Сорбент для извлечения ионов переходных металлов из растворов и хроматографии и способ его получения

 

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

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (! 9) (I)) . (s1)4 В 01 D 15/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРО-ъОМ,К СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3744091/23-26 (22) 06.04.84 (46) 23.10.85. Бюл, 11 - 39 (72) Г.В.Кудрявцев, Т.З.Вертинская, Т.И.Тихомирова, Г.В.Лисичкин и В.И.Фадеева (71) МГУ им.M.В.Ломоносова (53) 543.544(088,8) (56) Vernon F., Eccles Н. — Anfl.

Chem. acta, 1976, v. 82, Н - 2, . р. 368, Авторское свидетельство СССР

Р 850204, кл. В.01 J 20/10, 1979. (54) СОРБЕНТ ПЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИОНОВ

ПЕРЕХОД»111Х МЕТАЛЛОВ ИЗ РАСТВОРОВ

И ХРОМАТОГРАФИИ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ . (57) 1. Сорбент для извлечения ионов переходных металлов из растворов и хроматографии на основе кремнезема с привитыми азотсодержащими кислотными группами, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения селективности действия сорбента, он содержит привитые группы гидроксамовой кислоты формулы—

С» СН С(О)ЫНОН.

2. Сорбент по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что он содержит привитые группы с поверхностной концентрацией 1-4 групп/нм ;

3. Способ получения сорбента для извлечения ионов переходных металлов из растворов и хроматографии, включающий прививку к поверхности кремнезема кремнийорганического модификатора с последующей обработкой раствором азотсодержащего соединения, отличающийся тем, что, с целью повышения селективности действия сорбента, в качестве модификатора используют метил-3-трихлорсилилпропионат и обработку проводят раствором гидроксиламина в метаноле.

86233

15

25

35

1 11

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, К 10 r кремнезема марки "Силохром С-120" (удельная поверхность 80 м /r) прибавляют раствор 1,2 r метил 3-трихлорсилилпропионатa — С1, SICH, СООСН, в 50 мл толуола, смесь перемешивают

15 мин и удаляют толуол в вакууме, .полученный порошок нагревают 8 ч о при 100 С в сушильном шкафу. К раствору 3,5 г гидрохлорида гидроксиламина в 25 мл метанола прибавляют ,раствор 2,5 г гидроксида калия в

25 мл метанола, осадок отфильтровывают, фильтрат, представляющий собой раствор гидроксиламина в мета" ноле с рН 8, прибавляют к полученному выше порошку и смесь выдерживают

10 ч при 20 С. Полученный сорбент ь промывают метанолом и водой и сушат

3 ч при 80 С в вакууме, Анализ на содержание углерода дает значение

2,1%- азота - 0,4%, что соответствует

4,5% привитого соединения (плотпость прививки 4 группы/нм ).

Пример 2. В условиях примера 1 используют 2,8 r KOH,рн 9), Анализ на содержание углерода дает

2,0%, что соответствует 3,9 группы/нм

Пример 3. В условиях примеРа 1 беРУт 0,3 r С19 МСН2СНЗСООСИЗ

Содержание привитого соединения Locтавляет в этом случае 1,1% поверхностная плотность прививки—

1 группа/пм .

Пример 4. В условиях примера 1 берут 10 r силикагеля марки

KCI(-2 (удельная поверхность 275м /г) и 4,2 г С1.3 SICH СН СООСН . Анализ сорбента на углерод дает значение

7,1%, что соответствует плотности прививки 4 группы/нм . 50

Пример 5. Исследование сор- . бентов методом ИК-спектроскопии показало значение в спектре образцов кремнезема обработанного . C1 SiCH CH COOCHз, полосы поглощения 55 в области 1740 см, соответствующей колебаниям карбонильной группы.

После обработки гидроксиламином полоса поглощения смещается в область

1640 см ", что указывает на количественное превращение привитых сложноэфирных групп -COOCH> в гидроксамовые -С(О)МНОН, Сорбционные характеристики синтезированного сорбента изучены на примере сорбции ионов железа (и), титана 0Ч ), тория (I4 ), циркония (, iV) и гафния (g ) ..

В пробирки с притертыми пробками. емкостью 25 мл помещают раствор, содержащий ионы металла, определенный объем концентрированной соляной кислоты или гидроксида натрия для создания необходимой кислотности среды и разбавляют водой до объема 10 или 20 мл, В пробирки вносят 0,1 г 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 циркойил, гафния и торил с арсенаэо III, титана с диаптипирилметаном 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 групп/нм не удается ни при каком варьировании соотношения исходных компонентов и условий проведеиия реакций, При концентрации привитых групп менее 1 группы/нм снижаются 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 И соляной кислоты емкость сорбента составляет соот4

Продолжение табл. 1

1186233

I Г

3230

НС1, М 0,3

97,0

1330

93,0

1,0

2,0

80,0

400

380

79,0

3,0

330

77,0

4,0

Гафний (Ф) 2900

1190

350

350

Торий (W ) 0,95 2

1,89 50,4

3 05 84,0

4,15 93,2

Титан (lY,) рн

104

525

1330

НС1, М 0,1 20

1,2 17

2,0 17

3,2 20

21

Железо (Ю) 1,0 0

2,10 16

3,15 65

4,08 85

5,30 . 70

6,15 72 рн

Таблица 1

371

1130

Цирконий (W )

1,2 98,0

1,0 97,0

467

3230 рн

514

3 ветственно 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 эфлюенте определяют железо или торий. Сорбированные цирконий или гафний элюируют 5 мл 0,1 M 10 раствора щавелевой кислоты и опреде» ляют спектрофотометрически с арсеназо П! . Полученные результаты на примере разделения циркония и железа представлены в табл. 2. 15

В случае пар цирконий-торий, гафний-железо .и гафний-торий количественное разделение наблюдается при соотношении металлов 1:10000.

Таким образом, предлагаемый сор- 20 бент 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 боль-. ших избытков щелочных и щелочнозе- З< мельных металлов, тогда как разделение переходных металлов между собой при соотношении 1:.{10 -104) невозможно °

Использование предлагаемого сорбента позволяет существенно расши35 рить интервал кислотности, при которой возможно извлечение ионов из растворов. Если для известного сорбента извлечение протекает при рН 1, 40 то предлагаемый сорбент позволяет проводить извлечение даже из 4 М соляной кислоты. Этот результат особенно важен для легкогидролизующихся элементов, таких как титан, цирконий, гафний °

НС1, М 0,3 96,0

1,0 92,0

2,0 78,0

Зв0 78эО

11f3F 2 3 3

1 аблина

Найдено

СоотношеS

0,006 99, 2

0,004 101,2

001

1:10

9,93

100

0,01

1: 100

10 1000

10 10000 1: 1000

10 10 1: 10000

9,98

Составитель С, Староверов

Редактор П. Коссей Техред Т.Дубинчак Корректор.И. ."-рцейи

Подписное

Заказ б4бб/!3

Тираж 658

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11. 30 35, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5! д, д;i !ИИ! "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Г . гдено нпркония, мкг

Введено железа, мкг ние цирко.ний:желеНайдено циркония, мкг

10,02

10,02

0 004.

0,004 железа, мкг