Физико-химическое исследование комплексообразования Cu(II), Co(II) и Ni(II) полимерными сорбентами и их применение в анализе объектов окружающей среды

• Автор: Салихов, Дмитрий Вячеславович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Курск
• Количество страниц: 159 с. : ил

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Ионное состояние меди, кобальта и никеля в объектах окружающей среды и их биологическое воздействие на живые организмы.
1.1.1. Медь

1.1.2. Кобальт.

1.1.3. Никель

1.2. Сорбционные методы концентрирования меди, кобальта и

никеля при их определении в объектах окружающей среды

1.2.1. Конценгрирование на активированных углях

1.2.2. Концентрирование на неорганических соосадителях

1.2.3. Соосаждение на органических коллекторах.
1.2.4. Сорбция на модифицированных минеральных носителях.
1.2.5. Сорбция на синтетических ионообменниках.
1.2.6. Сорбция на волокнистых сорбентах
1.2.7. Сорбция хелатообразующими сорбентами на основе полистирола
1.3. Закономерности комплексообразования ионов металлов с органическими лигандами и полимерными хелатными
сорбентами
Глава 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКОХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ
СОРБЕНТОВ С ОАМИНОАЗОООКСИ ХЕЛАТООБРАЗУЮЩЕЙ ГРУППОЙ.
2.1. Используемые сорбенты, реактивы, аппаратура.
2.2. Определение констант кислотноосновной ионизации сорбентов
2.2.1. Определение статической емкости сорбентов по иону натрия
2.2.2. Потенциометрическое титрование сорбентов.
2.2.3. Расчет констант кислотноосновной ионизации функциональных групп сорбентов.
2.3. Константы Гаммета и кислотноосновные свойства функциональных групп сорбентов
Глава 3. ВЫБОР ОПТИМАЛЬНЫХ УСЛОВИЙ СОРБЦИИ МЕДИ, КОБАЛЬТА И НИКЕЛЯ 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. Степень извлечения элементов и коэффициент концентрирования
3.5. Изо гермы сорбции
3.6. Избирательность аналитического действия сорбентов
Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ХИМИЗМА КОМПЛЕКСООБРАЗОВА
НИЯ СОРБЕНТОВ С ИОНАМИ МЕДИ, КОБАЛЬТА И НИКЕЛЯ.
4.1. Определение числа вытесняемых при сорбции протонов
4.2. Зависимость рНтах комплексообразования от рК1ОН ФАГ сорбентов и констант гидролиза ионов металлов.
4.3. Определение констант устойчивости комплексов ионов металлов с полимерными хелатными сорбентами
4.4. Обоснование предполагаемых схем процессов хелатообразования
Глава 5. КОРРЕЛЯЦИИ КИСЛОТНООСНОВНЫХ СВОЙСТВ СОРБЕНТОВ С ПАРАМЕТРАМИ СОРБЦИИ ЭЛЕМЕНТОВ
5.1. Корреляции между константами Гаммета и рН сорбции элементов
5.2. Корреляции между кислотноосновными свойствами сорбентов и рН сорбции элементов
5.3. Корреляции между рКон сорбентов и константами устойчивости полихелатов
Глава 6. РАЗРАБОТКА И ПРИМЕНЕНИЕ НОВЫХ МЕТОДИК КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ И АНАЛИТИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕДИ, КОБАЛЬТА И НИКЕЛЯ В ОБЪЕКТАХ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
6.1. Выбор объектов анализа и влияние макрокомпонентов на определение м икропримесей.
6.2. Разработка новых методик пунцового концентрирования и выделения меди, кобальта и никеля 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. Разработка методик группового концентрирования и выделения меди, кобальта и никеля сорбентом полистирол2аминоазо2окси, 5нигро, Збензолсульфокислота с последующим их определением А АС методом
6.3. Использование разработанной методики при аназизе объектов окружающей среды.
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Диссертантом выполнен весь объем экспериментальных исследований, проведены необходимые расчеты, обработка результатов и их анализ, сформулированы общие положения, выносимые на защит, выводы и методики концентрирования, выделения и определения ионов СиН, СоП и 1 в объектах окружающей среды. Глава 1. Медь, кобальт и никель относятся к группе тяжелых металлов. Актуальность проблемы загрязнения ими окружающей среды, в частности природных вод, не вызывает сомнений. В отношении тяжелых металлов, в принципе, не существует механизмов самоочищения окружающей среды они лишь перемещаются из одного природного резервуара в другой, взаимодействуют с различными категориями живых организмов, и повсюду оставляют нежелательные последствия этого воздействия 1. Распределение микроэлементов, в том числе тяжелых металлов, в окружающей среде происходит в результате первичного рассеивания вулканическая деятельность и вторичного рассеивания воздействие атмосферных осадков. Процесс третичного рассеивания возник в результате человеческой деятельности, что привело к дополнительному перераспределению тяжелых металлов и возникновению загрязнений 2. Поведение ионов элементов в природных объектах во многом зависит от специфичности миграционных форм и вклада каждой из них в общую концентрацию элемента в экосистеме. Наибольшую опасность представляют лабильные формы, которые характеризуются высокой биохимической активностью и накапливаются в биосредах. В табл. НССи2пП1РЬССо8пРеМпА1. Этот ряд имеет самый общий характер. В соответствии со ст. Рассмотрим ионное состояние меди, кобальта, никеля в природе и их воздействие на биологические объекты, в том числе на человека. Среднее содержание меди в земной коре по массе составляет 4,7Ю. Она обычно встречается в двух, одно и реже трехвалентном состоянии. В водных растворах медь существует, в основном, в виде катионов Си2 Гидролизу ионов меди посвящен целый ряд исследований, в большинстве которых определены только первые константы Кг. Только в работе 5 приведены четыре рК гидролиза, включая константы, относящиеся к образованию анионных гидрокомплексов. На основании полученных данных можно было бы принять следующие значения рКг ионов меди рК1г7,5 рК2г7,0 рК3г,7 рК4Г,9, но обращает на себя внимание необычное соотношение, по которому рК1грК2г. СиОН2 равно 8, а начала осаждения СиОН2 равно 5,5, поэтому рКц7,5 очевидно завышено 7. Таким образом, согласно литературным данным рК1Г находятся в интервале 6,,0, и только в одной работе рК1г 6,7, а в другой больше 8,0. В природных водах медь присутствует в трех основных формах взвешенной, коллоидной и растворенной, последняя из которых представлена свободными ионами и комплексными соединениями с органическими и неорганическими лигандами. Медь образует комплексы с неорганическими анионами, в частности, с карбонатами, нитратами, сульфатами, хлоридами, аммиаком и гидроксидионами. Свободные ионные формы меди с координационным числом 4 существуют в виде гидратированных ионов СиН, образующие соединения при замещении воды соответствующими лигандами 8. Являясь промежуточным акцептором между жесткими и мягкими кислотами, медь образует комплексы с лигандами, содержащими азот и серу 1. Медь в природных н промышленных сточных водах. Медь относится к классу опасных элементов, по данным Министерства здравоохранения, ее предельно допустимая концентрация ПДК в водных объектах составляет 1,0 мгл 9. Поступление меди в окружающую среду имеет как естественное, так и техногенное происхождение. Наибольшее естественное накапливание микроэлементов происходит в морской среде, т. В питьевых бытовых водах содержание меди может составлять 1 мкгл, но обычно не менее мкгл. В морской воде медь содержится в пределах 0,5 мкгл, в пресных природных водах 2 мкгл, в подземных водах содержание меди обусловлено составом горных пород . В пресных водах при рН7,5 доминирует гидратированный по первой ступени ион меди в кислых средах отмечено преобладание ионов Си2, в слабокислых средах 5,. СиОН , а при рН7,5 нейтральный гидроксокомплекс СиОН2 . Преимущественно растворенной формой меди являются органокомплексы , хотя при низких значениях почвы возрастает роль
свободных ионов Си .