СПЕКТРОСКОПИЧЕСКОЕ  ИССЛЕДОВАНИЕ  ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ  CO(II)  И  NI(II) С  МАГНЕЗОНОМ-ХС В  РАСТВОРЕ  И  ФАЗЕ  СОРБЕНТА

Татаева  Сарижат  Джабраиловна

канд.  хим.  наук,  профессор  кафедры  аналитической  и  фармацевтической  химии

  Дагестанского  государственного  университета

E-mail:  anchemist@yandex.ru

Магомедов  Курбан  Эдуардович

аспирант  3  года  обучения  кафедры  аналитической  и  фармацевтической  химии 

Дагестанского  государственного  университета

E-mail:  m_kurban@mail.ru

Ойболатова  Саламат  Ибрагимовна

студент  5  курса  дневного  обучения  химического  факультета  Дагестанского  государственного  университета

E-mail:  anchemist@yandex.ru

SPECTROSCOPIC  STUDY OF  THE  INTERACTION  OF  CO  (II)  AND  NI  (II) WITH  MAGNEZON-HS  IN  SOLUTION AND  SORBENT  PHASE

Sarijat  Tataeva 

Ph.D.,  Professor,  Department  of  Analytical  and  Pharmaceutical  Chemistry,  Dagestan  State  University 

Kurban  Magomedov 

3  years  post-graduate  Department  of  Analytical  and  Pharmaceutical  Chemistry,  Dagestan  State  University 

Salamat  Oybolatova 

5th-year  student  full-time  study  chemistry  department  of  Dagestan  State  University 

Работа  выполнена  при  финансовой  поддержки  проекта:  «Разработка  химических  технологий  и  методик  для  решения  комплексных  проблем  по  охране  и  рациональному  использованию  сырьевых  ресурсов  Республики  Дагестан  на  базе  НОЦ  «Химия  и  химическая  технология»,  Инновационно-технологического  центра  и  ЦКП  «Аналитическая  спектроскапия»  2011—2014.

АННОТАЦИЯ

Исследовано  взаимодействие  кобальта  и  никеля  с  магнезоном-ХС  в  растворе  и  фазе  анионита  АВ-17x8.  Определены  химико-аналити­ческие  характеристики  комплексообразования  магнезона-ХС  с  ионами  Co(II)  и  Ni(II)  в  растворе.  Изучены  сорбционные  характеристики  анионита  модифицированного  магнезоном-ХС  и  полимерного  комп­лексного  сорбента  с  ионами  Co(II)  и  Ni(II).

ABSTRACT

The  interaction  of  cobalt  and  nickel  magnezonom-HS  in  the  solution  phase  and  anion  exchanger  HBAE-17x8  (highly  basic  anion  exchanger).  Defined  chemical  and  analytical  characteristics  of  complex  magnezon-HS  with  ions  Co  (II)  and  Ni  (II)  in  solution.  The  sorption  characteristics  of  anion-modified  magnezon-HS  and  polymer  complex  sorbent  with  ions  Co  (II)  and  Ni  (II).

Ключевые  слова:  спектроскопия;  анионит;  модификация;  магнезон;  сорбция  кобальт;  никель.

Keywords:  spectroscopy;  anionit;  modification;  magnezon;  sorption;  cobalt;  nickel.

Введение.

Цветные  металлы,  в  частности,  кобальт  и  никель  широко  используются  в  технике.  Кобальт  применяется  для  легирования  сталей,  никель  являются  составными  компонентами  многих  цветных  сплавов,  используются  в  качестве  антикоррозионных  покрытий.  В  связи  с  этим  очевидны  высокие  требования  к  методам  определения  этих  металлов  в  технических  объектах.  Тяжелая  экологическая  обстановка  обуслав­ливает  повышенное  внимание  к  контролю  природных  объектов,  в  частности,  воды. 

Наиболее  популярными  методами  определения  этих  металлов  являются  спектрофотометрические  и  атомно-абсорбционные.  Чувстви­тельность  обоих  методов  сопоставима  и  каждый  из  них  имеет  свои  преимущества  и  недостатки.  Благодаря  хорошей  приборной  оснащенности  лабораторий,  экономичности  и  простоте  более  широкое  применение  находят  спектрофотометрические  методы  [2].

Одним  из  перспективных  методов  выделения  и  концентри­рования  при  определении  микроколичеств  элементов  является  их  сорбционное  извлечение  из  растворов  полимерными  комплексо­образующими  сорбентами  (ПКС).  Поэтому  получение  ПКС  на  основе  синтетических  материалов  органического  и  неорганического  проис­хождения  и  разработка  на  их  основе  методов  концентрирования  и  выделение  микроколичеств  элементов  является  одной  из  важных  проблем  аналитической  химии.  Способам  иммобилизации  аналити­ческих  реагентов  на  поверхности  различных  сорбентов  и  их  аналити­ческому  использованию  посвящен  ряд  работ  [3,  5,  7,  8].

Важным  направлением  в  практике  применения  ПКС  является  целенаправленный  синтез  новых  избирательных  сорбентов  и  улучшение  аналитических  характеристик  уже  известных  природных  и  синтетических  материалов  введением  в  матрицу  сорбента  функциональных  анали­тических  группировок,  способных  взаимодействовать  с  ионами  металлов  с  образованием  комплексов,  хелатов  или  ионных  ассоциатов.

Сорбционно-спектроскопические  и  тест-методы  определения  просматриваются  в  совершенствовании  методологии  определения,  синтезе  новых  и  модернизации  зарекомендовавших  себя  реагентов,  целенаправленно  к  использованию  на  твердой  фазе,  с  целью  прямого  определения  следовых  концентраций  ионов  металлов,  ПДК  которых  ниже  10^-3  мг/л  [1,  6].

Цель:  работа  посвящена  изучению  химико-аналитических  характеристик  комплексообразования  Co(II)  и  Ni(II)  в  растворе  и  фазе  анионообменника  с  целью  концентрирования  и  определения  в  различных  объектах.

Результаты  и  обсуждение.

Предварительно  изучали  комплексообразование  магнезона  ХС  (МХС)  с  кобальтом  и  никелем  в  растворе.  Для  системы  Ni–МХС  максимум  светопоглащения  батохромно  сдвинут  относительно  чистого  реагента  на  50  нм,  а  для  комплекса  кобальта  наблюдали  батохромный  эффект  сопровождающийся  гипсохромией.  Контрастность  реакции  составляет  60  нм.  Соотношение  Me²⁺:МХС,  определенное  методами  изомолярной  серии,  Асмуса  и  переменных  концентраций  равно  1:1.  Комплексы  в  водных  средах  достаточно  устойчивы,  окраска  интенсивна  и  стабильна  во  времени.  Основные  химико-аналитические  характеристики  комплексов  кобальта  и  никеля  представлены  в  таблице  1.

Таблица  1.

Спектрофотометрические  характеристики  комплексов кобальта  и  никеля

В  качестве  сорбента  для  иммобилизации  МХС  выбран  высокоосновный  анионит  АВ-17*8.  Анионит  измельчали  при  помощи  сит  и  разделяли  на  фракции.  В  работе  использована  фракция  0,16—0,25  мм.  Сорбент  массой  4  г  очищали  по  методике  [4],  модифицирование  проводили  по  схеме:

Модифицированный  сорбент  и  его  комплексы  с  ионами  металлов  изучали  в  статическом  режиме  и  методом  твердофазной  спектро­фотометрии  (рис.  1). 

Рисунок  1.  Спектры  поглощения  компонентов  твердой  фазы

Спектр  комплексов  ионов  никеля  в  фазе  модифицированного  анионита  батохромно  сдвинут,  а-кобальта  гипсохромно  относительно  полимерного  хелата  АВ-МХС. 

Для  определения  оптимальной  скорости  (время  контакта  фаз  —  τ_сек),  кислотности  среды  (pH_опт.)  в  конические  колбы  помещали  по  0,03  г  модифицированного  сорбента  и  приливали  растворы  металлов  с  концентрацией  0,1  мг/мл,  создавали  разные  значение  рН  и  перемеши­вали  на  механическом  устройстве  до  достижения  равновесия.

Изучен  процесс  модификации  анионита  азосоединением  при  различных  значениях  рН  (рис.  2).

Рисунок  2.  Зависимость  сорбции  магнезона-ХС  АВ-17 от  кислотности  среды

Оптимальной  областью  рН  модификации  является  диапазон  от  4  до  8,  а  максимальная  кислотность  получения  модифицированного  сорбента  составляет  рН  5.

Расчет  статистической  емкости  сорбента  по  реагенту  проводи­лось  по  формуле:

где:  с_исх  —  исходная  концентрация  реагента,  мг/мл;

с_равн  —  концентрация  реагента  после  сорбции,  мг/мл;

V  —  объем  раствора,  мл; 

m_с  —  масса  сорбента,  г.

Значение  СЕС  по  реагенту  составило  532  мг/г. 

По  полученному  значению  статической  сорбционной  емкости  новой  твердой  фазы  АВ-17  —  магнезон  ХС  видно,  что  анионо­обменник  АВ-17  имеет  достаточно  высокую  «поглотительную»  способность  по  сравнению  с  другими  отечественными  и  зарубежными  анионитами  этого  типа.

Изучено  влияние  кислотности  на  образования  полимерных  хелатов  с  ионами  кобальта  и  никеля  (рис.  3).

Рисунок  3.  Зависимость  сорбции  Co(II)  и  Ni(II)  модифицированным  анионитом  в  зависимости  от  кислотности  среды

Максимальная  сорбция  для  комплексов  Co(II)  и  Ni(II)  наблюдается  при  pH  3  и  4.  Кислотность  определяющая  возможность  совместного  определения  ионов  металлов  составляет  pH_опт  —  3—7. 

Время  сорбции  ионов  исследуемых  элементов  определяли  экспериментально  в  интервале  10—100  сек.  при  оптимальной  кислотности  среды.

Рисунок  4.  Зависимость  степени  сорбции  кобальта  и  никеля от  времени  контакта  фаз

Анализ  рис.  4  показал,  что  максимальная  сорбция  ионов  меди  и  цинка  достигается  при  контакте  фаз  длительностью  10  сек. 

Максимальную  сорбцию  ионов  металлов  полимерным  хелатным  сорбентом  изучали  при  выбранных  оптимальных  условиях.  Получена  графическая  зависимость  сорбции  (а_мг/г)  от  равновесной  концентрации  кобальта  и  никеля  (рис.  5).

Рисунок  5.  Зависимость  сорбции  (а_мг/г)  от  концентрации  кобальта  и  никеля  С_Со,Ni=1·10^-3  М

Градуировочные  графики  для  комплексов  кобальта  и  никеля  описываются  уравнениями: 

y=0,158x+0.3038(Ni)                             y=0,1863x+0.1729  (Co).

Предел  обнаружения  ионов  кобальта  0,59  мкг,  никеля  2,95  мгк.

Выводы

Спектрофотометрически  исследовано  комплексообразование  Co(II)  и  Ni(II)  c  магнезоном  ХС  в  растворе  и  в  фазе  анионита.  Для  системы  Ni–МХС  максимум  светопоглощения  батохромно  сдвинут  относительно  спектра  чистого  реагента  на  50  нм;  а  для  комплекса  Co–МХС  контрастность  реакции  составляет  Δλ=60  нм.  Получен  новый  сорбент  путем  иммобилизации  магнезона  ХС  на  высокоосновный  анионит  АВ-17  с  величиной  сорбционной  емкости  по  магнезону–ХС  532  мг/г  при  оптимальной  кислотности  рН  3—7.  В  статическом  режиме  определены  условия  сорбции  Co(II)  и  Ni(II)  твердой  фазой  АВ-17–МХС  с  величиной  статической  емкостью  по  ионам  металла  15  и  18  мг/г,  соответственно.

Список  литературы:

1. Басарагин  Н.Н.  и  [др.]  Предварительное  концентрирование  микроколи­честв  Pb  и  Mn  на  полимерных  хелатных  сорбентах  и  их  атомно-абсорбционное  определение  в  природных  и  сточных  водах  //  Заводская  лаборатория.  Диагностика  материалов.  —  2001.  —  Т.  67.  —  №  10.  —  С.  6—8.

2. Брыкина  Г.Д.,  Крысина  Л.С.,  Иванов  В.М.  Твердофазная  спектрофото­метрия  //  Журн.  аналит.  химии.  —  1988.  —  Т.  43,  —  №  12.  —  С.  1547.

3. Золотов  Ю.А.  и  [др.]  Сорбционное  концентрирование  микрокомпонентов  для  целей  химического  анализа  //  Успехи  химии.  —  2005.  —  Т.  74.  —  №  1.  —  С.  41—66.

4. Набиванец  Б.И.,  Мазуренко  Е.А.  Хроматографический  анализ.  Киев:  Вища  школа,  1976.  —  264  с.

5. Савин  С.Б.,  Дедкова  В.П.,  Швоева  О.П.  Сорбционно-спектроскопические  и  тест-методы  определения  ионов  металлов  на  твердой  фазе  ионообмен­ных  материалов  //  Успехи  химии.  —  2000.  —  Т.  69.  №  3.  С.  204—217.

6. Татаева  С.Д.  и  [др.].  Концентрирование  и  определение  меди,  свинца  и  кадмия  с  использованием  модифицированных  азосоединениями  анионитов  //  Ж.  аналит.  химии.  —  2011.  —  Т.  66.  —  №  4.  —  С.  373—377.

7. Burba  P.  Anion  exchangers  functionalized  by  chelating  agents  (AnChel)  for  preconcentration  of  trace  elements:  capabilities  and  limitations.//  Fresenius  J.  Anal.  Chem.  —  1991.  —  V.  341.  —  P.  709—715. 

8. Luisa  Marina  M.,  Gonzalez  V.,  Rodriguez  A.R.  Retention  of  organic  ligands  on  anionic  and  nonionic  resins:  application  to  the  separation  and  preconcentration  of  metal  ions.  //  Microchem.  J.  —  1986.  —  №  2.  —  P.  275—294.