Сорбент для хроматографии Советский патент 1980 года по МПК B01J1/22 B01D15/08 G01N31/08 

Изобретение относится к способам приготовления сорбентов и может быть использовано для разделения металлов в растворах, в частности, для разделения металлов методом хроматографии .

Известно использование в качестве сорбентов для хроматографического разделения металлов ионитов, представляющих собой органическую матрицу, содержащую катион- или анионообменивающие, а также комплексующие группы 1.

Несмотря на то, что иониты широко применяются на прокатке, они имеют существенные недостатки, заключающиеся в том, что вследствие органической природы матрицы, которая обладает гидрофобными свойствами, необходимо длительное время (зависящее от степени сшивки) выдерживать в водном растворе для его набухания; вследствие медленной диффузии ионов через органическую матрицу время установления адсорбционного равновесия исчисляется часами; получения ионитов трудоемкое; воспроизводимость их ионообменных свойств недостаточная, сильно зависящая от

степени сшивки; изменение удельного объема ионитов, происходящее при замене ионов, сильно отличающихся по размеру, и обусловливает гидродинамические затруднения.

Наиболее близкими к предлагаемому сорбенту по техниче(1кой сущности и достигаемому результату являются сорбенты для хроматографии, пред0ставляющие собой минеральный носитель, пропитанный комплексообразующимл веществами 2.

Сорбенты получают путем адсорбции на поверхности носителя - угля, оки5си алюминия комплексообразователей, в частности диметилглиоксима, диэтилдитиокарбамата, оксихинолина, фениларсоновой кислоты, N-бeнзoл-N-фeнилгидроксиламина и таннина.

0

Недост:атками описанных сорбентов являются длительность установления равновесия между сорбентом и раствором - 3-4 суток при комнатной температуре, 12 часов при сорбции при

5 95°С. Вследствие низкой-скорости установления адсорбционного.равновесия скорость пропускания раствора через колонку с сорбентом состазляRT 0,24 мл/мин-CM i; недостаточная стабильность сорбентов во времени особенно в случае применения комплексообразователей хорошо растворимых в воде (диметилглиоксим. танНИН) и при повышенных температурах, обусловленная c Uulвaниeм адсорбированного комплексообраэователя. Для предотвращения загрязнения раствора используют вторую колонку с немоди фицированным сорбентом, ка котором происходит поглощение комплексообразователя, смытого из первой колон ки; неоднородность адсорбционных центров при малых степенях заполне|Ния поверхности (до 5 мае.;) . Вслед ствие, неполного покрытия поверхност угля комплексообразователем наблюдается ионный обмен на кислотных группах .носителя. Совместное присутствие на поверхности комплексооб разующих и ионообменивающих центров снижает эффективность хроматографического разделения. Увеличение же степени заполнения (более 10 масс.% приводит к образованию полимолекулярных слоев, что вызывает ухудшение массообмена. Цель изобретения - ускорение про цесса хроматографирования и увеличение стабильности действия сорбента во времени. Цель достигается предложенным сорбентом, содержащим 4 , 0-10,О масс Г-хлорпропилтрихлорсилана, 1,2 2,4 масс.% этилендиамина и остально силикагель марки Силохром С-120 в качестве носителя. Предложенный сорбент получают на греванием смеси, содержащей силикагель и J -хлорпропилтрихлорсилан в количестве 4,0-10,0 ,с последующей обработкой полученного материала спиртовым раствором этилендиамина при нагревании. Уменьшение содержания | -хлорпропилтрихлорсилайа ниже 4 приводит к симбаткому уменьшению содержания хелатирующих , этилендиаминовых групп и ухудшению сорбционных характеристик сорбента При увеличении содержания |р-хлорпро ,пилтрихлорсилана выше 10 не происхо дит увеличения содержания этилеыдиамина и улучшения сорбционг ых характеристик. Пример 1.К5г силикагеля марки Силохром С-120 приливают раствор 0,4 мл f.-хлорпропилтрихлор силана в 12 мл толуола. Получившую ся суспензию выдерживают в сушильном икафу при 80-100 С в течение 8 затем промывают спиртом и высушива ют при 120С. К 5 г полученного ма териала прибавляют 15 мл 50%-ного раствора этилендиамина в спирте, по лученную суспензию выдерживают при 70°С в сушильном шкафу в те-чение 2 ч, затем пpo 1ывaют спиртом и водой до отрицательной реакции на эт ендиамин и высушивают при 120 С од вакуумом. Содержание этилендиамиа равно 1,2 масс.%. Пример 2, В условиях примеа 1 берут 0,6 мл J -хлорпропилтрилорсилана. Содержание этилендиамина 2,3 масс.%. Пример 3. В условиях примеа 1 берут 1,0 ivtn )р -хлорпропилтриклорсилана. Содержание этилендиамина 2,4 масс.%. Для изучения кинетики сорбции ионов на предложенном сорбенте в статических условиях в 10 склянок емкостью по 50 мл помещают 1 мл раствора исследуемого иона с концентрацией 0,1 мг/мл, 5 мл 0,05 М боратного буферного раствора, 14 мл воды, 0,1 г сорбента и склянки встряхивают в течение различного периода времени (от 1 до 60 мин). Равновесие устанавливается за 5-15 мин. В аналогичных условиях изучают рН-вависимость сорбции ионов , Zn, полученном сорбенте. Исследованные ионы можно разделить на две группы - сильносорбирующиеся Омедь, цинк, железо) и слабосорбирующиеся (кобальт, марганец) „ Для разделения смесей ионов в хроматографическую колонку диаметром 1 см помещают 1 г сорбента (высота слоя сорбента 4 см). Через колонку пропускает 15 мл раствора с рН 5,9, содержащего сильносорбирующиеся и слабосорбирующиеся ионы, со средней скоростью 3,0 мл/мин см. Колонку гфомывают 15 мл раствора с тем же рН, в эффлюэнте определяют количество слабосорбирующегося иона. Затем KO.nciHKy npo 1ывaют 25-ЬО мл раствора азотной кислоты до отрицательной реакции на. исследуемый ион металла. В- элюате определяют количество сильносорбирующихся ионов. Проведено разделение смесей . 7,г,-СоГ, Fe -Co2 -Mn , Fe -Mn при различных соотношениях ионов. В аналогичных условиях варьирует скч.:рость пропускания раствора, содержащего смесь ионов меди и кобальта, от 1 до 30 мл/мин-см 2, Показано, что скорость пропускания не влияет на эффективность разделения. Проведено длительное испытание стабильности действия сорбента. Многократное (20 опытов) использование сорбента не влияет на эффективность разделения и не приводит к уменьшению содержания хела.-1ирующих групп на поверхности носителя. Таким образом, предложенный сорбент обладает высокими и воспроизводимыми адсорбционными свойствами и может быть использован для экспрессного хроматографического разделения ионов переходных металлов. Сорбент может применяться без предварительной обработки. Вследствие малых кин .тических и диффузионных затрудне- НИИ хроматографическое разделение в присутствии предлагаемого сорбент может проводиться с высокой скорость (скорость пропускания раствора через колонку может доходить до 30 МЛ/МИНсм по сравнению с 0,24 мл/минсм для известного), чт способствует интенсификации научных исследований в области разделения ионов переходных металлов. Предложен ный сорбент обладает высокой стабильностью и может быть использован для многократного разделения смесей ионов без ухудшения эффективности разделения. Формула изобретения Сорбент для хроматографии, содержащий носитель и комплексообразующий агент, отличающийся тем, что, с целью ускорения процесса хроматографирования и увеличения стабильности действия, сорбент дополнительно содержит f-хлорпропилтрихлорсилан, в качестве носителя - силикагель Силохром С-120, а в качестве комплексообразующегося агента - этилендиамин при следующем соотношении исходных компонентов, масс.%: -Хлорпропилтри4,0-10,0 хлорсилан 1,2-2,4 Этилендиамин Силикагель Силохром С-120 Остальное. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Морозов А.А. Хроматография в неорганическом анализе. Высшая школа , М., 1972, с. 52. 2.Теория ионного обмена и хроматография. Наука, М., 1968, с. 231.