ИЗУЧЕНИЕ УСЛОВИЙ СОРБЦИИ ЦИРКОНИЯ (IV) АНИОНИТОМ МОДИФИЦИРОВАННЫМ АРСЕНАЗО – М

STUDY OF THE SORPTION CONDITIONS ZIRCONIUM (IV) OFANION EXCHANGERS MODIFIED ARSENAZO – M

Salamat Oibolatova

3rd year post-graduate student Department of Chemistry, Dagestan State University,

Russia, Republic of Daghestan, Makhachkala

Sarizhat Tataeva

phD in Chemistry, professor Department of Chemistry, Dagestan State University,

Russia, Republic of Daghestan, Makhachkala

Zumrud Botasheva

5th year student Department of Chemistry Dagestan State University,

Russia, Republic of Daghestan, Makhachkala

АННОТАЦИЯ

Изучено комплексообразование циркония с арсеназо – М в фазе анионообменника АВ-17х8. Определены оптимальные условия сорбции как модификатора, так и ионов циркония. Предложен твердофазный реагент для концентрирования и извлечения циркония (IV).

ABSTRACT

We were studied zirconium complexing with arsenazo – M phase anion exchanger AV-17х8. We found the optimal conditions of sorption as a modifier, and zirconium ions. For concentration and extraction of zirconium (IV) was suggested a solid phase reagent.

Ключевые слова: спектроскопия диффузного отражения; арсеназо – М; цирконий (IV); сорбция; анионообменник АВ-17х8.

Keywords: Diffuse reflectance spectroscopy; Arsenazo – M; zirconium (IV); sorption; anion exchanger AV-17х8.

Соединения и сплавы циркония находят широкое применение в различных отраслях народного хозяйства. Многообразие практических применений делает необходимым разработку большого числа методов определения этого элемента. И несмотря на то, что для определения циркония предложено большое число методов [2, с. 585–588; 3, с. 130–135; 5, с. 602–606], задача отыскания новых еще более избирательных и высокочувствительных методов по-прежнему остается актуальной.

В последние годы для определения элементов разрабатывают методы определения на твердой фазе. Они сочетают возможность концентрирования, повышения избирательности и чувствительности по сравнению с определением в растворе. Возрастает потребность во внелабораторном анализе, в полевых условиях. В этих случаях весьма существенное значение приобретают реакции на твердой фазе [6, с. 89–96; 7, с. 564; 1].

Работа посвящена изучению условий сорбции циркония (IV) анионитом модифицированным арсеназо – М.

Методика исследования. В качестве сорбента выбран высокоосновной анионит АВ-17х8 (АВ), а в качестве модификатора – арсеназо – М (АРС-М). Сорбцию АРС-М немодифицированным АВ и циркония модифицированным АВ изучали в статическом режиме. Удаляются нежелательные примеси и стабилизируется структура полимерного каркаса (диаметр зерен 0,16–0,25 мм) при кондиционировании АВ. Анионит модифицированный водным раствором АРС-М нагревали до 50°С, перемешивали 30 мин, отфильтровывали, промывали водой и высушивали до воздушно-сухого состояния. В фильтрате определяли равновесную концентрацию АРС-М по ранее построенному градуировочному графику, а циркония – спектрофотометрически с хромазуролом S [8, с. 309]. Предполагаемая схема модификации представлена на рисунке 1.

Рисунок 1. Схема арсеназо – М в фазе анионообменника АВ

Изучены оптимальные условия сорбции: кислотность (рНопт), время контакта фаз (τ, мин), статическая емкость сорбента по реагенту СЕС_R, статическая емкость сорбента по цирконию СЕС_Меⁿ⁺. В гетерогенном взаимодействии между легко гидролизующимся поливалентным металлом и сорбентом важную роль играет кислотность среды. Поэтому для установления оптимальных условий взаимодействия циркония с иммобилизованным реагентом изучили зависимость его сорбции от рН раствора. Методом отражательной спектроскопией определены оптимальные области светопоглощения АВ, АРС-М, модифицированного полимерного хелата (АВ-АРС-М) и комплекса с ионами циркония IV (АВ-АРС-М-Zr).

Результаты и обсуждения. Установлено что сорбция арсеназо – М твердой фазой не зависит от кислотности среды. В интервале рН 1 – 10 наблюдали оптимальную степень сорбции R – 86 %. Оптимальное время контакта фаз для достижения равновесия сорбции реагента анионитом составило 90 мин.

Определение СЕС_R провели методом насыщения (рисунок 2).

Рисунок 2. Кривая насыщения анионита по арсеназо – М

Емкость АВ по АРС-М составила 2,21 ммоль / г.

Получены спектры диффузного отражения АВ, АРС-М, АВ-АРС-М и АВ-АРС-М-Zr (рисунок 3).

Рисунок 3. Дифференциальные спектры: 1 – анионит АВ-17х8, 2 – арсеназо – М, 3 – модифицированный полимерный хелат, 4 – комплекс с ионами циркония (m_с=0,3г, С_Zr(IV)= 10 мг/л, V_к= 25мл, рН=1,0)

Спектр АВ-АРС-М-Zr батохромно сдвинут относительно АВ на 240 нм и на 220 нм относительно АВ-АРС-М.

Результаты исследования показывают, что максимальная сорбция циркония протекает в сильнокислых растворах (рН 0,5-1,6). В этих условиях в солянокислом растворе цирконий образует гидроксокатион Zr(OH)₃ ⁺ [4, с. 240].

Изучение зависимостикоэфициента Гуревича-Кубелки-Мунка от времени контакта фаз показало, что равновесие сорбции циркония сорбентом АВ-АРС-М достигаеся в течение 60 минут.

Статическая емкость АВ-АРС-М-Zr, рассчитанная по данным кривой насыщения составляет 0,21 ммоль/г (19 мг/г).

Таким образом, получен и изучен модифицированный диазосоединением высокоосновной анионит, не уступающий по сорбционным характеристикам литературным [9, с. 373–377].

Список литературы:

1. Бабуев М.А., Увайсова С.М. Исследование условий взаимодействия полистирол-азо-о-фенол-азо-роданина с ионами цинка и кадмия // Политематический сетевой электрон. науч. журн. Кубанского государственного аграрного университета. URL: http://ej.kubagro.ru/2016/04/pdf/67.pdf (Дата обращения: 19.05.2016).
2. Дедкова В.П., Швоева О.П., Саввин С.Б. Комплексообразование малонатов циркония(IV), тория (IV) и урана (IV) с арсеназо III и арсеназо – М на волокнистых ионообменных материалах // Журн. аналит. химии. 2012. Т. 67. № 6. С. 585–588.
3. Дедкова В.П., Швоева О.П., Саввин С.Б. Сорбционно-спектрометрическое определение циркония и хрома (VI) из одной пробы на двухслойном носителе реагентами арсеназо III и 1,5 – дифенилкарбазидом // Журн. аналит. химии. 2013. Т. 68. № 2. С. 130–135.
4. Елинсон С.В., Петров К.И. Аналитическая химия циркония и гафния. – М.: Наука, 1965. 240 с.
5. Запорожец О.А., Иванько Л.С., Марченко И.В., Сухан В.В. Определение циркония иммобилизованным на силикагеле морином // Журн. аналит. химии. 2000. Т. 55. № 6. С. 602–606.
6. Зейналов Р.З., Татаева С.Д., Атаева Н.И. Концентрирование и определение меди, цинка кадмия хелатообразующим модифицированным сорбентом // Аналитика и контроль. 2013. Т. 17. № 1. С. 89–96.
7. Золотов Ю.А., Цизин Г.И., Дмитриенко С.Г., Моросанова Е.И. Сорбционное концентрирование микрокомпонентов из растворов. Применение в неорганическом анализе. – М.: Наука, 2010. 564 с.
8. Мустафин И.С., Щукина В.С. // Журн. аналит. химии. 1966. Т. 21. № 3. С. 309.
9. Татаева С.Д. Концентрирование и определение меди, свинца и кадмия с использованием модифицированных азосоединениями анионитов / С.Д. Татаева, У.Г. Бюрниева, Р.З. Зейналов // Журн. аналит. химии. – 2011. – Т. 66, – № 4. – С. 373–377.