Введение к работе
Актуальность темы Ужесточение требований к предельно-опустимым концентрациям загрязняющих веществ в объектах кружающей среды требует постоянного совершенствования методов коаналитического контроля и, в первую очередь, в направлении нижения их пределов обнаружения.
Для контроля уровня загрязненности природных и сточных вод оксичными металлами, несмотря на существенный прогресс в области пектральных методов их прямого определения в объектах анализа, «обходимые пределы обнаружения наиболее токсичных примесей, таких, іапример, как бериллий и кадмий, достигаются с использованием [ЄТОДОВ предварительного концентрирования. Кроме того, даже в тех лучаях, когда современные прецизионные методы обеспечивают ребуемые нижние границы диапазонов определяемых концентраций, их [рименение не всегда оправдано с экономической точки зрения из-за ысокой стоимости каждого элементоопределения. Более целесообразным казывается применение широкодоступных методов определения, таких ж фотометрия, в сочетании с адекватными методами 'редконцентрирования. Среди методов предконцентрирования, с точки рения доступности, экспериментальных удобств и достигаемых оэффициентов концентрирования наиболее предпочтительны орбционные методы. Возможности последних определяются природой )ункциональных групп и типом матрицы применяемых сорбентов, їаибольшую селективность к d-элементам, к числу которых относится ольшинство наиболее токсичных металлов, проявляют хелатообразующие орбенты с N- и 8,М-содержашими функциональными группами. С точки рения кинетики межфазного обмена наиболее предпочпггельны орбенты с волокнистой матрицей, среди которых наибольшее аспространение нашли полиакрилонитрильные (ПАН) - волокна. В то :е время данных о сорбционных свойствах этих волокон с N- и S,N-одержащими функциональными группами для априорного выбора словий сорбционного концентрирования тяжелых металлов едостаточно, ограничен выбор и готовых методик анализа, включающих гадию концентрирования с использованием этих сорбентов.
Цель работы. Получение данных о сорбционных свойствах ПАН-олокон с различными N- и ЗД^-содержащими функциональными эуппами, необходимых при выборе условий предварительного онцентрирования ионов металлов-загрязнителей природных вод, и азработка методик их атомно-абсорбционного, атомно-эмиссионного,
рентгенофлуоресцентного и фотометрического определения сорбционным предконцентрированием на ПАН- волокнах.
Научная новизна. Получены данные о коэффициент распределения более двадцати ионов металлов в системах водш растворы (в диапазоне рН от 1 до 10) -ПАН-волокна с амине карбоксильными, диэтидцитиокарбаминатньши, меркаптохинолиновьв и др. функциональными группами и об их сорбционной емкости і отношению к этим металлам.
-показана возможность практически количественной десорбщ большинства ионов металлов из фазы сорбента, предложен сост элюентов для группового извлечения;
-найдены условия селективного выделения групп тяжелых металле
-найдены условия селективного предконцентрирования бериллия водных растворов для последующего сротометрического определения;
-определено влияние матричного состава и органическ веществ (гуминовых и фульвиновых кислот, поверхностно-активні веществ, фенолов, нефтепродуктов и др.) на сорбцию металлов реальных объектов;
- методами ИК-спектроскопии, ионометрии установлено, чте
зависимости от концентрации молибден(УІ), вольфрам(У
ванадий(У) и хром(УІ) извлекаются азотсодержащими сорбентами
виде мономерных или полимерных частиц в результа
ионообменного процесса;
- методом рентгено- электронной спектроскопии (ЭСХ/
химическими методами показано, что процесс сорбции ПА]
волокнами сопровождается восстановлением ряда металле
xpoMa(VI), меди(П), железа(Ш), молибдена (VI) и др.
Практическая значимость и реализация результатов работы. По результатам проведенных исследований
разработана схема проточного фотометрического определен бериллия в водных растворах и природных водах с сорбционш предконцентрированием на волокне ПАНкарб-ПЭА. О предназначена для работы в стационарной лаборатории или патрульных катерах, осуществляющих контроль за экологичесю состоянием вод и не имеет аналогов в мировой практике достигнутым пределам фотометрического определения и временні затратам на одно элементоопределение;
разработана методика группового концентрирования молибде (VI), вольфрама(\^), ванадия(\0, xpoMa(VI) и мышьяка(У) из морских і и сточных вод теплоэлектростанций волокном ПАН-ПЭА с конечні
іределением методами атомно-эмиссионного спектрального анализа кЭмС), рентгено-флуоресцентного анализа (РФА) и атомно-Ісорбционной спектрометрии с электротермической атомизацией АС ЭТА). Предложены различные способы подготовки концентрата к іализу. Одним из достоинств методики является возможность эоведения концентрирования на линии отбора пробы. Методика іробована на сточных водах ТЭС;
- разработаны и опробованы на поверхностных природных и очных водах методики определения меди, железа, кобальта, никеля, инца, цинка, марганца, кадмия и серебра методом ААС с сорбционным нщентрированием на волокнах ПАНкарб-ПЭА и Тиопан-2. Методики эедназначены для экологического мониторинга и контроля за сточными дами предприятий, могут быть использованы как в стационарной боратории так и в полевых условиях;
Методики прошли экспертизу в Мурманском центре андартизации, метрологии и сертификации и внедрены на денегорском механическом заводе, Апатитской ТЭЦ, Мурманском плоэнергетическом предприятии «ТЭКОС» (Кольский регион).
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и «уждались на VI Всесоюзной конференции "Органические реагенты в [алитической химии" (Саратов, 1989), 111 Всесоюзной научно-хнической конференции 'Атомно-абсорбционный анализ в народном ізяйстве" (Северодонецк, 1991), научно-технической конференции [имия и технология переработки комплексного сырья Кольского шуострова" (Апатиты, 1996), 8-ой научно-технической конференции ГТУ (Мурманск, 1997г).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 печатных ібот.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, тырех глав, выводов, списка литературы и приложений. Работа їложена на 46.0 страницах машинописного текста, содержит 52. ісунков и .&?. таблицы.