Целлюлозные сорбенты с иммобилизованным тиосемикарбазидом для концентрирования и определения тяжелых металлов

• Автор: Логачева, Екатерина Юрьевна
• Шифр специальности: 02.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Краснодар
• Количество страниц: 134 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЦЕЛЛЮЛОЗНЫЕ МАТЕРИАЛЫ В СОРБЦИОННОМ КОНЦЕНТРИРОВАНИИ МЕТАЛЛОВ.

1.1 Сорбционные свойства немодифицироваиной целлюлозы.

1.2 Синтез и сорбционные свойства комплексообразующих сорбентов на основе целлюлозы

1.2.1 Ацилирование целлюлозы.

1.2.2 Синтез материалов на основе галогендезоксицеллюлоз и тозилата целлюлозы.

1.2.3 Получение модифицированных целлюлозных материалов с

использованием реакций алкилирования.

1.2.4 Получение сорбционных материалов на основе продуктов окисления целлюлозы

1.2.5 Другие методы получения целлюлозных сорбентов для извлечения тяжелых металлов.

1.3 Применение комплексообразующих целлюлоз в аналитической

1.4 Заключение по литературному обзору.
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.
2.1 Оборудование.
2.2 Растворы и реагенты
2.3 Спектроскопическое определение металлов в водной фазе
2.4 Синтез сорбентов.
2.4.1 Получение 2,3дитиосемикарбазонцеллюлозы.
2.4.2 Получение материала на основе гр и аз и н целлюлозы и тиосемикарбазида.
2.5 Изучение динамической сорбции металлов фильтрами на основе 2,3дитиосемикарбазонцеллюлозы
2.6 Определение кинетических параметров сорбции тяжелых металлов на 2,3дитиосемикарбазонцсллюлозе
2.7 Получение изотерм сорбции тяжелых металлов на разработанных материалах
2.8 Сорбционнорентгенофлуоресцентное определение тяжелых мегаллов в природных водах.
2.8.1 Анализ с применением концентрирования на сорбционных фильтрах
2.8.2 Анализ с применением концентрирования на микрокристаллической
2.3дитиосемикарбазонцеллюлоз е.
2.9 Сорбционноспектроскопическое определение Со2 в воде после
концентрирования на 2,3дитиоссмикарбазонцеллюлозс.
ГЛАВА 3. СИНТЕЗ И СОРБЦИОННЫЕ СВОЙСТВА
2.3ДИТИОСЕМИКАРБАЗОНЦЕЛЛЮЛОЗ Ы.
3.1 Синтез 2,3дитиосемикарбазонцсллюлозы.
3.2 Характеристика модифицированных материалов
3.3 Сорбционные свойства 2,3дитиоссмикарбазонцеллюлозы.
3.3.1 Влияние среды на сорбционные свойства целлюлозы с химически иммобилизованными тиосемикарбазонными группами
3.3.2 Кинетика сорбции тяжелых металлов материалами на основе 2,3дитиоссмикарбазонцеллюлозы
3.3.3 Сорбционное равновесие в системе металл 2,3дитиоссмикарбазон целлюлоза
3.3.4 Определение динамической обменной емкости модифицированных целлюлозных фильтров при извлечении металлов из растворов, содержащих один микроэлемент.
3.3.5 Анализ выходных динамических кривых сорбции металлов на 2,3дитиосемикарбазонцеллюллозе.
3.3.6 Определение ДОЕ фильтров на основе 2,3дитиосемикарбазон
целлюлозы по Со2 в присутствии Н2 и С.
ГЛАВА 4. СОРБЦИОННОСПЕКТРОСКОПИЧЕСКИЕ СХЕМЫ АНАЛИЗА С ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫМ КОНЦЕНТРИРОВАНИЕМ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ НА 2,3ДИТИОСЕМИКАРБАЗОНЦЕЛЛЮЛОЗЕ
4.1 Сорбционнорентгенофлуорссцснтнос определение Со2, Сб2 и 2 с предварительным концентрированием на целлюлозных фильтрах с тиосемикарбазонными группировками
4.1.1 Выбор и обоснование условий концентрирования тяжелых металлов.
4.1.2 Метрологические характеристики определения Со2, Сс, Н2 на фильтрах методом рентгенофлуоресцентной спектроскопии
4.2 Аналитические свойства микрокристаллической 2,3дитиоссмикарбазонцеллюлозы
4.2.1 Сорбционноспектроскопическое определение Со2 с нитрозоРсолью после его предварительного концентрирования на микрокристаллической
2,3дитиосемикарбазонцеллюлозе
4.2.2 Оптимизация условий рентгенофлуоресцентного определения Со2 в фазе микрокристаллической 2,3дитиосемикарбазонцсллюлозы.
4.2.3 Групповое сорбционнорентгенофлуоресцентное определение Со , С
и Н с применением микрокристаллической 2,3дитиосемикрбазонцеллюлозы
4.3 Сорбционнорентгенофлуоресцентное определение металлов в природных водах с предварительным концентрированием на 2,
дитиосемикарбазонцеллюлозе .
ГЛАВА 5. ПОЛУЧЕНИЕ И СОРБЦИОННЫЕ СВОЙСТВА МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ ТРИАЗИИЦЕЛЛЮЛОЗЫ И ТИОСЕМИКАРБАЗИДА
5.1 Синтез и характеристика сорбента
5.2 Сорбционные свойства материала на основе триазинцеллюлозы и тиосемикарбазида
5.2.1 Изучение влияния на сорбцию тяжелых металлов материалом на основе триазинцеллюлозы и тиосемикарбазида
5.2.2 Сорбционное равновесие в системе Щ2 материал на основе триазинцеллюлозы и тиосемикарбазида.
5.2.3 Кинетика сорбции Со2, Сс2 и материалом на основе
триазинцеллюлозы и тиосемикарбазида.
ВЫВОДЫ.ИЗ
ЛИТЕРАТУРА


Использование целлюлозы для создания сорбентов обусловлено такими сс свойствами, как наличие в составе рсакционноспособных групп, большая удельная поверхность, пористая структура, высокая гидрофильность и проницаемость, открывающими возможность синтеза перспективных материалов с ковалентно модифицированными аналитическими реагентами для концентрирования тяжелых металлов ,. В настоящем литературном обзоре систематизирована информация о методах синтеза целлюлозных сорбентов с химически привитыми комплексообразующими группировками, приведены сведения о составе и предполагаемом строении получаемых материалов, описаны их сорбционные свойства по отношению к тяжелым металлам, обсуждены возможности группового и селективного извлечения тяжелых металлов в аналитических целях. Гидрофильная высокоразвитая поверхность целлюлозы, содержащая способные к комплексообразованию гидроксильные группы, обуславливает проявление адсорбционных свойств целлюлозеодержащих полимеров по отношению к ионам тяжелых металлов . В работе была изучена сорбция Вс2, Сс 2 РЬ2, Си2 Сг3, АГ, Са2, Т1 различными целлюлозами. С1 при концентрациях сорбатов мкгл. Показано, что сорбционное равновесие устанавливается в течение минут, максимальное извлечение металлов, за исключением Са2 и ТГ, достигается при значениях 7 и характеризуется коэффициентами
распределения Ка порядка . Сорбция Саг и Т1 незначительна во всем диапазоне . В аналогичных исследованиях была показана достаточно хорошая сорбционная способность целлюлозы при взаимодействии с растворами Ре3, П2, Си2, РЬ2 и иОг2. Однако емкость целлюлозы но отношению к тяжелым металлам невелика 0. Т.Е. Никифировой изучены сорбционные свойства целлюлозеодержащего материала, выделенного из стеблей топинамбура . При его емкость по отношению к тяжелым металлам изменяется в ряду Си2 Ре2 2 7п2 Сс. Максимальное извлечение металлов предложенным материалом происходит в диапазоне 6 7. Время установления равновесия в системе составляет мин. Такие кинетические свойства сорбента обусловлены высокоразвитой поверхностью с большой долей аморфности, высокой гидрофильностью полисахаридных звеньев и, как следствие, хорошей набухаемостью. Несмотря на достаточно высокие значения кинетических характеристик, нсмодифицированная целлюлоза обладает небольшой емкостью, что ограничивает ее применение в целях сорбционного извлечения и концентрирования тяжелых металлов. Для повышения сорбционной способности целлюлозы перспективна ее химическая модификация путем введения комплексообразующих групп, что открывает возможность создания новых эффективных материалов с улучшенными сорбционными свойствами . Ацилирование целлюлозы достаточно простой метод, позволяющий ввести остаток карбоновой кислоты. Для ацилирования могут быть использованы ангидриды и хлорангидриды моно и дикарбоновых кислот. Достигаемая концентрация привитых группировок составляет величины порядка 0. В работе описан синтез сукцината целлюлозы I на основе хроматографической бумаги и ее мсрсеризированного производного
Процесс осуществляется в среде пиридина, толуола или непосредственно при взаимодействии янтарного ангидрида с целлюлозой. Содержание карбоксильных групп в материалах, полученных с использованием и без использования предварительной мерсеризации, составило 6. Синтезированный сорбент проявляет сродство к Си2, С, РЬ2, сорбционная емкость, рассчитанная из изотерм Ленгмюра, для указанных металлов соответственно составляет 3. Расширяя спектр сорбентов, эти же авторы в работе усложнили структуру привитых лигандов за счет взаимодействия сукцината целлюлозы с триэтилентетрамином в среди диметилформамида ЕМР в присутствии дициклогексилкарбодиимида ОС
он
ГМ v
,
ОЮ,



II
,
Продукты реакции содержат 6. Модифицированные триэтилентетрамином сорбенты извлекают ионы Си2, Сст, РЬ2 в диапазоне 5 Сорбционная емкость материалов II и III, определенная в равновесных условиях, равна . Си2 . Сс и 7. РЬ2. При достижении максимальной емкости сорбентов в зависимости от извлекаемого металла в комплесообразование вовлекается функциональных групп. Сукцинат целлюлозы, содержащий 5. С в течение часов .