VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

Синтез комплексообразователей, отличающихся высокой степенью избирательного извлечения катионов металлов без использования органических растворителей при твёрдофазной экстракции, является перспективным и экологически безопасным направлением химии. В промышленных масштабах комплексообразователи нашли широкое применение в качестве фотометрических, экстракционных, маскирующих, люминесцентных аналитических реагентов благодаря способности к донорно-акцепторному взаимодействию с катионами металлов и такому ценному качеству, как высокая избирательность. Известные на данном этапе реагенты в большинстве случаев используются в виде растворов в несмешивающихся с водой растворителях, сами анализы осуществляются практически всегда в жидкой двухфазной системе. Однако, применение органических растворителей не отвечает современным экологических требованиям. В связи с этим важной практической задачей считается отказ от них в химическом анализе и технологии. Предлагаемые решения проблемы касаются использования ионообменных смол, сульфо- и окисленных углей в виде твёрдой фазы для извлечения некоторых металлов, но у них в отличие от комплексообразователей отсутствует такое важное для химического анализа свойство, как избирательность и в химическом анализе они, практически, не применяются[1].

Нами предлагается использовать в качестве комплексообразователя производные антипирина, общая формула которых показана на рисунке 1.

Рисунок 1. Общая формула производных антипирина.

Согласно проведенным исследованиям данные соединения в виде твердой фазы избирательно сорбируют на своей поверхности катионы металлов [3]. Механизм избирательной сорбции можно объяснить наличием в составе соединений трех электронодонорных группы, которые могут участвовать в комплексообразовании. Для подтверждения данного предположения, нами же было исследовано соединение, содержащее две электронодонорные группы: кислород карбонильной группы и группа NH (фенилфениламино-4-антипирилметан, Х=Н, Ar=pH).

Методику синтеза фенилфениламино-4-антипирилметана как комплексообразователя, взяли за основу из работы [3], видоизменив ее согласно условиям эксперимента. Способность к твердофазной экстракции данного соединения была проверена на экстракции пяти металлов из пяти сред. Суть методики твёрдофазной экстракции заключается в том, что к 6 мл растворов катионов металлов, приготовленных смешиванием 2 мл раствора соли металла (концентрация 0,01н), 2 мл раствора, содержащего создающие среду анионы (концентрация 0,03н) и 2 мл раствора соляной кислоты (концентрация 0,03н), добавили 40 мг твердого реагента. Встряхивали полученную суспензию в течение 2-х мин., отделяли осадок фильтрованием и в фильтрате определяли остаточные количества катиона по методике, взятой из[3]. Степень экстракции рассчитывали по формуле

где: С₀ - концентрация элемента в исходном растворе, мг/мл;

С_равн - остаточная равновесная концентрация извлекаемого элемента в водной фазе, мг/мл.

Для сравнения эффективности твердофазной и жидкофазной экстракции с синтезированным нами комплексообразователем, мы провели серию экспериментов избирательного извлечения ионов меди реагентом ФПАМ в двух вариантах. Определение степени извлечения катиона металла проводили по стандартной методике [4] в водной фазе фотометрическим методом. Результаты экстракции приведены в таблице 1 и 2

Таблица 1

Степень извлечения катиона меди при жидкофазной экстракции

Среду образующий анион	С (мг/мл) в водной фазе (найдено)	С (мг/мл) в водной фазе (рассчитано)	Е, %
I-	0,25	12,55	98,05
HPO42-	2,52	10,28	80,37
SCN-	3,81	8,99	70,25

Таблица 2

Степень извлечения катиона меди при твёрдофазной экстракции

Среду образующий анион	С (мг/мл) в водной фазе (найдено)	С (мг/мл) в водной фазе (рассчитано)	Е, %
I-	5,12	7,68	60,0
HPO42-	12,2	0,6	4,72
SCN-	2,56	10,24	80,0

В процессе проведения экспериментов нами было отмечено, что в обоих видах экстракции комплексообразование происходит в межфазном пространстве. Образующиеся комплексы в случае жидкофазной экстракции диффундируют в органическую фазу, а в случае твёрдофазной экстракции – закрепляются на поверхности твердой фазы. Основываясь на данном предположении, нами был сделан вывод о зависимости экстракции от степени дисперсности реагента. Для подтверждения зависимости степени извлечения катиона меди от степени дисперсности реагента комплексообразователь механически растирался в ступке с солью в течении 1 минуты, 2 минут и добавлялся в виде раствора ДМФА (получали коллоидное состояние вещества). Степень извлечения катиона менялась соответственно от 52%, 61% и 73%.

Для получения комплексообразователя необходимой степени дисперсности нами предлагается помимо механического метода применить физико-химический метод воздействия. В качестве физико-химического метода предлагается использовать ультразвуковые колебания, получаемые магнитострикционным стержнем, работающим от ультразвуковой установки. Интенсивность ультразвуковых колебаний плавно изменялась от 0 до 810⁴ Вт/м² с помощью устройства независимого возбуждения, находящегося на генераторе, и составила 110⁴ Вт/м². Для выбора наиболее оптимального режима воздействия ультразвуковых колебаний на систему предполагается комплексообразователь взять как в твердом состоянии, так и в жидком виде. Дальнейшая разработка методики практического применения твёрдофазной экстракции для избирательного извлечения катионом металлов является актуальной, особенное нами будет обращено внимание на кинетику процесса и получение комплексообразователя с максимально возможной степенью дисперсности.

Список литературы

1. Плетнёв И.В., Формановский А.А., Смирнова С.В., Торочешникова И.И. Ионные жидкости – новые растворители для экстракции и анализа / И.В. Плетнёв, А.А. Формановский, С.В.Смирнова, И.И. Торочешникова, К.С. Хачатрян, Н.В .Шведене, М.Ю.Немилова // Ж. аналит.химия. – 2003. – № 58(7). – С. 710-711.

2. Дутов А.А., Никитин Д.А., Ринчинов З.Ц. ВЭЖХ определение неоптерина в биологических жидкостях для клинических целей / А.А. Дутов, Д.А.Никитин, З.Ц Ринчинов, П.П. Терешков, П.П. Цидендамбаев, А.А.Федотова. // Ж.физической химии. – 2007. – т.81. – № 3. С.499-501.

3.Летунов В.И., Крюков А.В. Синтез и изучение аналитических свойств фенилфенмламино-4-антипирилметана / В.И. Летунов, А.В. Крюков // – Перспективные процессы и продукты малотоннажной химии. Материалы научно-технической конференции «Химические реактивы, реагенты и процессы малотоннажной химии. – Тула. – 2000. – С.25-29.

4.Шарло Г. Методы аналитической химии. Ч.2.Количественный анализ неорганических соединений. – М.: Изд. "Химия". – 1969 г. – 1206с.

4

Код для цитирования: Скопировать