ИССЛЕДОВАНИЕ СОРБЦИОННЫХ СВОЙСТВ НОВЫХ АЗОТСОДЕРЖАЩИХ КОМПЛЕКСООБРАЗУЮЩИХ ПОЛИМЕРОВ ПО ОТНОШЕНИЮ К БЛАГОРОДНЫМ МЕТАЛЛАМ

Мишагина Е.Е.   Зайцева А.С.   Буинова С.В.  

Докладчик: Мишагина Е.Е.

Благородные металлы незаменимы во многих областях промышленности, технологии и медицины, что обуславливает необходимость разработки методов их определения в различных объектах. Однако несмотря на высокую чувствительность современных методов, прямое определение благородных металлов затруднено вследствие малых содержаний, сложного состава матриц природных объектов и мешающего влияния макрокомпонентов на аналитический сигнал. Поэтому для повышения надежности и правильности результатов анализа природных объектов на практике используют различные методы отделения элементов от матричного фона. Эффективным способом выделения и концентрирования при анализе объектов сложного состава является сорбция комплексообразующими сорбентами, которые за счет наличия донорных атомов обладают высокой селективностью по отношению к благородным металлам. Наряду с известными сорбентами, содержащими группы пиразола, имидазола, пиридина [Мясоедова, 1984], хорошо зарекомендовали себя сорбенты на основе триазола [Ермакова, 2009, Шаулина, 2010].
Целью данной работы было исследование способности сополимера винилтриазола (ВТ) с акрилонитрилом (АН) и метилен-бис-акриламидом (МБАА) извлекать благородные металлы.
Изучение сорбционных характеристик проводили в статических условиях при комнатной температуре по отношению к хлоридным комплексам золота, платины и палладия (AuCl₄^-, PtCl₆^2-, PdCl₄^2-), а также к катионной форме серебра (Ag⁺).

Установлено, что в интервале от 0,1 до 3 М извлечение палладия практически не зависит от концентрации кислот HCl, HNO₃, при дальнейшем увеличении кислотности до 7М незначительно снижается.  Характер зависимости свидетельствует о большем вкладе в процесс извлечения донорно-акцепторного взаимодействия. Для ацидокомплексов золота и платины отмечается значительное снижение сорбции в указанном интервале кислотности, что связано с конкурирующим влиянием аниона кислоты при доминировании ионного обмена (1 стадия) с последующим донорно-акцепторным взаимодействием (2 стадия). Уменьшение сорбции серебра с увеличением кислотности раствора обусловлено конкурирующим влиянием протона в донорно-акценторном взаимодействии и, возможно, прочностью образующегося комплексного соединения. Образование связи подтверждено данными ИК и КР спектроскопии, соотношение компонентов в координационном узле – результатами элементного анализа сорбента, насыщенного металлом.

Изучение кинетики сорбции ионов металлов показало, что для достижения равновесия системам необходимо от 20 до 40 мин при периоде полусорбции от 6 до 10 мин. Наибольшая скорость сорбции отмечается для ионов золота и платины. Расчет кинетических параметров и анализ данных метода прерывания сорбции позволили сделать вывод, что для сорбции золота характерен гелевый (внутренний) тип диффузии; процесс концентрирования палладия, напротив, лимитируется пленочной (внешней) диффузией. Для остальных металлов, вероятно, реализуется смешанно-диффузионный механизм.
Эффективность сорбента оценивали значениями сорбционной емкости и коэффициентов распределения. Для расчета этих величин строили кривые равновесного распределения металлов между раствором и твердой фазой при увеличении концентрации металла в 1М растворах кислот. Cорбент характеризуется высокими значениями сорбционных емкостей, которые сравнимы с литературными данными для известных азотсодержащих сорбентов.

Высокие значения коэффициентов распре-деления  n∙(104-105) и характер изотерм свидетельствуют об эффективности использования сополимера ВТ-АН-МБАА для извлечения  низких количеств металлов и концентрирования их из разбавленных растворов.

Извлечение характеризуется высокой избирательностью: из 1М растворов соляной кислоты сополимер не извлекает ионы железа, цинка и кобальта, но сорбирует ионы меди. Это связано с тем, что медь способна извлекаться в виде ацидокомплекса и координироваться с активными атомами азота в структуре сорбента.
Установлено, что низкие концентрации золота и палладия количественно элюируются 3%-ным солянокислым раствором тиомочевины. Тиомочевинные элюаты могут быть использованы для атомно-абсорбционного определения элементов. Изучение влияние временного фактора (15-60 мин) на десорбцию показало, что комплексы элюируются в течение 15 мин. Регенерированный сополимер практически не теряет своей сорбционной активности, поэтому возможно его использование в нескольких циклах.

Литература:
1. Ермакова Т.Г., Шаулина Л.П., Кузнецова Н.П., Мячина Г.Ф. Извлечение серебра комплексообразующими сорбентами на основе 1-винил-1,2,4-триазола // Журн. прикл. химии. 2009. Т. 82. Вып. 10. С. 1750-1754.
2. Мясоедова Г.В., Саввин С.Б. Хелатообразующие сорбенты // М.: Наука, 1984. 174 с.
3. Шаулина Л.П., Ермакова Т.Г., Кузнецова Н.П., Волкова Л.И., Мячина Г.Ф. Сорбционное извлечение благородных металлов сополимером винилтриазола с акрилонитрилом // Вестник БГУ. 2010. Вып.3. С. 99-102.

Файл с полным текстом: Мишагина_ИГУ.doc