в количестве 2-3 объема на 1 объем сорбента в течение 1-2 ч. 3.Способ попп. 1 и2, отличающийся тем, что десорбцию СЛ ведут 0,3-0,4 н. раствором серной т кислоты при объемном соотношении в раствор HjSO. :сорбент, равном

Без обработки метанолом

(прототип) Обработан метанолом

Продолжение таблицы

96

0,0044

1:3,5 j11080 Как следует из представленных данных степень абсолютного концентрирования бора предложенным способом достигает 0,004 при 98-100% степени извлечения бора. 5 Технико-экономический эффект предложенного способа обусловлен повьшением степени извлечения и концентри77jрования бора, что обеспечивает точность последующего анализа анализируемых объектов; возможностью для выделения бора из разбавленных раствоРов, например природных вод и экспрессностью, которая обеспечивается за счет сокращения промежуточных стадий (выпаривания растворов) и од,ностадийности сорбционного процесса.