Кремнеземи та хімічно модифіковані кремнеземи - Студопедія
Таблиця 2. Концентрування мікроелементів за допомогою модифікованих сорбентів
| Визначаються елементи | Об'єкт аналізу | Комплексоутворюючий реагент | Матриця |
| Hg | Морська вода | Дитизон, теноіл-трифторацетон | Намистини з полістиролу (2%-ного дивінілбензолу) |
| Cd, Hg | Розчини | Діетилдітіокарбамінат натрію | Хромосорб |
| Сг, Сі, Fe, Pb, Ni, Zn | » | Диметилгліоксим, 8-оксихінолін, двозаміщений фосфат натрію, луги | Аніонообмінники АВ-17іАВ-18в ОН'- формі |
| Cd, Cu, Hg, Mn, Zn | » | 1-(2-Піриділазо)-2-нафтол, трикрезил фосфат | Мембрана з полівінілхлориду |
| Платинові метали | Відходи виробництва плати нових металів | Тіоналід | Папір |
| Hg | Розчини | Дитизон | Поліуретанові піни |
| Au | Розчини | Трибутилфосфат, тіомочевина | Поліуретанові піни |
| Co, Fe, Mn | » | 1-(2-Піриділазо)-2-нафтол | » |
Порівняно недавно почали застосовувати закомплексовані форми хе-латоутворювальних сорбентів для поділу лігандів. Внаслідок стеричних перешкод внутрішня координаційна сфера іона металу при взаємодії з хелатоутворюючою групою сорбенту не заповнюється повністю донорними атомами цих груп. Вільні координаційні місця іона металу можуть заповнюватися молекулами розчинника або іншими лігандами, що знаходяться в розчині, які можуть легко обмінюватися на різні ліганди.
Селективність лігандного обміну яскраво проявляється у розпізнаванні оптично активнихлігандів, наприклад, оптичних ізомерів амінокислот. Так, оптично активний сорбент з щепленим Z-проліном, оброблений розчином сульфату міді, внаслідок чого утворюється полімер наступної структури: виявляє високу спорідненість до D-ізомерів амінокислот, тоді як Z-ізомери легко змиваються водою
Кремнезем це діоксид кремнію у всіх його формах: кристалічний, аморфний або гідратований. Найбільш універсальні аморфні пористі кремнеземи, тому що їх структурні характеристики (величина поверхні, діаметр і об'єм пор, розмір частинок та їхня міцність) можна змінювати в широкому інтервалі. Аморфний кремнезем має такі різновиди: аеросили - безводні, аморфні частинки кремнезему, які отримують при високій температурі; аеросилогелі (силохроми) - дуже чиста та геометрично однорідна форма пористого аморфного кремнезему з питомою поверхнею 70-150 м 2 /г; силікагелі - сухі гелі полікремнієвої кислоти (один з найважливіших різновидів аморфного кремнезему, що випускається промисловістю); пористі стекла - особлива форма аморфного кремнезему.
Механізм іонного обміну на кремнеземах, тобто заміщення протонів поверхневих Si-OH-груп на катіони, доведено досить надійно. Однак спорідненість іонів металів до поверхні кремнезему може визначатися поряд з електростатичними силами також деякою додатковою донорно-акцепторною взаємодією. Розглядаючи з цих позицій причини різної сорбируемости іонів на поверхні кремнеземів, слід очікувати, що за інших рівних умов найбільше спорідненість виявлятимуть іони, у яких зв'язокMe'n+ -'-O-Si ≡ у поверхневих групах має частково ковалентний характер. Слід зазначити, що катіонозаміщені форми кремнеземів, отримані обробкою розчинамивідповідних гідроксидів застосовують досить часто, оскільки вони виявляють високу сорбційну ємність і вибірковість у порівнянні з кремнеземами в Н-формі.
На кремнеземах поділяють близькі за хімічними властивостями елементи, наприклад, цирконій і гафній. Внаслідок великого радіусу та меншого іонного потенціалу гафнію його комплексоутворювальна здатність виражена слабше. Це сприяє тому, що гафній з 10 М НС1 сорбується у віце нейтральних комплексів, тоді як цирконій знаходиться переважно у вигляді аніонних комплексів і його сорбція протікає значно меншою мірою.
Висока радіаційна стійкість кремнеземів дозволяє тривалий час використовувати їх у жорстких радіаційних умовах для вилучення та концентрування радіоактивних елементів з відходів радіохімічних виробництв, поділу та отримання чистих нуклідів, наприклад і Zr і 9 i Nb, а також для отримання індивідуальних форм у різних ступенях окислення наприклад Pa(IV) і Pa(V), Pu(IV)
Кремнеземи використовують для поглинання органічних домішок із повітря;
вони досить активно сорбують полярні молекули водних розчинів.
Кремнеземи з хімічно щепленими молекулами органічних сполук (ХМК) широко застосовують у аналітичній хімії, біохімії. Вкажемо деякі переваги ХМК: висока швидкість встановлення сорбційної рівноваги (що пояснюється жорсткістю каркасу і малою товщиною щепленого шару), механічна міцність і ненабухання частинок (це дозволяє значно зменшити час відбору проби); легкість та повнота десорбції сорбованих компонентів невеликими обсягами розчинників.
Найбільш докладно вивчені та широко використовуються на практиці кремнеземи з щепленими алкільними групами. Які ж алкільні групи закріплюютьсяна поверхні кремнеземів? Найбільш застосовні кремнеземи з довгими алкільними ланцюгами, зазвичай C8 та C12. Останнім часом зростає популярність кремнеземів з щепленими короткими алкільними групами €4 і С3, особливо на широкопористих кремнеземах, що використовуються для аналізу біологічно важливих високомолекулярних сполук. Кремнеземи з щепленими арильними групами застосовують рідше, хоча вони часто мають більш високу селективність, ніж кремнеземи з алкільними групами.
Механізм сорбції на кремнеземах з щепленими алкільними групами складний, в основному відомі три види взаємодії: адсорбція молекул, що сорбуються, на зовнішній поверхні щепленого шару, абсорбція молекул щепленим шаром і взаємодією сорбованих молекул з залишковими силанольними групами поверхні.
Взаємодія іонів з поверхнею ХМК, що містять іоногенні та комплексоутворюючі групи, здійснюється головним чином за механізмом іонного обміну та комплексоутворення.
Області використання ХМК різноманітні. Вже 1971 р. кремнезем з щепленими октадецильными групами був застосований відбору парів органічних речовин із повітря. За допомогою ХМК проводять очищення повітря від промислових органічних забруднень, конценгрування мікродомішок органічних речовин з метою подальшого аналізу забруднень повітряного басейну.
Кремнеземи з щепленими алкільними групами використовують для концентрування органічних сполук з морської та прісної води. Несмачиваемость кремнеземів з щепленими алкільними групами і, отже, їх плавучість визначає застосування таких сорбентів для диференційованого відбору проб із поверхневої плівки водойм. Так, за допомогою силохрому С-80, модифікованого гексадецилтрихлорсиланом, вивчено склад плівокнафтопродуктів у Японському морі. Проведені експерименти свідчать про те, що ХМК з щепленими алкільними групами можуть бути успішно застосовані для концентрування плівок органічних речовин з поверхні моря, а робота з ХМК набагато менш трудомістка, ніж метод екстракції.
Кремнеземи з щепленими алкільними групами виявилися дуже ефективними і для отримання різноманітних класів біологічно активних речовин із сироватки та плазми крові, сечі, жовчі та екстрактів різних органів. Їх використовують також для концентрування стероїдів, пептидів, деяких вітамінів, нуклеотидів, простагландинів, цукрів, ряду метаболітів та лікарських препаратів.
Для вилучення іонів металів із розчинів використовують переважно ХМК із комплексоутворюючими групами. Ефективні сорбенти з щепленими групами імінодіоцтової, етилендіамінтріоцтової та гідроксамових кислот, а також сорбенти з щепленими моно- та поліамінними групами та такими органічними реагентами, як неокупроїн, 1,10-фенантролін, діетилдітіокарбамінат, форма. (IV), Ru(IV), 1т(Ш) та золото з високою ефективністю сорбуються з розведених соляно-кислих розчинів за допомогою ХМК, що містять моно-і поліамінні групи.
Кремнеземи з щепленими комплексоутворюючими групами застосовують для вилучення іонів металів із морської води. Наприклад, етилендіаміновим та імінодіацетатним сорбентами здійснено селективне вилучення урану з морської води та групове вилучення Сu(П), Zn(П), Ni(II) та Со (П).
Чи не знайшли те, що шукали? Скористайтеся пошуком: