Сорбент для извлечения ионов переходных металлов из растворов и хроматографии и способ его получения Советский патент 1985 года по МПК B01D15/08 

Изобретение относится к синтезу Сорбентов и может быть использовано для получения сорбентов для извлечения ионов переходных металлов из водных растворов и их разделения методом хроматографии. Целью изобретения является повышение селективности действия сорбента. Пример 1,К10г кремне- . зема марки Силохром С-120 (удельная поверхность 80 ) прибавляют раствор 1,2 г метил 3-трихлорсилилпропионата - Cl SiCH СООСН, в 50 мл толуола, смесь перемешивают 15 мин и удаляют толуол в вакууме, : nojri4eHiujH порошок нагревают 8 ч при 100 С в сушильном шкафу. К раст вору г гидрохлорида гидроксиламина в 25 мл метанола прибавляют i acTBop 2,5 г гидроксида калия в 25 мл метанола, осадок отфютьтровырают, фильтрат, представляющий собой раствор гидроксиламина в мета ноле с рН 8, прибавляют к полученно му выше порошку и смесь вьвдерживают 10ч при . ПолучеиньШ сорбент промъшазот метанолом и водой и сушат 3 ч при 80С в вакууме. Анализ на содержание углерода дает значение 2,1% азота - 0,4%, что соответствуе 4,5% привитого соединения (плотност прививки 4 группы/нм) .. Пример 2. В условиях приме ра 1 используют 2,8 г КОН (рн 9). Анализ на содержание углерода дает 2,0%, что соответствует 3,9 группы/ Пример З.В условиях приме ра 1 берут 0,3 г CljsiCHjCHjCOGGHj Содержание привитого соединения сос тавляет в этом случае 1,1%, поверхностная плотность прививки 1 группа/нм. П р и м е р 4. В условиях приме ра 1 берут 10 г силикагеля марки КСК-2 (удельная поверхность 275 и 4,2 г CljSiCH CH COOCHj. Анализ сорбента на углерод дает значение 7,1%, что соответствует п.потности прививки 4 группы/нм. П р и м е р 5. Исследование сор бентов методом ИК-спектроскопии, показало значение в спектре образ цов кремнезема обработанного Clj SiCH CHjCOOCH , полосы поглощени в области 1740 см , соответствующе.й колебаниям карбонильной группы. После обработки гидрокснпаьганом полоса поглощения смещается в область 1640 см, что указывает на количественное превращение привитых сложноэфирных групп -COOGHv в гидроксамовые -С(0)ШОН. Сорбционные характеристики синтезированного сорбента изучены на примере сорбцш-1 ионов железа (nt), титана (/v), тория (iv ), циркония (;IV) и гафния (N ). В пробирки с притертыми 1тробками. емкостью 25 мл помещают раствор, содержащий ионы металла, определенньй объем концентрированной соляной кислоты или гидроксида натрия для создания необходимой кислотности среды и разбавляют водой до объема П или 20 мл. В пробирки вносят О, сорбента (получен по примеру 1) и встряхивают 30 мин на механическом вибраторе при комнатной температуре. Затем сорбент отфильтровывают и, если необходимо, измеряют равновесное значение рН на потенциометре рН-340. Контроль за распределением ионов металлов проводят по водной фазе, используя реакцию циркония, гафния и тория с арсеназо ill , титана с диантипирилметаном и железа с сульфосалициловой кислотой по стандартным методикам. Содержание ионов металлов в фазе сорбента рассчитывают по разности между исходной и равновесной концентрациями их в водяной фазе. Сорбция различных металлов на кремнеземе с привитыми гидроксамовыми группами приведена в табл. 1. Получить сорбент с концентрацией привитых гидроксамовых групп более 4 групн/нм не удается ни при каком варьировании соотношения исходных компонентов и условий проведения реакщш. При концентрации привитых групп менее 1 группы/нм сн1-скаются Сорбционные характеристики сорбента. Так, при концентрации соляной кислоты 0,3 М степень извлечения циркония сорбентами с плотностями прививки 0,5; 1; 2,5 и 4 группы/нм составляет 92, 96 и 97% соответственно. Для определения емкости сорбента по ионам циркония в описанных условиях используют переменное количество ионов циркония в растворе. Получено, что в 0,3 и 2,0 М соляной кислоты емкость сорбента составляет соответственно 2,66 и 1,90 мг циркония на 1 г сорбента. Для разделения ионов металлов между собой в хроматографическую колонку помещают 0,2 г сорбента и пропускают 20-50 мл смеси циркония или гафния с железом или торием в 1 М соляной кислоты. В эф.пюенте определяют железо или торий. Сорбированные цирконий или гафний элюируют 5 мл 0,1 М раствора щавелевой кислоты и опреде- ляют спектрофотометрически с арсена30 /fl . Полученные результаты на примере разделения циркония и железа представлены в табл. 2. В случае пар цирконий-торий, гафний-железо и гафний-торий количественное разделение наблюдается при соотношении металлов 1:10000. Таким образом, предлагаемьй сорбент обладает большей селективностью по сравнению с известным. Он характеризуется сильноразличающимся сродством к ионам циркония (гафния), титана, железа, тория, что позволяет использовать его для разделения этих элементов при их соотношении 1:10000. Известный сорбент позволяет отделить переходные металлы от больших избытков щелочных и щелочноземельных металлов, тогда как разделение переходных металлов между собой при соотношении ) невозможно. : Использование предлагаемого сорбента позволяет существенно расширить интервал кислотности, при которой возможно извлечение ионов из растворов. Если для известного сорбента извлечение протекает при рН 1, то предлагаемый сорбент позволяет проводить извлечение даже из 4 М соляной кислоты. Этот результат особенно важен дпя легкогидролизу ющихся элементов, таких как титан, цирконий, гафний. Таблица 1 11

1 . Сорбент для извлечен ш ионов переходных металлов из растворов и хроматографии на основе кремнезема с привитьи-ш азотсодержащими кислотными группами, отличающий с я тем, что, с целью повышения селективности действия сорбента, он содержит привитые группы гидроксамовой кислоты формулы СН2СН2С

Цирконий (IV )

1,2

98,0

4900 1,0 97,0 3230

т a ( л н ц а V.