ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Методы ионообменного концентрирования из "Методы анализа чистых химических реактивов" Ионообменные методы разделения и концентрирования получили значительное развитие после создания синтетических ионообменных материалов, в которых функциональные группы жестко связаны с полимерной матрицей. Наряду с экстракцией ионный обмен является одним из наиболее универсальных методов разделения и концентрирования микропримесей, однако до последнего времени он не получил широкого распространения, что связано главным образом с трудоемкостью процесса. Вместе с тем ио нный обмен имеет преимущества по сравнению с экстракцией. Так, если эффективность экстракций обусловлена высоким коэффициентом распределения, то ионообменная хроматография, являясь многоступенчатым процессом, позволяет достигать полноты выделения при весьма низких значениях коэффициентов распределения. Другим преимуществом ионообменных методов является возможность резкого снижения результата холостого опыта. Даже в технических ионитах, имеющих много загрязнений, путем несложной обработки можно снизить их содержание на 2—3 порядка [49]. В частности, при последовательной обработке катионитов горячей смесью хлороводородной и лимонной кислот в статических условиях с последующей промывкой той же смесью кислот в колонках содержание железа в смоле снижено до 5-10- %, а Со, Мп, Сг, N1, V и Си до (2—4)-10- %. Кроме того, ассортимент используемых особо чистых неорганических реагентов достаточно широк, а органические комплексообразователи вводят при необходимости в незначительных количествах. [c.53] Теория и практика ионного обмена подробно рассмотрены в соответствующих руководствах и обзорах [50—52]. Как и при экстракции, концентрирование при ионном обмене заключается в перераспределении примесей между водной и твердой органической фазами (хотя и по разным мехаиизмам), поэтому одной из основных характеристик процесса также является коэффициент распределения. Однако, учитывая большую зависимость набухаемости ионитов от состава водной фазы, при расчете этого коэффициента используют концентрацию примесей в воздушно-сухом ионите. В литературе приведены многочислевные данные о значениях коэффициентов распределения при ионном обмене, однако при разработке конкретных методик анализа практическое значение этих результатов весьма невелико. Дело в том, что эти данные были получены при сорбции индивидуальных ионов из чистых растворов кислот (или кислотно-органических., смесей) на катионитах в Н-форме или анионитах в форме соответствующего аниона кислоты. При проведении анализа реальных образцов, переведенных в растворенное состояние, образуется среда сложного состава, включающая различные ионы макрокомпонентов и примесей, так что в данном случае коэффициент распределения представляет формальную величину,, рассчитанную по определенным правилам. Более целесообразным для характеристики ионообменного концентрирования является использование фактора выхода. [c.54] Большую помощь в выборе оптимальной ионообменной системы может оказать рациональная классификация ионообменных процессов, подробно разработанная в монографии Самуэль-соном [51]. [c.54] Для концентрирования микропримесей при анализе высоко-чистых веществ более целесообразно использовать то, что Самуэльсон называет простым ионным обменом, т. е. случай, когда один или несколько ионов сорбируются ионитом, В то время как остальные остаются в растворе. При этом возможно сорбировать, как элемент матрицы, так и примеси с последующим их элюированием. Хотя первый вариант обычно может быть осуществлен проще (выбрать оптимальные условия сорбции для одного элемента значительно легче, чем для группы разнородных по химической природе примесей), второй предпочтительнее, поскольку в первом случае возрастает количество используемых ионита и элюента, что приводит к увеличению результата холостого опыта и возрастанию трудоемкости процесса. [c.55] Большинство работ по ионообменному концентрированию посвящено селективному выделению отдельных ионов с последующим индивидуальным их определением. Можно, в частности, упомянуть многочисленные работы Коркиша с соавторами по концентрированию различных примесей из природных вод и геологических объектов как на катионитах, так и на анионитах с последующим атомно-абсорбционным их определением [59—60]. При анализе чистых веществ такая задача ставится нечасто, обычно требуется определение группы примесей. [c.56] При использовании хелатных сорбентов механизм сорбции обусловлен комплексообразованием, а применение анионитов для концентрирования примесей металлов было бы невозможным бе образования последними анионных комплексов. При простом ионном обмене обычно удобнее перевести элемент матрицы в отличную от примесей ионную форму. В работе [61] разработана методика определения большого числа примесей в соединениях титана, тантала и ниобия во фторидной системе. В этой системе элементы матрицы находятся в анионной форме в виде комплексов МРе ) , в то время как примеси остаются в виде катионов и могут быть сорбированы катионитом. На примере этой системы видно преимущество ионообменного концентрирования, позволяющего выделить примеси в динамических условиях при невысоких коэффициентах распределения. Так, хотя для Ре и Сг 10, на колонках диаметром 3 мм и высотой 40 см достигалась полнота сорбции этих примесей. Несмотря на сравнительно большой используемый объем ионита и элюента результат холостого опыта составлял Ы0 % для железа и (2—4)-10- для остальных определяемых примесей, что удовлетворяло условиям поставленной задачи. [c.56] Подготовку концентрата к анализу, как правило, проводят десорбцией примесей, однако в некоторых случаях, например при использовании хелатных смол или уже упомянутой фенантролинатной системы, приходится прибегать к мокрому сожжению смолы с сорбированными примесями. Применение для десорбции примесей концентрированной азотной кислоты позволяет избежать мокрого сожжения и сохранить низкий результат холостого опыта. При применении для этих целей концентрированной хлороводородной кислоты результат холостого опыта значительно выше, так как для полной десорбции необходимо использовать большой объем кислоты. [c.57] Приведенные примеры не исчерпывают многообразия методов ионообменного концентрирования они показывают, что метод позволяет снизить результаты холостого опыта и относительные пределы обнаружения. [c.57] Вернуться к основной статье