Способ группового извлечения элементов из природных и сточных вод

 

Использование: извлечение элементов (меди, свинца, кобальта, кадмия, марганца, железа, цинка, никеля, хрома) из природных и сточных вод. Сущность изобретения: сорбцию элементов осуществляют полистиролазо-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.

N 1 (22) (46) (71)

HNA

АН (72) зов (56) тор

17.12.90

07.02.93. Бюл. N 5

Институт геологии рудных месторожде, петрографии, минералогии и геохимии

ССР

Н,Н.Басаргин, Н.В.Чернова и Ю.Г.Рокий

Басаргин Н.Н. и др. Заводская лаборая, 1986, т.52, вып.2, с.9-11.

Авторское свидетельство СССР

270625, кл. 6 01 N i/28, 1984. ()

ЭЛЕМЕНТОВ ИЗ ПРИРОДНЫХ И СТОЧНЫХ ВОД (57) Использование; извлечение элементов (меди, свинца, кобальта, кадмия, марганца, железа, цинка, никеля, хрома) из природных и сточных вод. Сущность изобретения: сорбцию элементов осуществляют полистиролазо-2-о кси-3-метил ени мин одиу ксус ной кислотой, Сорбцию осуществляют при рН

1,5 — 3,0, повторное при рН 5,0 — 7,5 в течение

120 мин. 3 табл.

Изобретение относится к способам груп, по ого извлечения элементов (Cu Pb,Со,Cd,Mî Fe,2n,NI,Сг) ив природных и сТо ных вод.

Известны способы группового извлечении элементов о применением розничных по имерных хелатных сорбентов.

Однако эти способы не обеспечивают вы окую избирательность и полноту извлечен я микроэлементов: меди, свинца, коба ьта, кадмия, марганца, железа, цинка, ни еля, хрома в присутствии макроколичес в (и, 10 Д) других элементов.

Наиболее близким по технической сущно ти и достигаемому эффекту к предлагаемому способу является способ группового извлечения элементов, преимущественно дл их последующего аналитического определения, путем введения полимерного хела ного сорбента — полистирол амйно-4-нитро-6-сульфофенола.

Однако этот способ не обладает достаточной избирательностью извлечения указа ных элементов, поскольку не извлекает свинец, кадмий и хром.

Целью является увеличение избирательности и степени извлечения. Поставленная цель достигается способом извлечения предложенных элементов из растворов путем введения полимерного хелатного сорбента полистирол-азо-2-окси-3-метилениминодиуксусной кислоты, сорбцию проводят сначала при рН 1,5 — 3,0 и затем при рН 5 — 7,5 при комнатной температуре в течение 120 минут.

Новый хелатный сорбент полистирол-азо2-окси-3-метилениминодиуксусная кислота; представляет собой тон кодисперсн ы и порошок темно-коричневого цвета, нерастворимый в воде, кислотах, щелочах и органических растворителях.

Сорбционная емкость сорбента по извлекаемым металлам составляет 12,9 мг Z

Cu,РЬ,Со,Cd,Mn,Fe,Zn,Ni,Сг / г сорбента, 1792923

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,Со,Cd,Mn,FeZn,Ni,Сг 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 Си,Pb,Cî,Cd,Mn,Fe,Zn,Ni,Ñã предлагаемым сорбентом и наиболее широко используемым полистирол-имино-4-нитро-6сульфофенолом, а также полимерным тиоэфиром, Из таблицы следует, что избирательность групповой сорбции указанных элементов предлагаемым сорбентом выше на порядок, чем известные сорбенты. Предлагаемый способ позволяет количественно извлекать

Cu,Ðb,Co,Cd,Mn,Fe,Zn,Ni,Ñã из природных и сточных вод в поисутствии п10 п10 -кратных избыточных количеств

Са,Mg,K,Na,Sr,Âà,LI,Мо,AI,Ti.

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

К 500 мл анализируемой воды, доведенной до рН 1,5 — 3,0 1 M НС1, прибавляют 100 мг сорбента полистирол-азо-2-окси-3-метилениминодиуксусной кислоты. Раствор перемешивают на магнитной мешалке в течение 60 мин, после чего устанавливают рН 5,0 — 7,5 1 M 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,Со,Cd,Mn,Fe,Zn,Ni,Сг 2 М HCI, В полученном растворе элементы определяют методом атомно-абсорбционной спектроскопии, работу выполняли с трехщелевой горелкой в пламени ацетилен-воздух.

Источниками резонансного излучения были лампы полого катода, В табл.3 представлены результаты определения

Си.Pb,Со,Cd,Mn,Fe.Zn,NI,Ñã в стандартных образцах, аттестованных на содержание этих элементов.

5 Синтез нового сорбента полистиролазо-2-окси-3-метилениминодиуксусной кислоты приводится ниже;

А. Полу .ение полупродукта 2-оксибензилиаминодиуксусной 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 кис20 лоты, 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% HblM 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

30 мин прибавляют по каплям 15 г(0,2 М) 37%ного раствора формальдегида. Далеетемпературу в бане поднимают до 20 С и раствор перемешивают при этой температуре 2 ч.

Перемешивают в фарфоровую чашку и вы35 паривают на водяной бане до образования влажного осадка. Прибавляют 500 мл этанола, размешивают и фильтруют осадок на стеклянном фильтре N. 2, Осадок отжимают и промывают ацетоном, Выход воздушно40 сухого препарата равен 59 — 60 г.

Б. Диазотирование аминосополимера стирала с дивинилбензолом, 3N 31 г (0,2 M) 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 NaNOg (0,2 М) s 50 мл воды, добавляемого в течение 2 ч. Контроль за реакцией диазотирования проводятс применением йодкрахмальной бумаги до возникновения отчетливой 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 M) 2-оксибензилиминолилуксусной кислоты в 500 мл воды и нейтрализуют 20%1792923 ровывают на стеклянном фильтре М 4, многократно промывают водой, 2 М НС! и снова дистиллированной водой до удаления окрашенных органических примесей. Выход воздушно-сухого препарата сорбента полистирол-азо-2-окси-3-метилениминодиуксусной кислоты составляет 31 — 32 г в виде тонкодисперсного порошка темно-коричневого цвета. полистирол-азо-2-окси-3-метилениминоди уксусную кислоту, а сорбцию проводят сначала при рН 1,5 — 3,0 и затем при рН 5-5,7.

Формула изобретения

1. Способ группового извлечения злеменв из природных и сточных вод путем сорбии полимерным хелатным сорбентом, о т л и а ю шийся тем, что, с целью увеличения збирательности и степени извлечения, в каестве полимерного сорбента используют

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

Таблица 1

Зависимость степени сорбции Си,РЬ,Со,Cd,Mп,Fe,Zn,NI,Сг полистирол-азо-2-окси-3-меилениминодиуксусной кислотой от рН среды. Условия сорбции: Объем раствора 50 мл, масса орбента 100 мг, время перемешивэния 120 минут при комнатной температуре.

Степень сорбции (R), % рН! среды

Zn

Со

Fe мп

Си

25,0

1,0 !

1,2

1,5

15,0

25,0

40,0

35,0

25,0

20,0

50,0

45,0

30,0

35,0

45,0

17,0

53,0

50,0

65,0

95,0

21,0

50,0

95,0

60,0

95,0

100,0

100.0

73,0

95,0

95,0

100,0

2,0

2,5

30,0

66,0

100,0

100,0

100,0

100,0

100,0

72,0

35,0

100,0 100,0

78,0

38,0

2,7 100,0

3,0

100,0

95,0

45,0

30,0

25,0

20,0

18,0

17,0

100,0

100,0

43,0

100,0

95,0

80,0

90,0

100,0

50,0

3,5 !

4,0, 90,0

95,0

57,0

100,0

83,0

95,0

65,0

71,0

79,0

87,0

100,0

100,0

78,0

4,5

74,0

90,0

5,0

80,0

70,0

100,0

100,0

70,0

5,5

66,0

6,0

6,5

15,0

63,0, 63,0 100,0 95,0

60,0 100,0 98,0

100,0

100,0

100,0

100,0

100,0

100,0

100,0

10,0

53,0

41,0

30,0

25,0

20,0

7,0

7,5

8,0

8,5

35,0

35,0

10,0

100,0

95,0

75,0

70,0

68,0

58,0

10,0

100,0

100,0

55.0

35,0

9,0

55,0

35,0

9,0 .

100,0

55,0

9,0

9,5

35,0

8,0

15,0

10,0

100,0

100,0

66,0

64,0

55,0

55,0

35,0

8,0

10,0

I ным раствором NaOH до рН 7-8, Раствор охлаждают в ледяной бане до 0-5 С, Далее при перемешивэнии к рэстворч азотсоставл ющей прибавляют в течение 1 ч диэзоний сополимера стирала с ДВБ и одновременно о

20ь-ный раствор Ка2СОз, поддерживая рН

9 — 10. Азосочетание проводят при 0-5 С в течение 6 ч и далее при комнатной температуре в течение 12 ч. Затем осадок отфильт1

100,0

100,0

100,0

95,0

90,0

80,0

72,0

65,0

60,0

58,0

57,0

56,0

55,0

100,0

95,0

95,0

85,0

75,0

65,0

60,0

50,0

45,0

40,0

37,0

35,0 ,33,0

32,0

30,0

43,0

53,0

60,0

67,0

78,0

81,0

87,0

92,0

95,0

100,0

100,0

100;0

100,0

95,0

100,0

100,0

100,0

100,0

100,0

95;0

95,0

70,0

60,0

50,0

40,0

35,0

35,0

35,0

1792923

Таблица 2

Избирательность сорбции Z Cu,Pb,Со,Cd,Mn, Fe,Zn.NI,Cr полимерными хелатными сорбентами.

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

Таблица3

Результаты определения Cu,Pb,Co,Cd,Mn,Fe,Zn,М,Cr в стандартных образцах состава водных растворов солей металлов (Обьем = 100 мл, n=10, Р=0,95).

1792923

Продолжение табл,3

Составитель Н,Басаргин

Техред М.Моргентал Корректор И.Шулла

Редактор С.Кулакова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 479 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5