Концентрирование урана, тория и церия полимерными хелатными сорбентами и их аналитическое определение в объектах окружающей среды

• Автор: Кичигин, Олег Владимирович
• Шифр специальности: 02.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Курск
• Количество страниц: 152 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Ионное состояние урана, тория и церия в объектах окружающей среды и их биологическое воздействие на живые организмы
1.2. Сорбционные методы концентрирования микроэлементов при их определении в объектах окружающей среды

1.2.1. Концентрирование на активных углях.

1.2.2. Концентрирование на неорганических и органических соосадителях

1.2.3. Сорбция на синтетических ионитах

1.2.4. Концентрирование на органических сорбентах.

1.2.4.1. Сорбция на модифицированных сорбентах.

1.2.4.2. Сорбция на полимерных хелатных сорбентах.

1.3.Закономерности комплексообразования ионов металлов с органическими лигандами и полимерными хелатными сорбентами
Выводы к главе 1
Глава 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Используемые сорбенты, реактивы и аппаратура
2.2. Методика изучения оптимальных условий сорбции элементов
2.2.1. Кислотность среды.
2.2.2. Влияние времени и температуры
2.2.3. Определение сорбционной емкости сорбентов по изучаемым элементам.
2.2.4. Степень извлечения элементов и коэффициент концентри
2.3. Изучение избирательности аналитического действия сорбентов
2.4. Исследование физикохимических свойств полимерных хелатных сорбентов.
2.4.1. Определение статической емкости сорбентов по иону натрия
2.4.2. Потенциометрическое титрование сорбентов
2.4.3. Определение констант кислотноосновной ионизации.
2.5. Обоснование химизма процесса сорбции элементов.
2.6. Определение констант устойчивости комплесов ионов металлов с полимерными хелатными сорбентами.
Глава 3. ОПТИМАЛЬНЫЕ УСЛОВИЯ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ VI, IV, Се Ш И Се IV ПОЛИМЕРНЫМИ ХЕЛАТНЫМИ СОРБЕНТАМИ
3.1. Оптимальная кислотность среды.
3.2. Зависимость степени сорбции от времени и температуры.
3.3. Сорбционная емкость сорбентов по изучаемым элементам
3.4. Изотермы сорбции
3.5. Избирательность концентрирования и последующего спектрофотометрического определения ионов металлов
Выводы к главе 3.
Глава 4. ФИЗИКОХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЛИМЕРНЫХ ХЕЛАТНЫХ СОРБЕНТОВ И ОБОСНОВАНИЕ ХИМИЗМА СОРБЦИИ ЭЛЕМЕНТОВ.
4.1. Кислотноосновные свойства функциональноаналитических групп ФАГ сорбентов.
4.2. Химизм процесса сорбции исследуемых элементов.
4.2.1. Определение числа вытесняемых при сорбции протонов .
4.2.2. Изучение химизма сорбции элементов
4.3. Константы устойчивости комплексов ионов металлов с
полимерными хелатными сорбентами.
Выводы к главе 4
Глава 5. КОРРЕЛЯЦИИ КИСЛОТНООСНОВНЫХ СВОЙСТВ ФАГ СОРБЕНТОВ С ПАРАМЕТРАМИ СОРБЦИИ ЭЛЕМЕНТОВ
5.1. Корреляции между кислотноосновными свойствами ФАГ сорбентов и сорбции элементов
5.2. Зависимость рНтах комплексообразования от рК ионизации ФАГ сорбентов и констант гидролиза ионов металлов
5.3. Корреляции между рК ионизации ФАГ сорбентов и константами устойчивости полихелатов
Выводы к главе 5
Глава 6. РАЗРАБОТКА И ПРИМЕНЕНИЕ НОВЫХ СПОСОБОВ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ УРАНА, ТОРИЯ И ЦЕРИЯ В ОБЪЕКТАХ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
6.1. Выбор объектов анализа и влияние макрокомпонентов на определение микропримесей.
6.2. Разработка нового способа индивидуального концентрирования и выделения урана, тория и церия из объектов окружающей среды
6.2.1. Предварительная подготовка проб объектов анализа воды, почвы, ила.
6.2.2. Влияние и маскирование матричных элементов.
6.2.3. Способ концентрирования иУ1, ТЬ1У и Се1У сорбен
том полистиролазобензол3арсоноМ диуксусной кислотой с последующим их спектрофотометрическим
определением
6.3. Практическое апробирование нового способа сорбционноспектрофотометричесского определения урана, тория и церия в объектах окружающей среды.
Выводы к главе 6.
Выводы.
Список использованной литературы


Следует отметить, что вопросы химии урана с точки зрения изменения форм нахождения этого элемента в объектах окружающей среды и форм его миграции изучены недостаточно. Несмотря на большое количество публикаций, неясен механизм взаимодействия урана с органическими кислотами. Именно такое взаимодействие в ряде случаев определяет процессы переосаждения, трансформации и миграции этого элемента в окружающей среде. Для урана характерно высокое сродство к кислороду, поэтому концентрация его возрастает при переходе от ультраосновных пород к кислым 3, . Урансодержащие породы делятся на первичные, содержащие и в степени окисления 4, и вторичные, в которых и находится в степени окисления 6. Благодаря близости ионных радиусов урана IV, тория IV и РЗЭ 0,5 0,5 и 0,,4 нм соответственно в природе широко развит их изоморфизм. Вторичные минералы образовались в результате окисления и разрушения первичных. Согласно данным ИКспектроскопии и рентгенографического анализа, уран VI существует в виде уранилиона 1Ю 7. Ю значительно более подвижен по сравнению с Ц4. При разрушении минералов он мигрирует в растворенном состоянии. Благодаря своим большим размерам 0,x0, нм ион уранила не может изоморфно замещать другие катионы и образует только собственные соединения. В отличие от первичных минералов урана, вторичные легко растворимы и характеризуются отсутствием в них радиоактивного равновесия 8. Недостаточно исследованы гидролиз и комплексообразование урана в природной среде, которые могут определять перенос элемента с природными водами и накопление его в растениях. Изучение форм нахождения урана в природных водах в широком интервале изменения показало, что присутствие в водах органических веществ стабилизирует и VI. В результате этого гидролиз и перезарядка комплексов сдвигается в более кислую область. Состояние окисления урана VI более устойчиво в водных растворах 9. Данные о гидролизе и осаждении и VI противоречивы. Уранилион существует в водных растворах в виде гидратированного иона иН доминирующего при 0,, по одним данным и до 2,5 по другим. При значениях рН3 начинают появляться гидролизованные формы сложного состава 8. При ионной силе , для 1Ют найдены следующие значения констант гидролиза рК1г 5, рКгг 7, . Но, как отмечено выше, в природных водах начала гидролиза может сдвигаться в более кислую область. Н а также более сложного состава иип0Н, а именно, иг0Н, и3С8ОН и др. Заметим, что разные соли уранила при одних и тех же условиях гидролизуются неодинаково Ы СН3СОО. Начало осаждения зависит от исходной концентрации и VI в растворе. При избытке основания и0Н2 переходит в диуранаты, а затем в уранаты 8. Ионное состояние и IV в объектах окружающей среды в настоящем обзоре не рассматривается. Коротко отмстим, что водные растворы солей и IV вследсгвие гидролиза обладают кислой реакцией. Известны следующие его константы гидролиза рК1Г 1, рКгг 2, рК3г 3, . При рН1,3 уран IV существует в виде простого гидратированного иона состава иНп4. При более высоких значениях раствора появляются гидроксокатионы. Начало выпадения в осадок иОН4 отмечается при 3,8, количественное выделение при 5,0 . Несмотря на распространенное мнение, относящее И, ТЬ и Се к редким элементам, все они в природе представлены относительно широко. Жизнь на земле возникла и развивалась на фоне ионизирующей радиации. Поэтому биологическое воздействие ее не является какимто новым раздражителем в пределах естественного радиационного фона. Последний складывается из космического излучения и излучения от рассеянных в земной коре, воде, воздухе, живых организмах и других объектах внешней среды природных радионуклидов. Существенный вклад в дозу облучения вносят изотопы урана, тория и церия вместе с продуктами их распада. Развитие атомной промышленности, выбросы радионуклидов предприятиями ядерной энергетики и широкое использование источников ионизирующих излучений в различных отраслях промышленности, сельском хозяйстве, медицине и научных исследованиях привели к заметному повышению облучения населения Земли.