Введение к работе
Актуальность темы. Контроль за содерканием токсичных элементов, загрязняющих окружающую среду, является одной из актуальных задач аналитической химии. К группе веществ,увеличение концентрации которых в водах, почвах, воздухе и растениях опасно для человека, относятся тяжелые металлы: медь, цинк, кадмий, свинец, кобальт, никель. Прямое их определение в объектах окружающей среды часто затрудняется невысоким содержанием металлов и влиянием матрицы, представляющей обычно сложную многокомпонентную систему. С целью определения техногенных загрязнений на уровне ГЩК и для устранения влияния состава проб на результаты анализа применяют методы предварительного концентрирования. Одним из наиболее важных и наиболее распостраненных методов концентрирования и разделения элементов является экстракция, в частности, интенсивно развивающаяся в последние годы экстракция расплавами легкоплавких органических веществ UlUb).
Весьма перспективной с аналитической точки зрения является экстракция, основанная на образовании раэнолигандных комплексов. В процессе образования таких соединений более ярко проявляются индивидуальные свойства элементов, что открывает перспективы повышения избирательности и чувствительности реакций отделения, определения и концентрирования металлов, для осуществления процесса экстракции с образованием раэнолигандных комплексов в последнее время широко используют различные смеси экстрагентов, среди которых наиболее широко используются в анализе растворы алифатических монокарбоновых кислот (АМКК) с электронодонорными добавками .
Б настоящей работа изучена экстракция некоторых цветных металлов расплавами АМКК фракции С^т-Сзд и пальмитиновой кислоты с электронодонорными добавками, в качестве которых использованы различные по силе, строению и химической природе амины (1,10-фенантролин, 2,2-дипиридил, 2-аминопиридия, да-, три-, октиламин, бенэиламин). В качестве объектов исследования - серебро, медь, свинец, кадмий, кобальт, никель, цинк.
Все исследуемые .металлы, кроме серебра, являются вредными веществами и, в зависимости от концентрации, могут проявлять биогенные или токсические свойства, поэтому отделение этих элементов друг от друга и их определение при совместном присутствии
зачаетую представляется трудной задачей, решение которой весьма актуально. Использование смешанных экстрагентов на основе раса лавов АМКК с аминами дает возможность улучшить экстракционные характеристики процессов: увеличить коэффициенты распределения, разделения и концентрирования металлов, получить компактные экс ракты - концентраты, что позволяет разработать экспрессные, эко гически чистые комбинированные методы определения тяжелых метал лов в объектах окружающей среды.
Диссертационная работа выполнена в соответствии с темой : "Физико-химические методы исследования электрохимических, экстракционных и мембранных процессов" № государственной регистраці 01880027597, входящей в координационные планы АН СССР и респуб; ки Казахсхан, а также в соответствии с планом научно-исследовательских работ кафедры аналитической химии КазГУ им.Аль-Фараби,
Цель работы состояла в изучении экстракции серебра, меди, цинка, кадмия, свинца, кобальта и никеля расплавами АМКК с амиї ми, выборе оптимальных условий экстракции металлов с использові ниєм методов регрессионного анализа, в разработке комбинирован] методов экстракционно-рентгенорадиометрического и экстракциои» рентгенофлуоресцентного определения тяжелых металлов в объекта: окружающей среды, характеризующихся высокой экспрессностью и н кими пределами определения. Кроме того в задачу настоящего исс дования входило: изучение влияния нуклеофильных реакционноспос ных аминов, различающихся по химической.природе и дентантности на экстракцию карбоксилатов металлов; - исследование экстрагди металлов выщеописанными реагентами из растворов маскирующих ве щесгв ( винная, лимонная кислоты, комплексом Ш); - установленії механизма экстракции разнолигандных комплексов металлов и сост экстрагируемых соединений; - исследование межфазного распредел ния компонентов в изучаемых системах, исследование возможности разделения и извлечения следовых количеств металлов из больших объемов с использованием двойного концентрирования, что послу» ло основой для теоретического обоснования разработанных методи
Научная новизна работы. Впервые проведено систематическое исследование влияния электронодонорных добавок органических азотсодержаїдих оснований на экстракцию металлов расплавами АШ Изучено межфазное распределение реагентов в исследованных системах с расплавами. Установлена экстракционная емкость изучеш
энстрагентов по отношению к серебру, меди, цинку, кадмию, свинцу и никелю. Определена стехиометрия экстракции металлов расплавами АМКК с аминами, установлен состав экстрагируемых разнолиганд-ных комплексов, предложены уравнения экстракции, рассчитаны основные экстракционные характеристики. Установлены специфические особенности экстракции металлов расплавами АМКК с аминами. Показана возможность группового извлечения металлов без строгого контроля рН с использованием смесей аминов различной основности. На основании проведенных исследований разработаны экстракционно-рентгенорадиометричоский и экстракционно-рентгенофлуоресцентный методы (0РР,ЭР) определения металлов в объектах окружающей среды, а также способы разделения металлов посредством двойного концентрирования.
Практическая ценность. Установлено, что экстрагенты на основе расплавов АМКК с электронодонорными добавками азотсодержащих оснований являются эффективными реагентами для экстракционного разделения, концентрирования и определения металлов из растворов маскирующих веществ и в их отсутствии. Предложен метод двойного концентрирования, позволяющий проводить извлечение серебра и свинца из сложных по химическому составу растворов. Разработаны новые комбинированные методики экстракционно-рентгенорадиометри-ческого определения кобальта и никеля и экстракционно-рентгено-флуоресцентного определения меди, кадмия, цинка и свинца в различных природных и промышленных объектах (природные и сточные воды, технологические растворы, руды, почвы). Эти методики характеризуются простотой выполнения, экспрессностью, надежностью, хорошей воспроизводимостью, ибразцы-излучатели, полученные в результате экстракции, отвечают всем требованиям РРА и РФ методов определения металлов. Они однородны, устойчивы в течений длительного времени, что дает возможность использовать их в качестве стандартных образцов, как в лабораторных так и в экспедиционных-условиях.
Методики используются в ШЮ "Казрудгеология'1 Исходя из цели работы и достигнутых результатов, на защиту выносятся следующие положения:
- результаты экспериментального исследования закономерностей ка-тионнообменной экстракции металлов расплавами АМКК в присутствии
-4-азотсодержащих органических оснований;
результаты определения физико-химических характеристик экстре ционных систем;
состав экстрагируемых комплексов и схема процесса экстракции металлов расплавами АМКК с аминами;
методика экстракционно-рентгенофлуоресцентного определения ме ди, цинка, кадмия и свинца в сточных и природных водах;
методика экстракционно-рентгенорадиометрического определения кобальта и никеля в объектах окружающей среды;
способ отделения серебра и свинца от цветных металлов посредс вом двойного концентрирования.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит и; введения, обзора литературы, шести глав с обсуждением результатов, выводов, списка цитируемой литературы и приложения. Работа изложена на /i?0 страницах, включая 33 рисунке^ и 56 таблиц, а также список литературы, содержащий /^^"наименований.