Сорбент для извлечения ионов переходных металлов из растворов и хроматографии Советский патент 1988 года по МПК G01N30/48 B01J20/10 

(Л

с

Изобретение относится к области получения сорбентов. Синтезирован сорбент - кремнезем, химически моди- фицированньй группами амидоксима -(CH)nC(NH)NHOH, где п 2,3. Сорбент может быть использован для извлечения ионов переходных металлов из водных растворов с высокими значениями коэффициентов концентрирования 10. Сорбент может быть использован для хроматографического разделения ванадия, молибдена и вольфрама, а также для их отделения от сопутствую- щих ионов металлов. Сорбент обладает высокой селективностью. 5 табл. S

4

СО

ч |

ф

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. . Цель изобрете1-шя - повьппение селективности сорбента.

Сорбент представляет собой крем- незем, содержащий привитые к поверхности группы амидоксима формулы

-(CH,j)C(NH)NHOHj

где п 2,3..Сорбция ванадия (V), вольфрама - : (VI) и молибдена (VI) на кремнеземе,, ;модифицированном группами гидроксамо I вой кислоты (концентрация металла . |п., масса сорбента 0,1 г, объем ipacTBOpa 10 мл), приведена в табл. 1. Значения коэффициентов селективности (отношение коэффициентов распределения) hpH сорбции ионов звана- дия (V)5 молибдена (VI) и йольфрама (VI) на гидроксамовом и амидоксимном сорбентах на основе кремнезема при различной кислотности раствора, приведены в табл. 2,

Синтез сорбента осуществляли по методике, описанной для кремнезема с привитыми группами гидроксамовой кислоты, за исключением того, что иа первой стадии синтеза вместо не- Л-ил 3-трихлорсилилпропионата использовали З-цианопропилтрихлорсилан или 2-цианоэтилметилдихлорсилан..

. П р -и м е р 1. К 50 г кремнезема марки Сштохром С-80 (удельная по- верхность 80 ) прибавляют 150 мл: раствора 5,4 г 3-цнанопропилтрихлор- силана (2-цианоэтилметилдихлорсилана -В толуоле, смесь нагревают при перемешивании на водяной бане при -90 С в течение 6 ч, удаляют толуол в вакууме. Полученньй порошок нагревают на водяной бане в течение 4ч.

Растворяют 8,34 г солянокислого

гидроксиламина в 50 мл этилового спирта и быстро прибавляют раствор 4,8 г гидроксида натрия в 4 мл воды. Хлорид натрия отфильтровывают, фильтрат, представляющий собой раствор гидроксиламина в спирте с рН 8, прибавляют к полученному порошку и нагревают полученную смесь при в течение 15 ч. Полученный сорбент промыQ

5

0 5 0

5

0 д

0

г вают этанолом, дистиллированной водой и сушат на воздухе.

Результаты потен1диометричес кого титрования полученного сорбента кис- Лотой указывают на наличие на его поверхности 2,2,групп/нм, что соответствует значению полной сорбционной емкости 0,3 М1 оль/г.

Пример 2.В условиях примера 1 используют 10 г 3-цианопропилтри- хлорсилана (2-цианопропилметилдихлор- силана). Количество привитых амидо- ксимных групп по результатам потен- циометрического титрования 3,9 групп/нм, что соответствует полной сорбционной емкости 0,33 ммоль/г.

Пример 3. В условиях примера 1 используют 2,1 г 3-цианопропилтри- хлорсилана (2-цианоэтилметш1дихлорси- лана), Количество привитых амидоксим- ных групп 1,1 грулп/нм, полная сорб- ционная емкость 0,15 ммопъ/г,

Пример 4. В условиях примера 1 используют 10.г силикагеля марки КСК-2 (удельная поверхность 275 ) и 4 г 3-цианопропш1трйхлор- силана (2-цианоэтилметилдихлорсилана), Количество привитых амидоксимных групп 2,3 групп/нм, что соответствует зн ачению полной сорбционной емкости 1 ммоль/г.

П р и м е р 5. Исследование сорбента методом электронной спектроскопии показало наличие в спектрах образцов, обработанных растворами ванадия (V) при рН 2 и меди (II) при рН 6, характб рлстических полос поглощения при 475 и 600 нм соответственно, что указывает на образование на поверхности групп амидоксима.

Пример 6. Данные по влиянию продолжительности контакта фаз (при перемешивании на механическом вибраторе) на полноту извлечения микроколичеств ионов ванадия и молибдена из раствора представлены в табл. 3, из которой видно, что продолжительность установления сорбционного равновесия не превьшает 10 мин. С увеличением интенсивности перемешивания скорость сорб1щи возрастает.

Зависимость степени извлечения ванадия (V) при рН 2,1 и молибдена (VI) при рН 1,5-из раствора амидок- симным сорбентом от продолжительности контакта фаз (масса сорбента 0,1 г, объем раствора 10 мл), приведена в табл. 3.

3143

Пример 7. Сорбционные свойства синтезированного сорбента изучены на примере сорбции ионов ванадия (V), молибдена (VI), вольфрама (VI), железа (III), меди (II), рения (VII). Для этого в мерные пробирки емкостью 25 мл помещают раствор, содержащий 40-100 мкг иона металла.

растворы соляной кислоты или гидрокси-ю 0,2-0,4 г сорбента, промывают

да натрия для создания необходимой кислотности, раствора хлорида натрия для поддержания постоянной ионной силы, равной 1, и разбавляют раствор до 10 мл водой, В пробирки вносят 0,1 сорбента и встряхивают в течение 30 мин на механическом вибраторе при комнатной температуре. Затем сорбент отфильтровывают и измеряют равновесное значение рН на потенциометре рН 340. Контроль за распределением ионов металлов проводят по водяной, фазе спектрофотометрическим методом: ванадия - по реакции с ксилеисшовым оранжевым, молибдена - с тиоцианатом калия в присутствии аскорбиновой кислоты, вольфрама - по реакции с пирокатехиновым фиолетовым или с тиоцианатом калия в присутствии хлорида титана (III), железа - по реакции JC сульфосапициповой кислотой меди - по реакции с ПАН, рения - по реакции с тиоцианатом калия в присутствии хлорида олова (II). Содержание ионов

металлов в фазе сорбента рассчитьша- g ванадий - с 50 до 230, пары вольфрам- ванадий - с 50 до 1СР-10 . Это поз40

ЛИ по разности мелду исходной и равновесной концентраций в водной фазе,

Зависимость сорбции микроколичеств ионов металлов,от кислотности раствора на кремнеземе с химически привитыми молекулами амидоксима (кон- . центрация ионов металла , масса сорбента 0,1 г, объем раствора 10 мп) приведена в табл.4.

Пример 8. В динамических ус- 45 отношении 1:10 ловияк осуществляют концентрирование ванадия (V), молибдена (VI) и вольфрама (VI). Для этого в хроматографическую колонку помещают 0,3 г copi6eH- та.промьшают 20 мл раствора соляной gg кислоты с рН 2,5 и пропускают 10- 500 мл раствора, содержащего 40 мкг металла при рН 2,5 со скоростью 1 мл/мин. Сорбированный металл затем десорбируют: ванадий - 5 мл 2М раствора соляной кислоты, молибден и вольфрам - 5 мл 0,25 М раствора тартрата натрия. С увеличением объема анализируемого раствора коэффициент концентвопяет использовать предлагаемый сорбент для разделения указанных, ионов металлов при их соотношении до 1:100. На известном сорбенте разделение молибдена и вольфрама невоз. можно даже при соотношении 1:1, отделение ванадия от молибдена и фоль- фрама осуществляется только при со55

Фо. рмула изобретения

Сорбент для извлечения ионов переходных металлов из растворов и хроматографии на основе кремнезема с привитыми оксимньп ш группами, отличающийся тем, ч,го, с целью повьщ1ения селективности сорбента, он содержит привитые амидокси- ма формулы

-(CH)f,C(NH)NHOH, где п 2,3.

рирования линейно возрастает до значения 102

Пример 9. Предлагаемый сорбент использован для хроматографи- ческого разделения ванадия, вольфрама и молибдена, а также для их отделения от сопутствующих ионов металлов.

В хроматографическую колонку помзколонку раствором соляной кислоты с концентрацией, равной концентрации анализируемого раствора, и пропускают анализируемый раствор со скоростью

1 мл/мин. Сорбированные ванагия , молибден и вольфрам элюируют аналогично примеру 8.

Хроматографические разделения ванадия (V),- молибдена (VI) и вольфрама (VI) и их отделение от сопутствующих ионов металлов на кремнеземе с химически привитыми молекула1 а амидок- сима приведены в табл. 5.

Таким образбм, предлагаемш сорбент обладает большей селективностью по отношению к ионам ванадия (V), молибдена VI) и вольфрама (VI) по сравнению с известгапч сорбентом на основе кремнезегш с привитой пздроксамовой кислотой. При использовании предлагаемого сорбента коэффициент селективности пары молибден-вольфрам увеличивается по сравнению с прототипе с t-2 до 180, пары молибден40

вопяет использовать предлагаемый сорбент для разделения указанных, ионов металлов при их соотношении до 1:100. На известном сорбенте разделение молибдена и вольфрама невоз. можно даже при соотношении 1:1, отделение ванадия от молибдена и фоль- фрама осуществляется только при со45 отношении 1:10 gg

55

Фо. рмула изобретения

Сорбент для извлечения ионов переходных металлов из растворов и хроматографии на основе кремнезема с привитыми оксимньп ш группами, отличающийся тем, ч,го, с целью повьщ1ения селективности сорбента, он содержит привитые амидокси- ма формулы

-(CH)f,C(NH)NHOH, где п 2,3.

1437776S

Т a б л и ц a 3

t, мин

Степень извлечения, % ВанадийМолибден

Таблица 4

М , вольфрам

Таблица 5