Важкі метали та їх виявлення в стічних водах підприємств (стр. 5 из 6)

Такі метали як Al, Bi, Co, Cg, Cr, Cu, Fe, Ga, Ge, In, Mn, Mo, Ni, Pb, Sn, W, V, Znзапропоновано концентрувати за допомогою целюлозних обмінних фільтрів, попередньо в целюлозу вводиди групу хромотропової кислоти. Утворену сполуку можна зобразити формулою, що приведена на рисунку 3.2.

Рис. 3.2. структура целлюлозно-хромотропового сорбента.

Розроблений метод відрізняється простотою, оскільки целюлозні фільтри можна без попередньої обробки аналізувати за допомогою рентгено-флуоресцентного методу.

Також для концентрування важких металів запропоновано в [12] використовувати целюлозу оброблену 1-(2-оксофенілазо)-2-нафтолом:

Обмінна ємність отриманої смоли рвівна 0,5 мМоль/г.

Комплексоутворюючі групи можна привити не тільки на органічні речовини, створено велику кількість сорбентів на основі мінеральних матриць. У якості останніх найчастіше використовують силікагель та скляні кульки чи гранули. Отримані таким чином ненабухаючі сорбенти – це своєрідний гібрид синтетичних органічних та неорганічних сорбентів.

Комплексоутворюючі групи не обов’язково зв’язувати із матрицею хімічним шляхом, у всякому випадку міцними ковалентними зв’язками. Такі реагенти можна закріпити на поверхні іоніта у вигляді другого шару – шару притиіонів або ж використати пористі матриці у яких розчинятиметься комплексоутворювач.

Із допомогою вказаних вище модифікованих комплексоутворювачами сорбентів запропоновано концентрувати важкі метали, а зокрема ртуть та кадмій. Для цього використовували диетилтіокарбінат нартрію, який наносили на сорбент хромосорб W-DMCS.В залежності від природи іону та типу осаджувача отримані коефіцієнти концентрування 50 – 300.

До числа неорганічних сорбентів відносять оксиди та гідроксиди металів (силікагель, оксид алюмінію, гідратований оксид титану)солі металів (сульфіди, фосфат цирконію), солі гетерополікислот. Механізмом їх діє є комплексоутворення та іонний обмін. Перевагами неорганічних сорбентів є стійкість до нагрівання, радіації, органічних розчинників, висока вибірковість. До недоліків неорганічних сорбентів можна віднести невисоку ємність, не відтворюваність сорбційних властивостей у різних партіях сорбентів.

У якості перспективного сорбента можна використати гідратований оксид титану, який є напівпродуктом виробництва титанових пігментів из ільменіту. Йому притаманні дешевизна та поширеність, низька розчинність, стійкість до термообробки та старіння. При його допомозі в [23] розглянуто виділення тривалентного заліза, нікелю та міді із промислових вод.

У якості сорбента використовують також гідроксид та фосфат цирконію, які володіють по даних [15] високою вибірковістю, термічною та хімічною стійкістю, а також високою обмінною ємністю порівняно із іонітами та гідроксидами заліза, титану та алюмінію.

У якості неорганічних сорбентів використовуються гідратовані оксиди сурми (V), цирконію, для виявлення та сорбції сполук ртуті використовують сульфід свинцю. Але по цих речовинах точних данних та результатів досліджень недостатньо.

Із сказаного вище можна зробити висновок, що процеси сорбції дозволяють кількісно виділити велику кількість важких металів із розчинів. Високе значення коефіцієнту концентрування, яке складає для більшості адсорбентів величину порядку

дозволяє проводити аналізи малої кількості речовин та розчинів. Ала відсутність селективних сорбентів не дозволяє використовувати фотометричні чи хімічні методи аналізу, більш поширеними є рентгено-спектральні та інші спектрометричні методи.

3.2 Методика виявлення іонів важких металів у розчинах

Визначення більшості іонів важких металів являється можливим за умови їх концентрації у розчині більшій за 100 мкг/л. Методи сорбції, екстракція чи випарювання дозволяють концентрувати розчини. Разом із тим потрібно підкреслити, що іноді аналізовані розчини потрібно не концентрувати, а розбавляти із метою отримання більш достовірних даних аналізів та зменшення похибок.

Для аналізування розчинів найчастіше використовують атомно-абсорбційний аналіз, рентгенівську спектрометрію. Хімічні методи використовують рідко із – за потреби маскування перешкоджаючих іонів.

Прилади для атомно-абсорбційного аналізу розрізняються і по конструкції і по методиці роботи із ними. Тому потрібно строго слідувати інструкціям. Наведемо лише загальні основи проведення аналізу.

При визначенні певного елемента вставляють пустотілу катодну лампу призначену для визначення певного хімічного елемента. Встановлюють необхідну довжину хвилі випромінювання. Визначають оптимальне співвідношення подачі горючого газу та газу-окисника. Визначають час досягнення рівноважного стану після приску аналізованої проби. Знаходять оптимальну ширину щілини, визначають оптимальну висоту оптичної осі над пальником, визнають максимум адсорбції стандартного розчину при переміщенні пальника в вертикальному напрямі.

Для побудови градуювального графіка вводять в полум’я робочі стандартні розчини, починаючи від мінімальної концентрації речовини. Для побудови графіка потрібно, згідно правил, використати не менш чотирьох точок, тобто чотирьох різних концентрацій. Кожен вимір проводять не менш трьох разів, для побудови графіка беруть середнє значення величини.

При визначенні заліза та марганцю в калібрувальні стандартні розчини (а згодом і в аналізований розчин) вводять по 25 мл розчину солі кальцію на 100 мл аналізованого розчину. При визначенні магнію та кальцію в розчини вводять по 25 мл солі лантану на 100 мл аналізованого розчину.

Абсорбцію аналізованих розчинів проводять аналогічно аналізу стандартних розчинів. Але попередньо потрібно промити прилад дистильованою водою в яку додають 15 мл концентрованої азотної кислоти

на 1 літр води.

3.2.1 Визначення концентрації міді

Іони міді реагують із діетилкарбаматом натрію із утворенням коричневого нерозчинного у воді діетилкарбамата міді, який легко екстрагується хлороформом, забарвлюючи останній в жовто-коричневий колір. Інтенсивність забарвлення в широких межах пропорційна концентрації міді. Екстрагують утворену речовину із аміачних розчинів, що містять цитрат амонію та коплексон ІІІ, який маскує більшість металів, які також вступають у дану реакцію. Описаним методом можна виявити від 0,05 до 1 мг міді на 1 літр розчину.

При використанні атомно-абсорбційного аналізу вимірюють інтенсивність лінії 324,7 нм. Горючий газ – ацетилен, окисник – повітря.

3.2.2 Визначення концентрації свинцю

Для виявлення свинцю отримують дитизонат свинцю, який має червоний колір та розчинний у

. Дитизонат свинцю екстрагують при РН рівному 8 – 9 в ціанідному середовищі, в якому маскується наявність більшості металів, які реагують із дитизоном. В 100 мл проби можна визначити свинець при концентрації 0,1 – 1 мг/л.

При використанні атомно-абсорбційного аналізу вимірюють інтенсивність лінії 283,3 нм. Горючий газ – ацетилен, окисник – повітря.

3.2.3 Визначення концентрації цинку

Для виявлення свинцю отримують дитизонат цинку, який має червоний колір та розчинний у

. Утворена комплексна сполука із дитизоном має червоний колір і її концентрація пропорційна кольору комплексу. Цинк вступає у реакцію із дитизоном при РН 4 – 7. у цьому середовищі із дитизоном реагують також і мідь, кадмій, свинець, нікель, кобальт та інші метали. Щоб зменшити перешкоджаючий вплив даних металів екстракцію ведуть при РН = 5 із тіосульфатом та ціанідом. Ціанід додають для зв’язування кадмію, кобальту, нікелю та паладію. В таких умовах із дитизоном реагує тільки олово (ІІ). В обробленій пробі можна визначити 0,005 – 0,03 мг цинку на літр розчину.

При використанні атомно-абсорбційного аналізу вимірюють інтенсивність лінії 213,9 нм. Горючий газ – ацетилен, окисник – повітря.

3.2.4 Визначення концентрації нікелю

Іони нікелю в аміачному буферному розчині в присутності сильного окисника вступають у реакцію із диметилгліоксимом із утворенням комплексної сполуки червоного кольору. Інтенсивність забарвлення пропорційна концентрації нікелю. Прямим способом можна визначити 0,2 – 5 мг/л нікелю.

При використанні атомно-абсорбційного аналізу вимірюють інтенсивність лінії 232,0 нм. Горючий газ – ацетилен, окисник – повітря.

3.2.5 Визначення концентрації кадмію

Іони кадмію екстрагують розчином дитизону в

із сильно лужних розчинів, що містять тар трат-іони. Інтенсивність забарвлення екстракту, що містить дитизонат кадмію червоного коьолору, в певних межах пропорційна концентрації кадмію. Наведеним способом можна виявити 0,01 – 0,5 мг кадмію в 1 літрі розчину.

При використанні атомно-абсорбційного аналізу вимірюють інтенсивність лінії 228,8 нм. Горючий газ – ацетилен, окисник – повітря.

3.2.6 Визначення концентрації кобальту

При використанні атомно-абсорбційного аналізу вимірюють інтенсивність лінії 240,7 нм. Горючий газ – ацетилен, окисник – повітря.

3.2.7 Визначення концентрації ртуті

Під час екстрагування водного розчину солі ртуті дитизоном в хлороформі утворюється оранжевий дитизонат ртуті, який у хлороформі не розчиняеться. В середовищі ацетатного буфера та в присутності ЕДТА та роданіду калію реакція ртуті із дитизоном практично специфічна. Надлишок вільного дитизону із екстракту видаляють страхуванням із із розчином гідроксиду амонію та визначають оптичну густину розчину дитизоната ртуті у хлороформі.