Концентрирование ионов металлов полимерными комплексообразующими сорбентами в присутствии монодентантных лигандов: извлечение и определение Pb(II), Cd(II), Ni(II) в природных объектах

• Автор: Чепелев, Сергей Васильевич
• Шифр специальности: 02.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 167 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Распространение ионов свинцаН, кадмияИ и никеля в природе и их ионное состояние в растворах

1.2. Воздействие свинца, кадмия и никеля на живые организмы

1.2.1. Токсическое действие свинца.

1.2.2. Токсическое действие кадмия.

1.2.3. Токсическое действие никеля.

1.3. Сорбционные методы разделения и концентрирования элементов

1.3.1 .Осаждение и соосаждение.

1.3.1.1. Соосаждение на неорганических коллекторах.

1.3.1.2. Соосаждение на органических коллекторах.

1.3.2. Концентрирование на активированных углях
1.3.3. Концентрирование на фуллеренах
1.3.4. Концентрирование на целлюлозных сорбентах.
1.3.5. Сорбция на модифицированных минеральных носителях.
1.3.6. Сорбция на комплексообразующих сорбентах
1.3.2.1. Сорбция на синтетических ионообменниках.
1.3.2.2. Сорбция на волокнистых сорбентах и пенополиуретанах.
1.3.3.1. Сорбенты, модифицированные комплексообразующими реагентами.
1.3.3.2. Сорбенты с комплексообразующими группами, привитыми к
органической матрице.
Выводы к главе 1.
ГЛАВА 2. МЕТОДОЛОГИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ ПОЛИМЕРНЫХ СОРБЕНТОВ И ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА.
2.1. Используемые реактивы и растворы
2.2. Измерительная аппаратура
2.3. Математическая обработка результатов эксперимента.
2.4. Методология изучения физикохимических свойств
полимерных сорбентов.
2.4.1. Определение оптимальных условий сорбции РЬ2, Сс и ТП
2.4.1.1. Влияние среды на сорбцию.
2.4.1.2. Влияние времени и температуры на сорбцию
2.4.1.3. Определение сорбционной емкости сорбентов
по отдельным ионам.
2.4.1.4,Определение констант устойчивости комплексов металлов с полимерными комплексообразующими сорбентами
2.4.1.5. Оценка избирательности аналитического действия сорбентов
2.4.1.6. Установление вероятного химизма сорбции.
Выводы к главе 2.
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКОХИМИЧЕСКИХ И АНАЛИТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ.КОМПЛЕКСООБРАЗУЮЩИХ СОРБЕНТОВ
3.1. Физикохимические свойства сорбентов
3.2. Химикоаналитические свойства сорбентов и их соединений со свинцомН, кадмиемН и никелемИ в разнолигандных комплексах
3.2.1. Строение разнолигандных комплексов сорбент
катионРЬ2т Ссзамещенные динитрофенола.
3.2.2. Строение разнолигандных комплексов сорбенткатионЫ7замещенные анилина.
3.2.3. Физикохимические и аналитические свойства разнолигандных комплексы сорбент катионРЬ2 Сс, 1Чтретий компонент.
3.2.4. Оптимальная кислотность среды.
3.2.5. Влияние времени и температуры на степень извлечения РЬ2, Сс,
3.2.6. Сорбционная емкость сорбентов по отдельным катионам
3.2.7. Десорбция элементов
3.2.8. Избирательность действия сорбентов.
3.2.9. Изотермы сорбции.
3.3. Корреляции и прогнозирование основных физикохимических и аналитических свойств полимерных сорбентов
3.3.1. Корреляционная зависимость между кислотноосновными свойствами ФАГ сорбентов рКа и константами устойчивости комплексов
3.3.2. Корреляционная зависимость между электроннымикостантами
заместителей сг и константами устойчивости комплексов 1.
Выводы к главе
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА И ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДИК ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЬ2, Сб2, М2 В АНАЛИЗЕ ПРИРОДНЫХ И ТЕХНИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ
4.1. Химический состав анализируемых объектов.
4.2. Отбор и хранение проб воды.
4.3. Химический анализ почвы на содержание тяжелых металлов.
4.4. Пробоотбор и подготовка проб почвы к анализу.
4.5. Разработка методики концентрирования свинцаН, кадмияП сорбентом полистирол4азоГ2гидрокси5 нитробензол с последующим спектрофотометрическим определением в питьевых, природных и сточных водах.
4.6. Разработка методики концентрирования никеляИ сорбентом полистирол4азоГ2гидрокси5 сульфобензол с последующим спектрофотометрическим определением в питьевых, природных И. сточных водах.
4.7. Разработка методики концентрирования свинцаН, кадмияИ сорбентом полистирол4азоГ2гидрокси5нитробензол с последующим спектрофотометрическим определением в растительных объектах
4.8. Метрология разработанных комбинированных методик определения свинцаН, кадмияН и никеляИ в анализе питьевых, природных, сточных водах, почвах, растительных объектах
Выводы к главе 4.
ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


Содержание свинца ежегодно возрастает в больших городах на 2 мкгм , в малых на 1 мкгм3, в сельской местности на 0,5 мкгм3 1. Среди тяжелых металлов свинец характеризуется наиболее высокой эмиссией в атмосферу. По масштабам выброса в атмосферу свинец занимает первое место среди микроэлементов, причем главным источником загрязнений является сжигание этилированного бензина в двигателях внутреннего сгорания. Деятельность только одной ТЭЦ, потребляющей в сутки т угля, ежедневно направляет в воздух т свинца и соизмеримые количества других вредных элементов 1. Содержание свинца в атмосфере зависит от места и времени отбора проб, а также от условий погоды. По различным оценкам она составляет . В атмосферном воздухе свинец существует в виде аэрозолей и мигрирует преимущественно в субмикронных частицах. В среднем содержание свинца в атмосферном воздухе находится на уровне 0,1 0 нгм. В атмосферных осадках преобладают водорастворимые формы свинца около . Более высокая растворимость свинца в атмосферных осадках по сравнению с другими тяжелыми металлами обусловлена наличием анионов, способствующих образованию растворимых соединений. Доля свинца в атмосферных осадках в малоподвижных формах невелика, но взвеси значительно обогащены металлом. Уровень общего содержания свинца в атмосферных осадках обычно колеблется от 1 до мкгл 3. Средние уровни свинца в атмосферных осадках составляют мкгл для сельских районов, не подверженных урбанизации 0, мкгл для удаленных районов, т. Как рэлемент IV группы и одного из больших периодов он имеет электронный предвнешний и незавершенный внешний электронные уровни. Отсюда вытекает его высокая поляризуемость и склонность к образованию . УФобласти. Состояние,, свинца в растворах обусловлено гидролизом, и поэтому его нужно учитывать при выборе условий проведения анализа и осмыслении полученных результатов. Благодаря образованию хорошо адсорбируемых многоядерных гидроксокомплексов значительно изменяется концентрация растворов при хранении, причем степень этого изменения зависит от природы вещества, поверхности сосуда, и времени. Установлено, что при концентрации РЬИ в морской воде 6, М потери за мин составляли при . Подкисление азотной кислотой до 0,5ной концентрации подавляет гидролиз, и в этих условиях уменьшение концентрации свинца за 6 ч хранения в емкостях из пирекса, флинтгласа и плексигласа составляло соответственно 0, 0, и 2, 5. Гидролиз соединений свинца издавна привлекал исследователей. Интерес к изучению гидролиза сохраняется и в наши дни. Исследования указывают на изменение мольного распределения между отдельными комплексами, образующимися при гидролизе в зависимости от концентрации соли, раствора и температуры. В очень разбавленных растворах с общей концентрацией свинцаН 9 М гидролиз наблюдается при рН4 и до 9 приводит только к образованию РЬОН. При дальнейшем подщслачивании доля РЬОН уменьшается при одновременном накоплении гидрата РЬН и тригидроксокомплекса РЬОН3 До ,5 они присутствуют в соизмеримых количествах, а в более щелочных средах быстро увеличивается доля РЬОН3, который при становится единственной формой нахождения РЬИ 6. С повышением общей концентрации свинца в растворе положение значительно усложняется, вследствие образования многоядерных комплексов состава , , , и первая, и вторая цифры относятся соответственно к числу атомов РЬ и ОНгрупп. При р 3, концентрации РЬН 0,,8 М и 0С зафиксировано образование комплекса РЬгСОН3. Содержание РЬ3ОН5 в продуктах гидролиза соли относительно высокой , или очень низкой концентрации далось обнаружить только с помощью прецизионного метода исследования 2. Расчетным путем была получена константа образования РЬОН, равная , указывающая на высокую устойчивость продукта первой ступени гидролиза ионов РЬ2. Свинец склонен к комллексообразованию со многими неорганическими и органическими лигандами. Степень его закомлексованности достигает . Более прочные моиоядерные комплексы свинец образует с фульвокислотами, являющимися составной частью гумусовых веществ, почв и природных вод. Их устойчивость определяется величиной среды.