Концентрирование кадмия, кобальта, марганца и цинка полимерными хелатными сорбентами при анализе объектов окружающей среды

• Автор: Гайдукова, Юлия Александровна
• Шифр специальности: 02.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Новочеркасск
• Количество страниц: 152 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Г ЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Ионное состояние Сс1, 2п, Мп, Со, в водах и их биологическое действие на живые организмы

1.2. Сорбционные методы концентрирования в анализе природных объектов.

1.2.1 Концентрирование на активных углях.

1 2,2. Концентрирование методом соосаждения на органических коллекторах

1.2.3. Концентрирование на органических сорбентах

1.2.3.1. Сорбенты, модифицированные комплексообразующими реагентами.

1.2.3.2. Сорбенты с комплексообразующими группами, привитыми

к неорганической матрице.

1.2.3.3. Сорбенты с комплексообразующими группами, привитыми к полимерной органической матрице хелатообразующие сорбенты .
Заключение.
ЛАВА 2. МЕТОДОЛОГИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ И ТЕХНИКА
ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1. Используемые реактивы и аппаратура
2.2. Математическая обработка результатов измерений
2.3. Методика исследования сорбционных свойств полимерных комплексообразующих сорбентов
2.3.1. Степень извлечения сорбции
2.3.2. Определение оптимального сорбции.
2.3.3. Определение оптимального времени сорбции
2.3.4. Определение оптимальной температуры сорбции.
2.3.5. Определение оптимальной емкости сорбента по Сс1, СоН,
МлН и ХпП
2.4. Методика исследования кислотноосновных свойств полимерных комплексообразующих сорбентов
2.4.1. Определение концентрации функциональных групп в сорбентах .
2.4.2. Потенциометрическое титрование сорбентов
2.4.3. Определение констант ионизации функциональных групп сорбентов
2.4.4. Определение констант устойчивости комплексов изучаемых элементов с полимерными хелатообразующими сорбентами
2.5. Избирательность аналитического действия сорбентов.
2.6. Установление корреляций.
2.7. Установление химизма процесса сорбции.
2.8. Десорбция элементов.
2.9. Установление изотерм сорбции
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКОХИМИЧЕСКИХ И АНАЛИТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КОМПЛЕКСООБРАЗУЮЩИХ СОРБЕНТОВ
3.1. Физикохимические свойства сорбентов
3.2. Влияние концентрации ионов водорода на процесс сорбции
3.3. Влияние времени и температуры на сорбцию элементов
3.4. Емкость сорбентов по отдельным элементам
3.5. Десорбция элементов.
3.6. Изотермы сорбции
3.7. Концентрирование суммы Сс1, Мп, Со,.
3.8. Избирательность действия сорбентов
Выводы.
ГЛАВА 4. КОРРЕЛЯЦИЯ КИСЛОТНООСНОВНЫХ СВОЙСТВ ФАГ СОРБЕНТОВ С рН, СОРБЦИИ И ф ХЕЛАТОВ Сс1, Со, Мп,
4.1. Кислотноосновные свойства ФАГ сорбентов
4.2. Корреляции рКц0Н рН сорбции в ряду изученных сорбентов .
4.3. Корреляции рКИ, 1в ряду изученных сорбентов
4.4. Обоснование химизма процесса сорбции.
4.5. Влияние третьего компонента на сорбцию Сб, Со, , Мп
Выводы
ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА И ПРИМЕНЕНИЕ НОВОГО СПОСОБА КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ Сс1, Со, гпиМпВ АНАЛИЗЕ ПРИРОДНЫХ И СТОЧНЫХ ВОД
5.1 Выбор объектов анализа и влияние мак роком понентов на определение микропримесей.
5.2 Разработка нового комплексного способа предварительного группового концентрирования, выделения и определения Сб, Со,
гп, Мп
5.3. Предварительная подготовка пробы.
5.4. Оптимальные условия группового концентрирования и элюирования Сб, Мп, Со,
5.5. Маскирование матричных элементов.
5.6. Новый способ группового концентрирования кадмия, марганца, кобальта и цинка полимерным хелатообразующим сорбентом полистирол азо1 бензол 2,4 дигидрокси 5 азо2 бензоларсоновая кислота.
5.7. Практическое апробирование нового способа концентрирования и определения кадмия, марганца, кобальта и цинка в питьевой
и природной воде
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Прежде всего представляют интерес те металлы, которые наиболее широко и в значительных объемах используются в производственной деятельности и в результате накопления во внешней среде представляют серьезную опасность с точки зрения их биологической активности и токсических свойств. К ним относят свинец, ртуть, кадмий, цинк, висмут, кобальт, никель, медь, олово, сурьму, ванадий, марганец, хром, молибден и мышьяк. Их высокая токсичность для живых организмов в относительно низких концентрациях, а также способность к биоаккумуляции и биомагнификации. В водных средах металлы присутствуют в трех формах взвешенные частицы, коллоидные частицы и растворенные соединения. Последние представлены свободными ионами и растворимыми комплексными соединениями с органическими гуминовые и фульвокислоты и неорганическими галогениды, сульфаты, фосфаты, карбонаты лигандами. Большое влияние на содержание этих элементов в воде оказывает гидролиз, во многом определяющий форму нахождения элемента в водных средах. В конечном итоге тяжелые металлы в водных экосистемах концентрируются в донных отложениях и биоте. Максимальной способностью концентрировать их обладают взвешенные вещества и донные отложения, затем планктон, бентос и рыбы. Значительная часть тяжелых металлов переносится поверхностными водами во взвешенном состоянии. Истинно растворенные формы металлов, в свою очередь, весьма разнообразны, что связано с процессами гидролиза, гидролитической полимеризации образованием полиндерныл. Многие металлы образуют довольно прочные комплексы с органическими соединениями эти комплексы являются одной из важнейших форм миграции элементов в природных водах. Большинство органических комплексов образуются по хелатному механизму и являются устойчивыми. Комплексы, образуемые почвенными кислотами с солями железа, алюминия, титана, урана, ванадия, меди, молибдена и других тяжелых металлов, относительно хорошо растворимы в условиях нейтральной, слабокислой и слабощелочной сред. Поэтому металлорганические комплексы способны мигрировать в природных водах на весьма значительные расстояния. Особенно важно это для маломинерализованных и в первую очередь поверхностных вод, в которых образование других комплексов невозможно 3. Марганец. В поверхностные воды марганец поступает в результате выщелачивания железомарганцевых руд и других минералов, содержащих марганец пиролюзит, псиломелан, браунит, манганит, черная охра. Значительные количества его поступает в процессе разложения водных животных и растительных организмов, особенно синезеленых, диатомовых водорослей и высших водных растений. Соединения марганца выносятся в водоемы со сточными водами марганцевых обогатительных фабрик, металлургических заводов, предприятий химической промышленности и с шахтными водами 4, 5. Концентрация растворенных соединений марганца понижается вследствие утилизации их водорослями. Главная форма миграции соединений марганца в поверхностных водах взвеси, состав которых определяется в свою очередь составом пород, дренируемых водами, а также коллоидные гидроксиды тяжелых металлов и сорбированные соединения марганца. Существенное значение в миграции марганца в растворенной и коллоидной формах имеют органические вещества и процессы комплексообразования марганца с неорганическими и органическими лигандами. Данные о гидролизе ионов марганца немногочисленны. Определена только первая константа гидролиза рКр,5,0. МпОН2 не согласуется с рК1Г начало осаждения при рН8,7, полное осаждение при рН 7, 8. Марганец в организме. Марганец широко распространн в природе, являясь постоянной составной частью растительных и животных организмов. Содержание его в растениях составляет десятитысячные сотые, а в животных стотысячные тысячные доли процента. Беспозвоночные животные богаче марганцем, чем позвоночные. Марганец активатор ряда ферментов, участвует в процессах дыхания, фотосинтезе, биосинтезе нуклеиновых кислот и др. Марганец обнаружен во всех органах и тканях человека наиболее богаты им печень, скелет и щитовидная железа. Суточная потребность животных и человека в марганце несколько мг ежедневно с пищей человек получает мг. Потребность в марганце повышается при физической нагрузке, при недостатке солнечного света дети нуждаются в его большем количестве, чем взрослые.