Флотационно-ионообменное концентрирование на тонкодисперсных ионитах свинца, висмута, трех- и шестивалентного хрома и их твердофазное определение тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.02 ВАК РФ

ОРДЕНА ЛЕНИНА Л ОРДЕНА ДРУЖБУ НАРОДОВ . АКАДЕМИЯ НАГИ УССР

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ им. А.В.БОГАТСКОГО

ЖЕЛЕЗКО Александра Михайловна

ФЛОТАЦШНО-ИОНООШЕШОЕ КОЩЕНТРИРОЗАШ НА ТОШЖ-ПЕГСНЫХ ИОКЙТАХ СВИНЦА, ВИСМУТА, ТРЕХ- И ШЕСТЖАЛЕНГ-НОГО ХРОМА И ИХ ТВЕРДОФАЗНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ

02.00.02 - Аналитическая химия •

Автореферат диссертации ка соискание ученой стелен*' " 'кандидата химических наук

Ка Правах рукописи

Одесса 2990

Работа выполнена ка'кафедре аналитической химии Одесского технологического института шищевой промышленности им. М.В.Ломоносова. "

Научиый руководитель: кандидат химических наук, доцент

Научный консультант:

доктор химических наук, профессор

Официальные оппоненты:

доктор химических наук, профессор . »

доктор хикичеоких наук, ст.научн-. сотрудник

Оиосков в.-К.

Жеребий ЮЛ.

Пятницкий И.В.

Рул ев Н.Н.

Ведущая организация: кафедра аналитической химии Воронежского . - государственного университета

Зеии'та сосмт.ся ОВшЗкА 1990 г. в /¿Г ч . на

'заседании специализированного совета Д 016.58.01 в 4изико-хи-мичепкон институте им. А.В.Богатского АН УССР по адресу; 270080, -г. Одесса, Черноморская дорога., 85.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке $изйко-хт.ичеокогс института ЛЯ УСЗР. ■ '

А?тг.рефгрнт разов яда " 1990. г.

ого ос-веуа, , г-их гтук . Ма^д)"/

•Ученый секретарь специализированного ос-вета, к уядидат. химических

В.Э.Поладян

ОЩЛЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ГАБОТЫ

Актуальность темы. Развитие аналитической химии неразрывно связано с разработкой ноеых и усовершенствованием имеющихся методов концентрирования а разделения элементов. Наряду о традч- _ циочныки - многостадийншн - в последнее время все шире используется гибрвдныэ метода, достоинствам которьх являются высокая эффективность, экспрзссность, простота.

3 аналитической практика достаточно широко используется, концентрирование с помощью катионитов, акиснитов к их смесей. Однако. дальнейший прогресс в развитии ионообменных методов концентрирования сдерживается недостаточной эффективностью разделения смесей ионитов различной природы, длительностью процесса сорбции и необходимость» элюированкя сорбированных элеменгоз для да. по-следувдегэ определения. Указанные проблемн можно решить путем использования тонкодисперскых ионитов, позволяющих не только ускорить процесс сорбции, но и проводить определение сорбированных элементов непосредственно на твердом сорбенте различными инструментальными методами, например, такими как нелламенная ААС, бмис-сконкый спектральный анализ, твердофазна? спектрофотомэтрия'/ОФ/.-

Для извлечения тонкодисяерсных ионигоз из растворов целесообразно использовать метод флотации, позволяющий быстро отделять дисперсные частицы различных веществ от растворов.

■ ■ Диссертационная работа является частью фундаментальных ис-' следований, посвященных анализу природных и технических обьек-~ тов, проводимых ка. кафедре аналитической химии ОТИЛП, и выполнена в соответствии с коорщ. ;адиокннм планом научно -и сследователь-схшс работ АН СССР на 1931-90 гг. по проблеме ".Хроматография".- _

Цель работа - разработка метода флотационно-ионообменного концентрировать и разделения микроэлементов на тонкодлсперспых пойнтах и создание на этой основе экспрессных гибридннх методов, агализа с твердофазным окончанием.

Дет достижения поставленной цели "необходимо было решить следузщие задачи: . . '

1. Определение оптимальных условий флотационного извлечения ьл ■ видных растворов ионитов и разделения их смесей.

2. Разработка метода флотационно-ионообменного концентрирования мнфоколичеств металлов-токсикантов-/В1, Р£,.Сг(У1) / л разделения снеси ионов СгЙО'п. &чУ1) с их последующим тв'фдо^ьл. '.ч опрел"лекием метода'.;;; надломанной ААС и твердсфазио? С^.

3. Разработка методик определения мпкроколичеств' Bî, Pi, Сг(У1); разделз:шя ионов Сг (Ш) 1; Сг(У1) с использованием фяотацконно-ионбобменього концентрирования и их применение в анализе жидких м твердых объектов слояного состава.

Научная новизна. Установлены оптимальные условия флотационного извлечения га нефункциональных пенгтов типа КУ-2-8, КБ-4, АВ-17-8, АН-31, ЭДЭ-10п в зависимости от природы их катрицк и степени диссоциации функциональных гругш, дисперсности зерен пойнтов и пузырьков гача-носателя, солевой фэргш ионктов, природы и ко.щентрации ПАВ, pli к температуры среды, времени презрительного контакта ио.читов и ПАВ, соотношения жидкой и твердой фаз суспензии. Найдены условия флотационного разделения смесей иони-тов различной природы к дисперсности.

Показано, что гибридизация методов фчотацконнсго и ионообменного кошелтрироважя на тонходасмфсннх ионитах позволяет объединить разделение и концентрирование в одну операцию и детектировать непосредственно экстракт. •

На примере раздельного определения СгШ) и Сг(У1) предложен новый подход к аюлкзу слож.шх многокошонентных шегеы, содержащих ионы разного знака заряда и степени окисления. -

Практикесгая ценность. Разработан габридннЕ метод фдота-ционЕО-ионОобменного ко^щентрирования к разделения микроэлеыеи-тов о использованием тонкодисперсных ионитов в качестве носителя, на основе которого созданы методики определения Pi, В», Сг в питьевой, сточной воде и технологической воде для производства напитков, сплавах цветных металлов. Использование тонкодисперсных иониуов позволило определять сорбированные элементы непосредст-.взн.чо на твердом носителе, исключив стадию алшрования, методами подлаженной AAG и твердофазной ОФ. .

Результаты'определения содержания Pi в сточных водах судоремонтных производств .внедрены Ш№Ф в качестве -¿сходных "дан- , кых прет проектировании очистных сооружений предприятий Ыинкор1-Фадта. Методики определения"содержащей Сг(У1) H Pi в питьевой воде внедрены в практику лаборатории, гигиены датьозой, воды ОФ ВЯИ11ГВТ. Результаты определения содержания Pi и.;3г в сплавах . дз&егпых металлов энедрены в практику лаборатории качественных ' «umîob 93KÇ "Гипродаеткетсбработка" /г.Москва/..

lia за те г у- выносятся слеотадие поло»сесатя:... 1Дфлотадлоьное извлачение^тонкодисдерсных ¡юнитов - аффектив-.

•- ный способ концентрирования мпкроколичеств Р/, В(, Сг из водных растворов.

¿. Метод одностадийного флотационного разделения ионов смесья ионитов, учитывающий специфику ионообменного концентрирования их гольватгшх форм. -

3. Комплекс методик флотационне-ионосбкэнного кэнцзнтрлрованля из различных природных и технических объектов РI, В', Сг(Ш)- и Сг(У1) с поатедущим их твердофазнш определением.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы доложены и обсуэдены на.У-ой Всесоюзной конференция "!1о:ит'.'-81" /Ворс -. нек, 1981 г./, конференции молодых ученых. ЯЩ АН УССР /Одесса, 1983 г./. Все союзном совещании "^изико-хкмлческие свойства шэни-тоз к их использование в пищевой промышленности" /Одесса,1983 г./, Всесоюзном семинаре "Повышение ^квалификации специалистов по атачно-абсорбционкому анализу" /Северодолецк, 1934 г./, 2-ой Республиканской конференции .по аналитической химий' /Ужгород, • 1905 г/, Всесоюзном совещании "Применение конного обмена в ..на- __ родном хозяйстве" /Фрунзе, 1985 г./, У1-ой Всесоюзной конфарен-. ции "Ирниты-вЗ*' /Воронеж, 1586 г./, городских семинарах по аналитической. химии /Одесса, 1983, 1Э85 гг./, научно-практических конференциях проф-ессорскэ-ирвцодавательского состава 0ТЖ1 / /Одесса, 1984-1990 гг./.

; Публикации. Материалы диссертационной работы опубликованы в 18 статьях и тезисах докладов ка различных конференциях.

: Структура п объем паботы. Диссертация изложена яа 155 стр., содержит 83 рясутка, . 29 тас-дщ. Работа состоит из ввэдегая, обзора литературы /глава 1/, четырех экспериментальных глав /глат". вы й-5/, выводов, списка литературы, включающего 170 источников, прмояення. 3 приложения представлены 5 актов внедрения;

В эксперЕментальных' главах 3-5 отражена структура чазрабо-талного гибридного флотацконно-иояообменног'" метода конце.;триро-за:кя микроэлементов с последутаим ах твердофазны?.; определением:

Сорбция гакроэлементов тонкодисперс-шйк- кочиташ £ статическом режиме.

Флс тов "ац^онноэ•извлечение.иолй-пз водных растворов. Флотационное разделение ионл-! тов различной природы.' .

[Определение - есрбгровач.чнх макроэлементов непосредственно на сообенте ' •. («етодамл леплгменной ААС или* твердофазной 05.

- 4 -

СОДЕРЖАНИЕ РАЬЭТЫ. ■

3 первой главе представлен обзор литературы но проблемам, флотационного концентрирования микроэлементов и его использования в анализе, применения тонкодисперсных иешмов для концент-. рирования микроэлементов, флотационного извлечения испитов из РОДКЬСС расгЕоров.

На основе анализа л обобщения штературных данных высказано предположение, что гибридизапдя методов <|лотацяонного и ионообменного .концентрирования на тонкодисперсных ионитах позволит в максимальной степени реализовать достоинства одного и другого способа, объединить концентрирование и разделение- микроэлементов в одну операцию и детектировать непосредственно экстракт.

Во второй главе описана техника эксперимента, кспользуекне реагента, флотационная установка.

В качестве сорбентов выбраны широко используемые а аналитической практике иониты отечественного производства: катпоннты КУ-2-8, КБ-4, анионктк АВ-17-8, АН-3.1, ЭДЭ-1Пп /размер зерен 0,5-Ю,80 мм/. При концентрировании микроэлементов использовали иончты с размерами зерен 0,05*0,10 мм. _ " -

В качеству собирателей при флотационном извлечений иошш® .использовали водные растворы катиопных - цетилпиридиний бромид • /ЦПБ/-, цетилтриметиламгоний хлорид /ЦТАХ/, октздэцаламии /ОДА/; ' анионных - лэурат калия /ЛК/, стеарат калия /СК/, олеат калия /0К/, додецидсульфаг натрия /ДДС/; иеионогенного - оштанол ДОМ /Д0-1П/ поверхностно-активных веществ /ПАВ/.

Флотационное извлечение ионитов проводит на стеклянной установке пневматического типа с диспергированием воздуха перио-. той перегородкой. Установка данного типа позволяет работать с . растворами различной кислотности и ионной.силы и получать пу-,'зырьки газь калых размеров. " .. •

Для определения сорбированных ионов на твердом носителе ис-пользовал.«! методы атомно-аЬсорбщонной спектроскопии с электротермической атоммацией пробы /чепламенная ААС/ и твердофазной О"5 в тонком слое. -

Глаза 3. УСШ0ВЖ'.ИЕ ОПЖАЛЬНЫХ УСЛОВИЙ ФЛОТАЦИОННОГО. ИЗВЛЕ-- ЧЫШ И РАЗДЕЛЕНИЯ Т01КСДЙСЛЗРСНЫХ шипев." >

^ . . й^отацкондае извлечение. токкодаслерсянзг частиц из водных растворов наэлюдаегоя вследствие выигрьиа энергии адсорбции \У

W = 6^-0 - «s 6)-й 3 /1/

гд- поверхностное натяжэппе на границе раздела хидкость-газ; 8- угол скачивания; й.) - площадь поверхности соприкосновения пузырька и твердой частицы.

Флотация проиосодит при частичном смачивании поверхности частицы зодой /9< 93°/. Частнш, не обладающие природной глдро-фобностьзэ, к которым относятся и доюобг/енные сколы, флотчруются в присутствии ПАВ. Высоким гидрофобизируюаим действием обладают ПАВ с высокими значениям гидрофильно-липофильиого бапачга иг. молекул /ГЛБ/. Значения ГЛБ для испояьзуемых в данной работе ПАВ приведены в табл. 1. Лучшими скачивает,ими свойствами обладают: из катионннх ПАВ - ЦПБ, из анионных - ДЦС. Расход этих ПАЗ при флотационном извлечении ионитов значительно ниже расхода ПАВ с нязкшли ГЛБ.

Таблица 1.

■Оптимальные условия флотационного извлечения ионитов из водных

растворов. •

: : : .Диапазон рН / Ко-шентрашя ii/ffi мг/л ттрй ПАЗ : ГЛБ : ККИ,: рН « 6 к сО'онита) = 4 г/л

; ; г/л .ку-2-8: КБ--4 :AB-i7-8: АН-31 :ЭЛЭ~10п: СЛВБ

ЦПБ 20,10 18,83 3-7/25 >4/60 н/ф н/ф н/ф 3-3/20 ЦТАХ 7,38 13,88 5+8/60 >4/150 н/ф н/ф н/ф 3-8/50

ОДА. 0,55 0,75 5+7/100 6+8/200 н/ф н/ф н/ф 3-8/100

ЛК 23,88 5,95 н/ф н/ф 4+3/250 5+8/250 4+8/300 >6/500* СК 20,03 . 0,10 н/ф н/ф 4+8/31,0 5+8/250 4+6/200 >5/500* СК ¿0,02 0,29 н/ф н/ф 4+8/180 5+9/¿50 4+7/^ЭО >6/500* ДДС 40,00 2,44 H/'ф н/ф 3+9/80 3+9/70 3+9/60. Б+Э/50"

ДС-10 5,53 0,07 н/ф н/ф , н/ф н/ф н/ф н/ф

СДВЕ - сополимер стирола и дивинилбекзола; * - степень извлечения 4 50 н/ф - на флотируется.

Катнонитч эффективно флотируются в присутствии катионннх, а аниониты - анионных ПАВ. Присутствие неионогеннсго ПАВ не способствует {нотации иогатов. Полученные результаты свидетельству-vs в пользу ионно-злектростатического механизма взаимодействия ионитов и ПАВ, который можно представить следующими схемаги реакций:

ЯгСАп>, ^ г, R2-Kat = Ib-OR^ + nKatAn

алиотт анионное ПАВ

íj-CKat)m + mH2-An = + mKaíAn

катиогшг катионноэ ПАЕ

Предлагаемый механизм подтверждается и экспериментальными даиньтии то влиянию рН среди и концентрации ЛАВ на эффективность флотационного гзвлечсния испитое из водных растворов. Эффектов- ■ ное'"флотационное извлечение нонетов наблтздается в тех диапазонах рН, которые обеспечивают максимальную степень диссоциации жшо-генпых Х'рулп ионитов я ПАВ. Наименьший расход наблюдается для ПАВ, обладающие высокими ККМ, го есть находящихся б водных растворах в истинно растворенном состоянии.

■ Эффективность флотационного извлечения ионитов зависит от их природы и формы зерен. Так, иопиг лоликонденсаципняого типа ЭДЭ-Юп флотируется болге аффективно и при меньшем расходе ПАВ,' чем иочит лолпмеризгчконного типа АВ-17-8, Частицы неправильной формы флотируются лучше, чем сферической.

Возможно эффективнее флотационное извлечение ионитов из водных. раствэрор в различных солевых формах, причем сороция ПАВ практически не сникает обменной емкости ионитов по кеорганиче-ским конам.

Ка эффективность процесса флотации оказывает влияние дисперсность пузырьков газа-носителя и частиц ионита. Согласно теории флотами мелких частиц, разработанной Дзрягиным, Духииым, Рулевым, их флотационное извлечение идет по безкнерцпониому механизму, то есть без образования трехмерного периметра смачивания. В основе процесса взаимодействия малой частицы с пузырьком газа', легхат явления, механизм и природа которых связаны с проявлением сил ме-глолекулярного притяжения двух контактирующих фаз. Особую роль играют пронессы, происходящие в поверхностных слоях. При ятом оила взаимодействия описывается уравнением 2 , а з$факткь- ' н^сть процесса флохавди позрастает с умэьышшвм 'диаметра пу— : зырьлоь газа /уравнение 3/: .

F >- " /2/ ; . ; , Е « б^^.Б"2 /3/ .

•■где'г - радиус частицы; А - константа, характеризующая взаимо-чойствз? частицу и пузырька; h ~ расстояние от твердой поверхности до пузырька; 3 - радиус пузырька газа;. вкр - максимальный рамуо труЯка тока, аабегащего на пузырек потока жидкости, из •jtofítpom sos частгги, оседают.на пузырьке.

Наш показано, что в условиях опита при К = 100*400 мкм, а г- = 27*100 ет флотация идет до безинэргото иному механизму.

На эффективность процесса флотационного извлечения ионитов оказывает влияние пэвытэгае температуры растворов, способствующее снижению поверхностного натйт&нкя жидкости, увеличению КИЛ ПАВ и, следовательно, уменьшению их расхода. Б наибольшей степени повышение температуры сказывается на расходе мыл жирных кислот.

. С увеличение времени предварительного контакта ионитов и' ПАВ сникается эффективность флотационного извлечения ионитов. По нашему мнению, это связано с образованием полнколекуляричх слоев ПАВ на поверхности частиц ионитов, приводящему к изменению степени смачиваемости, и д/ффузиой ПАЗ внутрь зерен ионитов."

йониты можно извлекать флотацией из р&отвороВ с высоким (10+30 г/л) солесодержанием, причем в некоторых, случаях повыше.:-Ноэ солесодержание может способствовать генерации более мелких пузырьков газ? л, тем сачгш, снижению расхода НАБ.

Варьируя условия проведения процчосн флотационного извлече7 ния ионитов /рН срлды, использование различчых собирателей .и т.д.^ моадо создавать условия для селективного извлечения ионитов из водных растворов. Примеры разделен:«; смесей ионктбв прзва-. дены в.табл. 2.

; Таблица 2.

Условия разделения смесей ионитов различно*! природы

Смэсь иончтов : ПАЕ : Условия разделения : Иокит в пе.н-: iio-vT слое . '

КУ-О-в + КЕ-4 ЦПБ рН = 1-2 КУ-2-8 ' ' *

КУ-2-8 + Aii-31 . ЦПБ pli = 1 КУ-2-8 - ■

АЗ-17--9 + АН-31 ЦПБ рН = 6; 5 г/л этилового АВ-17-8

спирта

КУ-г-З + АВ-3 7-8 ЦПБ pli - 6 КУ-Я-8

КУ-2-8 + -АВ-17-8 -ДЦС рН = S АВ-17-8

Доказано, что флотацией можно эффективно разделягь монеты различной степени дисперсности, гричом лучшие результат!? достигается при использовании ПАВ, обесдечквакящх Еыдблание б пенный ело!* более мелкой фракции скеси. '. '

1Гри флоташонном ■ различении конктоа сущестЕсниоь вллкнкй на эффективно яь процесса оказюзаот их еолелые фермы.- Э1фектамо : разделяются смеси чонигов. згачко действие кочках которых гл

- Б -

моделирует образование низкомолекулярного слабодиссоциирувдцего соединения. Например, катионит ку-2-8 в Н-фюрме и ачионит АВ-17-8 в ОН-форме разделит: флотацией не удается, а ку-2-8 в Ыа-форме и АВ-17-8 в СЬ -форме легко и эффективно разделяются флотацией.

Таким образом, процесс флотационного извлечения ионитов из водных растворов и разделения их смесей является многофакторным, причем влияние различных факторов на его эффективность неоднозначно. Но если их совокупное действие способствует ионно-электро-статичэскому взаикодейстзию функциональных груш ионитов и повер-хностно-активнюс ионов ПАВ, то яте позволяет быстро /30*60 с/, практически полностью /38^100 %/ с минимальным расходом ПАВ извлекать политы кз водных растворов и разделять их смеси. Уст^лов-лзнные в данной главе оптимальные условия флотационного выделения ионитов л разделения их смесей послутели основой для разработки метода флотационно-ионообменного концентрирования микроэлементов, чему посэяи;апа следующая глава.

Глава 4. ФЛОТАЦИОННОЕ КОНЦЕНТРИРОВАНИЕ ШКРОШткШ НА

тошодаапЕРош ионитах.

•Ълотацлонно-ионообменное концентрирование микроэлементов осуществляли по следующей схеме:

1. В исследуемый раствор, находящийся во флотационной колонке, вносили точную навеску предварительно кондиционированного ионита и в течение определенного времени проводили сорбцию микроэлементов в статическом режиме при перемешивании раствора потокемпузы-. ръков воздуха, диспергируемого пористой перегородкой.

Затем в раствор, не меняя Расхода воздуха, вводили ПАВ, в результате чего зерна ионита всплывали на поверхность раствора к концентрировались в пенном слое. .

3. Сфлотировшныо зерна собирали механически вместе с верхним ■ слоем пены и высушивали при температуре (105 + 5) °С,

4. Отборам точную кавоску концентрата для анализа методом не-лламенной ААС. При проведении анализа методом твердофазной СФ Ела.жчш1 конит обрабатывал: реагентом, образующим окршелное соединение с сорбированным макроэлементом, а затем фотометрироваяи окрашенный ¡конят в тонком слое.

•Для твердофазного определения Ш, Б;, Сг(Ш) использовали метод пепла^энной ААС, Сг(У1) - метод.твердофазной 05, используя . реакцию взаимодействия Сг(У1) с йодкдом кадия в кислой среде.

Выделяющийся свободный Ясд окрашивал зерка ионита в желтый цвет. Максимум светопоглощення окрашеныл-о ионита наблюдался при М0нм. В табл. 3 лрелставлени условия твердофазного определения объектов концентрирования. .

Таблица 3.

Условия твердофазного определения объектов концентрирования а) РЬ, В!, Сг(И) /метод неплакечной ААС/.

Масса ионита, помещаемого в гра^итовуп печь, .0,01 г

Высушивание го о . 130

Озоленке 20 с . 400 °С

Атомисация Р* 10 с. 21СЭ °С

в; ' 8 с, 2000

Сг (!!!) 3 с, -2500 °0

Длина волнц Р« ' 283 нм

в; 306,7 нм

Сг(Ш) 358,4 нм

Ширина щели 0,5-мм

б) СгОЮ /метод твердофазной СТ-/.

Толщина слоя 0,1 см

Длина волны при фотонетрировании ЧЧО ни.

Длинаволныпря проверке плотности 650 нм'

упаковки ионита в кювете

рН среды л I '

Анаяис состояния йо^в в воднух растворах показал,'что Р& и В! можно концентрировать в виде акиочны.ч ацидикомплексов из срля-но^ислых растворов о помощью анионитов. Кшссимальная ^тепекь'сорбции ВГ наблюдается при рМ, Р8 - при рН=1,5, Сг(У1) - "*ри " , рН=3*<5/рис. I/. ,

Рлс. I. Зав"?имость степени'сорб- • Ц1№ (И) В?/1,2/, Р$/3,Ч/ и Сг(У1) /5,6/ ая и о I: и т ач' /ш -17- Р/1,3,5/ л ЗДЭ-10л/2,'1,6/ от рН;со.лчкокио,шх растворов. Время сореции -- 30 мин.

- m -.

Изучение кинетики сорощш свидетельствует, что Р|> ,и BÎ практически полностью извлекаются ия водных растворов в течение Я шя, а Сг(У1) - в течете 30 мин.

Микроэлементы в условиях проведения эксперимента равномерно сорбируются всей массой понята, введенного в' колонку для сорбции, поэтому аналитический скгнаа концентрата прямо пропорционален концентрации микроэлемента в раотворе. Это обстоятельство делает необязательным 109-Îhoo флотационное извлечение сорбента /как это необходимо в случаэ использования других флотационных носителей, например, гидроксидов металлов/,, достаточно отобрать лишь часть концентрата, необходимую для проведения анализа. В соответствии с вышесказанным находятся данные табл. 4, где представлены статистически обработанные результаты анализа концентрата пгзле его разделения на параллельные, пробы одинаковой массы.

Таблица,4.

Зависимость аналитического сигнала концентрата от концентрации Bi , К, Сг(У1) в исходном растворе /п = ?, р = 0,95/.

Элемент: Монят •.Исходная концентрация: :раствора 10 , мг/л А " ! ; s,

' в; ЭДЭ-Юп 5 10 lb 0,088 П.1Й0 0,133 , 0,09 0,09 0,09

Pi ЭДЭ-Юп 5 10 15 0,107 0,127 0,153 0,09 0,10 0,11

0т(У1) АЗ-17-8 5 10 15 0,030 0.065 0.101 0,15 D.J" 0.1J

В выбранных условиях эксперимента /М = 500 г, m = 0,2 г, Р = 0,05/ по каждому из исследованных ялементов достигнут высокий коэффициент концентрирования К, что свидетельствует об эффективности разработанного фяотационнэ-ионоебменного метода концентрирования:

К = -J1/-2- = = 125

где ж - масса анализируемого раствора,. помещаемого во флотационную колонку,г; m - масса ионита, введенного в колонку для сорбит, г; р - соотношение массы ионита, помещаемого в графитовую печь пр»1 анализе методом неяламзпной АЛС,массе ионита, введенного в ксследуэкьй раствор для сорбши микроэлемента.

Перспективной с точки зрогмя снижения предала обнаружения

микроэлементов выглядит возможность дальнейшего увеличения К за счет увеличения массы обрабатываемого раствора или массы пробы концентрата при одновременном уменьшении массы иондта, вводимо!» в исследуемый раствор для сорбции.

Правильность результатов анализа, получаемых данным методом, подтверждена способом "введено-найдено". ,<:>.- не превышает 0,10 для Р{ и В! , 0,14 - для Сг(П) .

Нами установлено, что полученные концентраты мо.тас хранить достаточно долго, при этом их аналитические характеристики, по крайней мере, в течении полугода, не меняются. Это обстоятельство делает удобным проведение концентрирования, например, в полезнх условиях с последующим анализом концентратов в лаборатории.

На основании вышеприведенных результатов исследований определены оптимальные условия концентрирования микроколичеств , В! , Сг(У1) /табл. 5/.

' Таблица 5.

Условия флетационно-иокэобменного концентрирования Н, В!, Сг(2'1)

из водных растворов. „

Ионит :Собира-: Время : тель, :сорбции, :мг/л : мин

Эле- :Ионная форма: Условия сорбции мент : :

в; [В1а„У солянокислая среда,ЭДЭ-10п ДЦС, 60 20

рй в 1

• Р< ''" солянокислая среда, ЭДЭ-Юп ДДС, 60 <0

рН = 1,5

Сг(У0 НСг04~ рН = 6,0 АВ-17-8 ДДС, 70 30

Результаты исследований, приведенные в. этой главе, сделали возитным дальнейшее проведение исследований в направлении практического применения флотационно-иочообменного концентрирования РЗ, В», Сг(У1) в анализа различных объектов.

Глава 5. ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ФЛОТАЦИОННО-ИОЬООНЛЕННОГО - К0НЦННТРИР0ВА1Ш И РАЗДЕЛЕНИЯ МЖРСЭЛШНТОВ.

Возможности предлагаемого метода в анализе слоимых многокомпонентных систем апробировали на природных и технических объектах, находящихся в различных агрегатных сссгогниях:'-питьевая к сточная вода, а также сплавы цветных металлов.

Традиционные схе?.ж определения микроэлементов, рекомендуемые ГОСТами,-как. правило, кногоотагайнн/прэд.утаатрп^ют прелв&-

- 12 - ■; рнтелыюе концентрирование и отделение ыахроковдонентов. Эти •

"Стдлик -анализа достаточно трудоемки и длительны. Предпочтительном является разработка таких: методов анализа, которые позволяют свести к минимуму подготовительные операции.

В данной главе представлены методики флотационно-аонообкеи-ного определения К, Б?, Сг(У1) в питьевой, сточной воде, технологической воде для приготовления надиткоз, в сплаЕах аа основе цинка и меда, раздельного определения Сг(Ш) и Сг(У1)- в сточной воде..

Г.'етогика б-тотавиорно-со юобуенпого определения кик-околи-честв Pt в питьевой воде основана на результатах исследования процесса флсталионно-конообмелíoro концентрирования Pt , представленных в главе 4. По разработанной методике приведен анализ модельных растворов. Правильность получаемых результатов контролировалась сопоставлением с д&'чыми анализа стандартными методами /шгомбоновым и полярографическим/. Sr ке превышало 0,30, Предлагазмая методика позволяет определять ьжкроколичества PÍ на фоне значительных количеств неорганических / .сухой остаток до 10П мг/л/ и органических /ХПК до 3T00 кг 0¿/л/ пркмэ-сой без предварительного их отделения.

. По разработанной методике проведен анализ образцов питьевой воды, взятых в разные д:ш /табл. 5/. Определение велг кзто-•дом добавок. Продолжительность анаяиза одной пробы, включая \vpo-цесси сорбцли, флотации и определения методом неяламоняой ААС, не Превышает 50 тп, В условиях проведения анализа достигнут

копфХкциенг концентрирования равный 125.

•, Таблица 6.

Определение содержания Pi в водопроводной воде методом добавок

- : / о = V, р = 0,95 /.

Jé,об-: Введено Pí,.: Найдено PS :Содержание PS в воде,: с раз да: . кг/л :в пробе, мгД: w/л :

4 а,псо О.ПЗЗ , • 0,033 ¿ 0,0ГШ ' 1

: ■ 8429 ' 0,030 + ОДЗОС7 ••• с,22

, 0,J50 0,183 0|СЗЗ ± 0,00« ' ■

• 0.085 "" 0,035 +о,сгаэ

' • R4QR ' 2 413, 0)033 + 0*0017 0.20

. 0,150 0,182 0|03<; ¿ О.СЛЛ '

s. • 0,0ЭЗ - , 0,043 + o,on¿2

R'iS . 2-й? 0,P4¿ + o;rai5 Ü.22 ■.

0,150 0,194 0;044 + filóos

I -О

с

п с

я

>»

w ,

Р s.

к ©

о,|=;

QÎ О

(=f m

S a

I1

: ез очз

к о ф &

« «

W • • *

§ «5

«üpj

OJ

о

£\| OJ

8

о

COHCO ч-ННгЧ

£88

coVj

+1+1+1

383

оЪ'о"

223 888 888 о*о"сГ ООО* +1+1+1 +• 4+1

88S88S

roo" соо"

S'VJÇO

сое ю®и юфо

ООН ОСИ ООО* OQOOOO

ООО ООО ООО • •ft.,***.* •*

ООО ООО ООО

см

ла.

По разработанной методике проведен анализ сточной ^оды.фабрики "Химчистка" /цех дубления кож/. Сточная вода'содержала мак-роколичестда хлорида натр ¡и, жировых и белковых веществ. Достоверность полученных результатов подтверкдена сопоставлением их •с данными, полученными-стандартным дифенилкарбазидным мгтсдои. Относительное стандартное отклонение не превышало 0,30 /табл.8/,

Таблица 8.

Определение содержания Сг(Ш) и 5г(У1) з сточной воде /п - 7, р - 0,95/.

:____________Наедено хрома, мг/л -

^ флотацконно-иснообменный :, ди$енилкарбазидный метод * разца:___ метод__•' : ■ .-- - ■•_.■■■'• . -.

__,Гсг(Ш) : .у :Сг(У1) : Сг(Ш) : ;Сг(У1): 5г

1 0,-01й 0,30 0,126- 0/25 0,013 0,28 .0,131 0,28

2 0,018 0,29 0,.142 0,27 0,017 0,?7 0,145 '0,24

3 0,513 0,29 0,423 0,27 0,509 О ?б 0,421 0 23

4 0,602 0,29 0,475 0,27 0,606 ' 0,26 0,477 0,25

5 0,575 0,25 0,398 0,28 0,581 0,25 0,401 0,25

1,И сухой остаток 5 г/л; ХПК = 20.0 мг 02/.ч. 3-5 - сухой оитагок 15+20 г/л; ХПК = 2000-13000 мг 02/п. - после предварительной подготовки просты. ' ; V Предлагаекан методика анализа смеси ионов позволяет реализовать достоинства метода Ллотацшнно-иокообуенного концентрирования обеих форм хрома одновременно и в одну стадии.

Методуки определения микгоколичеств P¿ и БГ в сплавах на ' ~ -. основе меди и цинка« Мешающее влияние на результаты анализа оказывают тс компоненты сплавов, которые образуют комплексы, аналогичные комплексам определяемых элементов. Поэтому при анализе сложных систем стандартные образц^концентратов необходимо готовить, используя'государственные стандартные образцы./ГСО/ ¿ибо модельные растворы, близкие.по составу к исследуемому образцу. • '

По разработанной методике проведен анализ ГСО сплавов, содержащих- 0,00'.ч0,04 % Н и 0,002+0,003 р В'| . Время анализа, ■ ьключап растворение навески сплава, флотационно-ионообменное концентрирование и нем каченное ААС олределэнле,нз! превышало 60 мкк для одно/, пробу. Результаты анализа приведены в. тай л ,9.

Таблица 0.

Розультаты анализа ГСО сплавов /п = 7, р = 0,95Л

Наименование Массовая дотя. ^

сплава РЬ : в;

аттестовано: найцено гаттестогачо: гэРдено

К 161х М 45х М 137х М 185.1 ЛАП 59-30-2 0,010 0,0041 0,03Э 0,011 0,0042 0,036 о,оч ¿0 0,00<ГЗ 0,00^9 0,О01Ь 0,0030

Относительное стандартное отклонение дня РЬ не превышало одз, для в; —

вызоли.

1. Разработан простой и экспрессный метод флотацконно-ионообкен-ного концентрирования шкроксличеств РЛ , р&, Сг(У1) с использованием тонкодосперсчых ионмтов в качестве носителя. Применение

в-качестве .носителя тонкодислерсных иочктов имеет существенные достоинтсва, к числу которых относится возможность частичного флотационного извлечения носителя, высокая степень концентрирования, возмозкность работа в' широком диапазоне рН среды и ионной .силы раствора.

2. Установлены оптимальные условия флотационного иззлеченйя из водных растворов катионитов КУ-2-8, КЕ-4, анионитов АВ-17-8,

. . ЗДЭ-Юп, АН-3_ в зависимости от природы и дисперсности зерзн ;:с-■• пита,' природы и концентрации ПАВ, кислотности среды, прпоугстгш . всленивагеля, концентрации фонового электролита. Установлено, ■что. йоннб-электростатическое взаимодействие функциональных групп коннтов и поверхностно-активных ионов ПАВ позволяет быстро и практически, полностью извлекать иониты из водных растворов флотацией. - -

3. Устсловлэны критерии флотационного разделения смесей котлов

• различней ггоироды и дисперсности в присутствии как катионнчх, так и'.анионных. ПЛВ.Определяющими параметрами для эффективного разделения смесей ионктов являются рН среды, природа ПАВ и ионная форма ионктов. .

4. Определены оптимальные условия флотационно-ионообменчого кои--Центрирования В! , Р6. Сг(У1> из разбавленных водных раствороь с использованием з качества носителя тонкодислерсных ионитов •АВ-17-В, и ЭДЭ-10и. Установлено, что 1?и В! полностью сорбируются ■анаснитали в видеааионниг ацидокомплексов хз солянокислых сред

/p>i = I-vi,5/. Полное извлечение елионов Сг(У1) акиошиаыи наблюдается в широком диапазоне рН /2*6/.

5. Разработана методика определения СгШ) и Сг(У1) при совместном присутствии, основанная на предварительной их сорбции смесь» тон-кодисперс.ных катионита'и акионита /КЬ-4 - ЭДЭ-Юп/, последующем флотационном разделении ионитов и твердофазном определении сорбированных Cr(yi) методом твердофазной С$ и СгШО— непламенной ААС.

6. Разработан комплекс метолж флотационно-ионообменного концентрирования ыикроксличеств Bí. P¿, Сг(У1) с определением сорбированных микроэлементов непосредственно на сорбенте методами непламенной ААС и твердофазной CJ. Разработанные методики применены" для анализа питьевой, сточной воды, технологической веды для приготовления напитков, сплазов типа латуней и мельхиоров, апробированы

и внедрены в практику.

Основное содержание работы изложено в публикациях:

1. Кориэлли ¡>1.3., Ососков В.К., ЦеркаоеЕич К.В., Плинтус'A.M.

О природе гзаимодестрия ПАВ с ионитами при их флотационном извле-чении//У-ая Всзсоазная конференция пИониты-61". Тез,докл.'Воронеж: Г/ГУ. IÜ8I. С. 37.

2. Корнелли Ы.Э., Плинтус A.M., Ссосков В.К, Флотационное извлечение ионитов КУ-2-Ь и AB-I7-6 из растворов с помощью- ПАВ //Й.прикл. химии. 19ЬЗ. М. С. 903-905.

3. Корньлли и.о., Плинтус A.U., Ососков В.К Исследование условий ^дотационного выделения ионит-ов из водных растворов //Рукоп.депон. в ОНКИТЭХии. Черкассы. 1982. № 106вхп-Д82. .

4. Корнелли Ы.Э., Плинтус A.tó., Ососков Б.К. Некоторые закономерности флотационного разделения сшси ионитов //Химия-и технол.вод", I9cK. Т.6. №6. С, 499-502.

5. Корнелли М.З., Плинтус A.M., Ососков В.К, Флотационное разделение ионитов, используемых в сиепанноы слое при водоподгоговке // Химия и технол.вэды. 1902. Т. 4. о. С. 512-514.

6. Ксряэлли М.Э., Плинтус A.M., Ссосков В.К. Флотация как метод разделения ионитов различной природы //Руксп.делсн.в ОНЖГЭХим, Черкассы. 19Й2. К Ю57хп-Д62.

7. Корке г л и í.í.tí., Плинтус А.Ы., Ососков В.К. Разделение иокитов смешанного слоя //Теория и практика сорбиискных процессов. 1986. К' 18. С. 65-66. . . - .

в. Ссосков fa.К'., Ппинтус A.M., лорнзлли Н.Э., Захар;:я А.Н. Применение мелкодисперсных нонитоь для флотационного концентрирования

микроэлементов //Укр.хич.журн. 1985. Т. 51. » 12. С. 1298-1301.

9. Ососков В.К., Плинтус A.M., Корнелли М.Э., Захария А.Н..Флотационное концзнтрирсззачие свинца и висмута при анализе сплавов // 2-ая Реслубл. конф. по аналит.химии. Тез, докл. Киез:Наук.ова дум-ха, 1985. С. 253.

10. Ососкоз В.К., Плинтус A.M., Корнелли М.Э. Злогационное концентрирование ионов металлов о использованием мелкодисперсных ионитов и комплекситов //2-ая Республ. конф. по аналит.химии. Тез.докл. КиевгНаукова думгса, 1985. С. 252-253.

11. Ососков В.К., Плинтус A.M., Корнелли Н.Э., Захария А.Н., Jlo-занова Е.Б. Флотпционно-атомно-абсорбциоиноё определение висмута

в сплавах цветных металлов //Завод.лаборатория. 1986. Т. 52. № II. С. 36-37.

12. Ососков В.К., Плинтус A.M., Корнелли М.Э. Ионообменное концентрирование свинца и его прямое определение з апладах цчетных металлов. //71-ая Всесоюзная конф. |!Иониг\'-86". Гез.докл. Воронеж: ВГУ, 1986. Т. I. С. 113.

13. Корнелли М.Э., Плинтус A.M., Ососков В.К. Использование мелкодисперсных ионитов при флотационном концентрировании микроэлементов //У1-ая Всеооюзная конф. "Иониты-86". Тез.докл. Воронеж: ВГУ, 1986. Т. Г. Й. 213. .

14. Корнелли М.З.; Плинтус A.M., Ососков В,К., Розанова Е.В. Ф. )-тационное выделение ионитов из водных растворов //Теория и практика еорбционнах процессоз. Воронеж:ВГУ, 1987. ft 19. С. АЗ-^б.

15. Ососков В.К., Плинтус A.M., Лозанова Е.В. Влияние электролитов на степень флотационного извлечения ионитов из водных растворов //Рукоп.дегхок.:в УкрНШШ, Киев.. 1987. № 2600ук.-87.

16. Ососков В.К., Плинтус A.M., Корнелли М.Э. Флотационное концентрирование свинца из разбавленнцх водьых растворов //Рукол. дспок. в-УкрШййТИ, Киев. 1587. R 2б.С7ук.-87.

17. ОюсковВ.К., Плинтус A.M., Захария А.Н. Атомно-абсопбциг.нное определение свинца в водопроводной воде с флотгционнчм кочценг-

- "ироыхнием //Химия и технол.водн. I9S8. Т. ТО. !'• 2. С. 129-131.

18. Ососков В.К., Келезко А.Ч., Корнелли M.J. Определение микроколичеств ¡пзстнвалеятного хрэна в лоде методом твердофазной оп^кт-рофогочетрии //Химия и технол.т;од^. 1990. Т. 12. К 6. 0. 5.р6-530.

/