ИССЛЕДОВАНИЕ УСЛОВИЙ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПОЛИСТИРОЛ-АЗО-О-ФЕНОЛ-АЗО-РОДАНИНА С ИОНАМИ ЦИНКА И КАДМИЯ

STUDY OF THE INTERACTION OF POLYSTYRENE-AZO-O-PHENOL-AZO-RHODANINE WITH ZINC IONS AND CADMIUM

Saida Uvaysova

1st year post-graduate student Department of Chemistry, Dagestan State University,

Russia, Republic of Daghestan, Makhachkala

Magomed Babuev

сand. Chem. Sci., associate professor Department of Chemistry, Dagestan State University,

Russia, Republic of Daghestan, Makhachkala

АННОТАЦИЯ

В данной статье приводятся результаты исследования условий взаимодействия ионов цинка (II) и кадмия (II) с полимерным хелатообра­зующим сорбентом – полистирол-азо-о-фенол-азо-роданином. Установлены оптимальные значения условий сорбции ионов цинка (II) и кадмия (II). Изучено мешающее влияние макро- и микроком­понентов вод на сорбцию исследуемых ионов. Максимальная десорбция ионов металлов достига­ется промыванием концентрата 10 мл 2 М раство­ром соляной кислоты.

ABSTRACT

The article presents the results of a study of conditions of interaction of zinc (II) ions and cadmium (II) with PCT – polystyrene-azo-o-phenol-azo-rhodanine. We found the optimal values of the conditions for zinc (II) ions and cadmium (II) sorption. We investigated the effect of interfering of the macro- and micro – water components with the sorption of the ions studied. Maximum desorption of metal ions is achieved by washing the concentrate with 10 ml of 2 M hydrochloric acid.

Ключевые слова: полимерный сорбент; ионы тяжелых металлов; кадмий; цинк; концентрирование.

Keywords: polymeric sorbents; heavy metal ions; cadmium; zinc; concentration.

В настоящее время наибольшее поступление тяжелых металлов осуществляется со сточными водами. Повышенные концентрации ионов кадмия и цинка негативно влияют на окружающую среду. В связи с этим контроль содержания ионов кадмия и цинка в сточных водах является актуальной задачей экологии.

Несмотря на достаточное число методов анализа, обеспечивающих низкий предел обнаружения, прямое определение в водах (морских, речных) возможно лишь для ограниченного количества элементов [7, с. 1008]. Применяемые методы концентрирования должны быть экспрессными, избирательными и простыми. Этим требованиям отвечают сорбционные методы [1, с. 190; 5, с. 1503; 6, с. 189], особенно с применением полимерных хелатообразующих сорбентов (ПХС) [3, с. 89; 4, с. 171; 9, с. 231]. Использование ПХС позволяет осуществить индивидуальное или групповое выделение микроэлементов из больших объемов растворов сложного состава, снизить предел обнаружения, устранить или значительно снизить предел обнаружения влияние макрокомпонетов, что повышает надежность и точность анализа.

Экспериментальные данные получали по методикам, описанным в работах [2, с. 170; 8, с. 336].

Рисунок 1. Схема полистирол-азо-о-фенол-азо-роданина

Количественная сорбция ионов цинка (II) исследуемым сорбентом протекает в интервале значений рН 8,0–10,0; кадмия (II) 5,0–10,0. Перекрывающиеся интервалы оптимальных значений рН цинка (II) и кадмия (II) (рисунок 2) указывают на возможность их группового концентрирования исследуемым сорбентом.

Рисунок 2. Зависимость степени извлечения ионов цинка и кадмия полистирол-азо-о-фенол-азо-роданином от рН

Исследование кинетики сорбции металлов показывает, что для изучаемого сорбента характерна сравнительно высокая скорость сорбции рассматриваемых ионов элементов. Для достижения максимальной степени сорбции исследуемых ионов металлов время сорбции составляет 30–40 мин (рисунок 3).

Рисунок 3. Зависимость степени извлечения ионов цинка и кадмия полистирол-азо-о-фенол-азо-роданином от времени контакта фаз

Данные по анализу кривых насыщения (рисунок 4) дают основание предполагать, что в точке насыщения их проекции на ось ординат указывают на величину сорбционной емкости сорбента по отношению к изучаемому элементу СЕС_Ме (мг/г).

Рисунок 4. Кривая насыщения полистирол-азо-о-фенол-азо-роданина ионами цинка и кадмия (m=0,1 г.; V=25 мл)

Как показывают экспериментальные данные, емкость сорбента по ионам кадмия и цинка составила 0,1 ммоль/г и 0,06 ммоль/г, соответственно.

Экспериментально установлено, что количественная десорбция ионов цинка (II) и кадмия (II) достигается промыванием концентрата 10 мл 2 М раствором соляной кислоты. Возможность количественной десорбции ионов позволяет быстро извлекать сорбированные ионы раствором минеральной кислоты, а в случае ПХС многократно использовать его после регенерации, так как 2 М раствор соляной кислоты не разрушает изучаемый сорбент.

Избирательность хелатообразующих сорбентов к отдельным ионам металлов обусловлена свойствами функциональных групп и проявляется в определенных условиях. Существенно повысить избирательность сорбентов можно, в частности, введением в раствор маскирующих реагентов.

Полученные результаты избирательности действия исследуемого сорбента по отношению к Zn (II) и Cd (II) в присутствии макро- и микрокомпонентов вод приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Допустимые кратные массовые количества мешающих ионов при сорбции Zn (II) и Cd (II) полистирол-азо-о-фенол-азо-роданином

Список литературы:

1. Басаргин Н.Н., Розовский Ю.Г., Жарова В.М. и др. Органические реагенты и хелатные сорбенты в анализе минеральных объектов. – М.: Наука, 1980. 190 с.
2. Дорофеев Д.Н. Концентрирование свинца и марганца полимерными хелатными сорбентами и их определение в объектах окружающей среды. Дис. … канд. хим. наук. – М.: Курский гос. педагог. ун-т, 1999. 170 с.
3. Зейналов Р.З., Татаева С.Д., Атаева Н.И. Концентрирование и определение меди, цинка и кадмия хелатообразующим модифицированным сорбентом // Аналитика и контроль. 2013. Т. 17. № 1. С. 89–96.
4. Мясоедова Г.В., Саввин С.Б. Хелатообразующие сорбенты. – М.: Наука, 1984. 171 с.
5. Мясоедова Г.В., Щербинина Н.И., Саввин С.Б. Сорбционные методы концентрирования микроэлементов и их определение в природных водах // Журн. аналит. химии. 1983. Т. 38. № 8. С. 1503–1514
6. Ойболатова С.И., Татаева С.Д., Рамазанов А.Ш. Исследование взаимодействия люмомагнезона с ионами цинка и кадмия в гетерогенной среде // Вестник Дагестанского государственного университета. 2014. Вып. 1. С. 189–194.
7. Райтман Л.И., Павлович Ю.А., Брайнина Х.З. Определение различных форм соединений металлов в природных водах // Журн. аналит. химии. 1981. Т. 36. № 5. С. 1008–1018.
8. Салдадзе К.М., Копылова-Валова В.Д. Комплексообразующие иониты (комплекситы). – М.: Химия. 1980. 336 с.
9. Сорбция цинка полимерными хелатообразующими сорбентами и ее применение в анализе природных вод / Н.Н. Басаргин, Э.Р. Оскотская, А.В. Чеброва, Ю.Г. Розовский // Журн. аналит. химии. 2008. Т. 63. № 3. С. 231–236.