Способ группового извлечения элементов из природных и сточных вод Советский патент 1993 года по МПК C02F1/58 

Зависимость степени сорбции от рН среды представлена в табл.-1. Количественная сорбция (R 95-100%) наблюдается в следующих значений рН: для меди 1,5-3,0; для свинца 4,0-7,0; для кобальта 6,5-10,0; для кадмия 2,0-4,5; для марганца 2,5-5,5; для железа 1,5-3,0; для цинка 2,0-4,0; для никеля 4,5-10,0; для хрома 1,0-3,0.

Совместное количественное извлечение Cu,Pb,Co,Cd,Mn,FefZn,Ni,Cr происходит в интервале значений рН 1,5-3,0, а затем при рН 5,0-7,5,

В табл.2 представлены сравнительные результаты по избирательности групповой сорбции Cu,Pb,Co,Cd,Mn,Fe,Zn,Ni,Cr предла/ гаемым сорбентом и наиболее широко используемым полистирол-имино-4-нитро-6- сульфофенолом, а также полимерным тиоэфи- ром. Из таблицы следует, что избирательность групповой сорбции указанных элементов предлагаемым сорбентом выше на порядок, чем известные сорбенты. Предлагаемый способ позволяет количественно извлекать Cu,Pb,Co,Cd,Mn,Fe,Zn,Ni,Cr из природных и сточных вод в присутствии п10-п10 -кратных избыточных„ количеств Ca.:Mg,K,Na.Sr,Ba.LI,Mo,A,fl.

Сущность способа заключается в том, что в анализируемую воду, после создания соответствующей среды с рН 1,5-3,0, добавляют 100 мг сорбента, смесь перемешивают не менее 50 мин при комнатной температуре, затем при рН 5,0-7,5 перемешивают еще 60 мин. После чего раствор фильтруют через фильтр белая лента, концентрат промывают водой и десорбируют элементы 2 М HCI. В элюатах определение элементов выполняют методом атомно-абсорбционной спектроскопии или любым другим подходящим методом.

Пример. Определение меди, свинца, кобальта, кадмия, марганца, железа, цинка, никеля, хрома в природных и сточных водах.

К 500 мл анализируемой воды, доведен- ной до рН 1,5-3,0 1 М HCI, прибавляют ТОО мг сорбента полистирол-азо-2-окси-З-мети- ленимйнодиуксусной кислоты. Раствор перемешивают на магнитной мешалке в течение 60 мин, после чего устанавливают рН 5,0-7,5 1 М NaOH и продолжают перемешивать еще 60 мин. Перемешивание проводят при комнатной температуре. Сорбент отфильтровывают через фильтр белая лента, концентрат промывают, 3-4 раза дистиллированной водой и десорбируют Cu,Pb,C.o,Cd,Mn.Fe,Zn,NI,Cr2 M HCI.

В полученном растворе элементы определяют методом атомно-абсорбционной спектроскопии, работу выполняли с трехще- левой горелкой в пламени ацетилен-воздух. Источниками резонансного излучения были лампы полого катода. В табл.3 представленырезультаты определения Cu,Pb,Co,Cd,Mn,Fe,Zn,Ni,Cr в стандартных образцах, аттестованных на содержание этих элементов.

Синтез нового сорбента полистирол- азо-2-окси-З-метилениминодиуксусной кислоты приводится ниже:

А. Получение полупродукта 2-оксибензи- лиаминодиуксусной кислоты, Препарат был

получен взаимодействием фенола с формальдегидом и иминодиуксусной кислотой по реакции Манниха.

В трехгорлой колбе емкостью 500 мл. снабженной мешалкой, капельной воронкой, термометром, и помещенной в баню, растворяют при размешивании 18,8 г (0,2 М) фенола в 100 мл ледяной уксусной кислоты. Затем в колбу приливают водный раствор мононатриевой соли иминодиуксусной кислоты, приготовленный следующим образом: 27 г (0,2 М) иминодиуксусной кислоты помещают в стакан, туда же приливают 30 мл дистиллированной воды и при размешивании медленно нейтрализуют полученную

суспензию 30%-ным раствором едкого натра до рН 7-8 по универсальной индикаторной бумаге. Содержимое колбы охлаждают в ледяной бане до 5-10°С и, поддерживая эту температуру, при перемешивании за 20

мин прибавляют по каплям 15 г (0,2 М)37%- ного раствора формальдегида. Далеетемпе- ратуру в бане поднимают до 20°С и раствор перемешивают при этой температуре 2 ч. Перемешивают в фарфоровую чашку и-выпаривают на водяной бане до образования влажного осадка. Прибавляют 500 мл этано- ла, размешивают и фильтруют осадок на стеклянном фильтре Ns 2. Осадок отжимают и промывают ацетоном. Выход воздушносухого препарата равен 59-60 г.

Б. Диазотирование аминосополимера стирола с дивинилбензолом. 3№ 31 г (0,2 М) хлористоводородной соли аминосополимера стирола с ДВБ макропористой структуры состава 15/100, смешивают с 300 мл воды и 40 мл конц. HCI. Смесь Охлаждают в ледяной бане и при температуре 0-5°С диазотируют раствором 14 г NaN02 (0,2 М) в 50 мл воды, добавляемого в течение 2 ч. Контроль за реакцией

диазотирования проводятс применением йод- крахмальной бумаги до возникновения ртчет- ливой синей окраски. Диазотированный сополимер отфильтровывают, промывают водой и используют в реакции азосочетания

с 2-оксибензил-иминодиуксусной кислотой.

В. Азосочетание диазотированного сополимера стирола с ДВБ. Растворяют 48 г (0,2 М) 2-оксибензилиминолилуксусной кислоты в 500 мл воды и нейтрализуют 20%н;ым раствором NaOH до рН 7-8. Раствор охлаждают в ледяной бане до 0-5°С. Далее при перемешивании к раствору азотсостав- лйющей прибавляют в течение 1 ч диазоний сополимера стирола с ДВБ и одновременно 20%-ный раствор NaaCOa, поддерживая рН 9|-10. Азосочетание проводят при 0-5°С в чение 6 ч и далее при комнатной темпера- т/ре в течение 12 ч. Затем осадок отфильтФормула изобретения 1. Способ группового извлечения элементов из природных и сточных вод путем сорб- L ии полимерным хелатным сорбентом , о т л и а ю щ и и с я тем, что, с целью увеличения избирательности и степени извлечения, в ка- естве полимерного сорбента используют

ровывают на стеклянном фильтре № 4, многократно промывают водой, 2 М HCI и снова дистиллированной водой до удаления окрашенных органических примесей. Выход воздушно-сухого препарата сорбента полисти- рол-азо-2-окси-З-метилениминодиуксусной кислоты составляет 31-32 г в виде тонкодисперсного порошка темно-коричневого цвета.

полистирол-азо-2-окси-З-метилениминоди уксусную кислоту, а сорбцию проводят сначала при рН 1,5-3,0 и затем при р -П5-5,7.

2. Способ по п.1,отличающийся тем, что сорбцию проводят при комнатной температуре в течение 120 мин.

Таблица 1

Использование: извлечение элементов (меди, свинца, кобальта, кадмия, марганца, железа, цинка, никеля, хрома) из природных и сточных вод. Сущность изобретения: сорбцию элементов осуществляют полистирол- азо-2-окси-З-метилениминодиуксусной кислотой. Сорбцию осуществляют при рН 1,5-3,0, повторное при рН 5,0-7,5 в течение 120 мин. 3 табл.

Зависимость степени сорбции Cu,Pb,Co,Cd,Mn,Fe,Zn,Ni,Cr полистирол-азо-2-окси-З-ме- тилениминодиуксусной кислотой от рН среды. Условия сорбции: Объем раствора 50 мл, масса сорбента 100 мг, время перемешивания 120 минут при комнатной температуре.

Избирательность сорбции 2 Cu,Pb,Co,Cd,Mn,Fe,Zn,Ni,Cr полимерными хелатными сорбентами.

Полистирол-азо-2-окси-3-метилениминодиуксусная кислота

Результаты определения Cu,Pb,Co,Cd,Mn,Fe,Zn,Ni,Cr в стандартных образцах состава водных растворов солей металлов (Объем 100 мл. , ,95).

Таблица 2

ТаблицаЗ

Продолжение табл.З