Способ изготовления и применения слоистых адсорбентов Советский патент 1951 года по МПК G01N31/22 

Одним из факторов, тормозящих в настоящее время широкое применение хроматографического анализа, является отсутствие разнообразных, легко доступных, дешевых адсорбентов, обладающих постоянными и гарантированными качествами.

Предлагаемый способ изготовления и применения слоистых адсорбентов позволяет применять для качественного и количественного (хроматографического) анализа в качестве адсорбента вместо «стандартизованной по Брокману окиси алюминия, разнородные слоистые адсорбенты, в состав которых послойно входят: гашеная известь, окись магния, фосфат кальци-я и др. Этим путем можно легко, качественно и количсстигпио определять и разделять соли таких элементов, как трехвалеитисс железои ,рс;м, медь, никель, кобальт и марганец при сов1л;сст; о:4 присутствии и любом их соотношении в растворах.

О7Л Ч1Пелы1ая особенность описываемого способа заключается в том, что для возможного повышения точности и расширения использования хроматографического метода, адсорбционную колонну заполняют послойно адсорбентами КА102, СаО, MgO, Саз(РО4)2 и др. Слой адсорбентов располагают в различных комбинациях.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.

Слоистые адсорбенты разделяют на два типа: тип разнороднослоистых и тип однороднослоистых. В трубке с разнороднокрупнослоистым адсорбентом помещаются различные адсорбенты, отделенные друг от друга практически не адсорбционными веществами. В разнороднокрупнослоистом адсорбенте количество слоев должно быть равно количеству разновидностей адсорбентов. Возможно построение сЛоистого адсорбента разнородномелкослоистое, при которо слой каждого адсорбента состоит из нескольких тонких слоев,, отделенных друг от друга практически не адсорбирующим веществом. В мелкослоистом адсорбенте общее число слоев больше числа разновидностей адсорбентов. Мелкослоистый адсорбент может иметь одну или несколько разновидно№ 92156

стей адсорбеитой ; а также при нескольких адсорбентах каждый из иих может иметь несколько слоев. Построение колонки из разных адсорбентов по типу крупнослоистого, мёлкослоистого или смешанослоистого адсорбента дает возможность подбора разнообразнейших сочетаний для установления определенного режима колонки.

Принцип подбора слоев в адсорбенте

Подбор слоев в адсорбенте основан на двух принципах: на принципе неравномерного разделения ионов на разных адсорбентах и на принципе изменения рН колонки,

1.Подбор слоев по принципу неравномерного разделения ионов на адсорбенте осуществляют следующим образом.

В качестве примера может быть взято разделение смеси растворов хлорного железа, сернокислой меди и сернокислого кобальта. Из различных адсорбентов, например MgO, Са(ОН)2, ZnO, Саз(Р04)2, CaHPOi и др. окись цинка и гидрат окиси кальция лучше остальных из указанных удерживают железо. Поэтому тонкий слой гидроокиси кальция помешают вверху колонки. Толщину слоя адсорбента определяют из соответствующего графика разделения ионов на разных адсорбентах в данном случае берут не менее и не более 2 лш, так как зона свыше 2 мм до 19 мм является зоной удержания меди. При пропускании раствора через такой толщины слой гидрата окиси кальция адсорбент будет удерживать только л елезо и свободно пропускать медь и кобальт. Раствор, очищенный от железа, можно пропустить через другой адсорбент, наиболее сильно удерживающий следующий для разделения элемент, которым в приведенном иримере является медь. Из указанных адсорбентов медь сильнее всего удерживается на окиси магния и фосфорнокислом кальции. Помещая один из этих адсорбентов вторым слоем в колонку, получают возможность отделить медь от кобальта. При этом толщина слоя каждого адсорбента применяется в соответствии с количеством и концентрацией пропускаемого раствора, так .как каждый .адсорбент имеет определенную емкость адсорбируемых веществ.

2.Подбор слоев по принципу измерения рН в колонне производят следующим образом.

Известно, что насыщенный определенный раствор окислов, оснований, солей и кислот имеет определенное значение рН. В адсорбционной колонке значение величины рН различно и образование той или другой полосы (окраски) связано с величиной рН данной части колонки. Таким образом, слоистый адсорбент можно изготовить путем заполнения колонки разными адсорбентами при изменении рН подбором соответствующих малорастворимых оснований, солей и кислот, поставив в «ряд по величине рН их насыщенных растворов.

ИзгЬтовленный таким образом слоистый адсорбент имеет большой диапазон значений рЯ и имеет лучшую избирательную способность.

Применение однороднослоистого адсорбента

Улавливание меди из рас.творов

В трубке адсорбент (фосфорнокислый кальций) разделяют ватой на две одинаковые полосы длиной по 2 с.и и наливают в трубку 0,5Н растворов медного купороса. Распространение окраски на слое адсорбента происходит на расстоянии 2 см толщины тонкого слоя. По достижении раствором нижнего среза тонкого слоя распространение окраски прекращается, а вата н другие слон смачиваются уже бесцветной жид костью. В слоистом адсорбенте медь концентрируется в тонком слое и не распространяется по всему столбику адсорбента. Медь нз колонки легко вымывается аммиаком, после чего колонка вновь используется для поглощения меди.

Очистка растворов сернокислого кобальта от сернокислой меди

Через слоистый адсорбент фосфорнокислого кальция пропускают смесь 0,5Н растворов сернокислого кобальта и сернокислой меди. Слои адсорбента сверху последовательно окращиваются в глубокий голубой цвет. Из трубки вытекает чистый розовый раствор сернокислого кобальта без следов меди.

Очистка раствора сернокислого никеля от сернокислой дМеди

Очистку проводят аналогично предыдущему примеру. При этом из трубк) вытекает прозрачный раствор нежно-зеленого цвета.

Очистка растворов от железа

В качестве адсорбента используют гидрат окиси кальция, которым тремя тонкими слоя.ми заполняют часть стеклянной трубки. Раствор сернокислого кобальта (технического) пропускают через трубкугтри этом в верхнем слое адсорбента удерживается железо в .виде слоя с желто-оранжевой окраской,-а вытекаюн1.ий из трубки розовый растйор не дает реакции на железо.

Анализ растворов

Слоистый адсорбент может быть использован для качественного и количественного анализа. Основой для его проведения служит, наблюдаемая последовательность окраски слоев и определения емкости от .дельного слоя адсорбента. Количество окрашенных слоев показьгвает количество адсорбированного вещества, сддёржащегося в нропу1ценпом через трубку И31зестном количестве раййора.

Применение разнороднослоистого адсорбента

Открытие и разделение Fe, Со и Ni

В стеклянную трубку насыпают слои адсорбентов: гидрата окиси кальция, окиси магния и фосфорнокислого кальция, разделенные слоями ваты. При пропускании через трубку бесцветной смеси 0,5Н растворов сернокислого кобальта и сернокислого никеля с примесью солей железа слой гидрата окиси кальция окрашивается в желто-оранжевый цвет, слой окиси магния-яркозеленый, а слой фосфорнокислого кальция-в розовый.

Открытие двухвалентного .марганца в присутствии Сг ,Fe , Си , Со ., Ni

Стеклянную трубку длиной 80 см и с внутренним диаметром Ic.u запо 1няют адсорбентом. В нижнюю часть трубки помещают: слой окиси кальция толщиной 0,5 см, слой окиси магния-1 слг, слой фсксфорнокислого кальция-1 см. В трубку наливают раствор, приготовленный

л

№ 92156 4 -

сливанием равных количеств полунормальных растворов солей сернокислых Fe , Сг , Ni , Со, Си хлорного железа и хлористого магния. При очень медленном истечении жидкости через 8-12 час. на адсорбенте образуются ясно очерченные нолосы- Образующаяся хроматограмма показывает наличие в растворе ионов, дающих окраску: желто-коричневую от железа и хрома, голубую от меди, розово-красную от кобальта, зеленую от никеля и коричневую от марганца. При этом ионы хрома и железа труднее остальных отделяются друг от друга, так как они на окиси кальция занимают очень близкие места.

Осадочный слоистый адсорбент

Готовят растворы КОП различной концентрации и пропитываюткусочки ваты каждым из полученных растворов. Стеклянную трубку набивают кусочками ваты, нриготовлениой указанным нутем. Слои ваты располагают в порядке последовательного увеличения концентрации пропитавших их растворов. Полученный таким образом слоистый адсорбент имеет в каждом слое разное количество осадка КОН. Затем через слои адсорбента пропускают смесь равных количеств 0,5П растворов сер1нокислых солей кобальта, меди и хлорного железа. По мере протекания раствора образуется желтая полоса-железа, голубая полоса-меди и розовая полоса-кобальта.

Возможно изготовление и других разновидностей, осадочных адсорбентов путем пропитывания наполнителя трубки различными растворами или порошками. Папример: вата, пересыпанная окисью кальция, хорошо удерживает из растворов двухвалентное железо в виде. желтооранжевого слоя; вата предварительно смоченная раствором йодистого калия, дает при пропускании раствора уксусносвинцовой соли блестящее желтое кольцо йодистого свинца.

Предмет,изобретения

1.Способ изготовления и применения слоистых адсорбентов для: хроматографического анализа элементов, отличающийся тем, что„ с целью повыщения точности и расширения использования хроматографического Метода, адсорбционную колонну заполняют послойно адсорбентами КАЮ2, САО, MgO,, Саз(РО4)2 и др.

2.Прием выполнения способа по п. 1, отличающийся тем, что слой адсорбентов располагают в различных комбинациях.