КОНЦЕНТРИРОВАНИЕ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕТАЛЛОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СОРБЕНТОВ НА ОСНОВЕ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ОКСИДОВ, МОДИФИЦИРОВАННЫХ СУЛЬФОПРОИЗВОДНЫМИ ОРГАНИЧЕСКИХ РЕАГЕНТОВ
|
Введение 6
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 11
1.1 Сорбенты для концентрирования металлов 11
1.1.1 Сорбенты на органической основе 12
1.1.1.1 Целлюлозосодержащие сорбенты 13
1.1.1.2 Сорбенты на основе полистирола 16
1.1.1.3 Пенополиуретаны 19
1.1.2 Сорбенты на основе неорганических матриц 22
1.2 Сорбционно-спектроскопические методики определения ионов
металлов с использованием нековалентно модифицированных неорганических оксидов 33
1.2.1 Сорбционно-атомно-эмиссионный и сорбционно-атомно¬абсорбционный методы определения концентрации металлов 35
1.2.2 Сорбционно-фотометрические и сорбционно-люминесцентные
методы определения концентрации металлов 35
1.2.3 Тест-методы 39
Заключение 41
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 43
2. Исходные вещества, оборудование и методика эксперимента 43
2.1 Исходные вещества 43
2.2 Приборы и оборудование 45
2.3 Методика эксперимента 47
3. Закономерности сорбционного концентрирования органических
реагентов на поверхности неорганических оксидов 52
3.1 Закономерности закрепления тайрона на поверхности
кремнезема, модифицированного полигексаметиленгуанидином 54
3.2 Закономерности закрепления сульфопроизводных нитрозонафтолов на поверхности кремнезема, модифицированного полигексаметиленгуанидином 57
3.3 Закономерности закрепления производных антрахинона на
поверхности кремнезема, модифицированного полигексаметиленгуанидином 59
3.4 Закономерности закрепления ferrozine и ferene S на поверхности
кремнезема, модифицированного полигексаметиленгуанидином 61
3.5 Влияние структурных характеристик матриц на сорбцию
органических реагентов 63
3.6 Устойчивость закрепления сульфопроизводных органических
реагентов с поверхности кремнезема 65
4. Сорбционное концентрирование ионов металлов нековалентно модифицированными неорганическими оксидами 68
4.1 Сорбционное концентрирование ионов металлов
неорганическими оксидами, модифицированными
полигексаметиленгуанидином и сульфопроизводными селективными реагентами 68
4.1.1 Закономерности сорбционного концентрирования Со(11)
кремнеземами, последовательно модифицированными ПГМГ и сульфопроизводными нитрозонафтолов 68
4.1.2 Закономерности сорбционного концентрирования Fe(II) и Fe(III)
кремнеземом, последовательно модифицированным ПГМГ и сульфопроизводными нитрозонафтолов 73
4.1.3 Закономерности сорбционного концентрирования Cu(II) и Ni(II)
кремнеземами, последовательно модифицированным ПГМГ и сульфопроизводными нитрозонафтолов 78
4.1.4 Закономерности сорбционного извлечения Fe(II)
неорганическими оксидами, модифицированным сульфороизводными 1,2,4-триазина 81
4.1.5 Закономерности сорбционного извлечения Cu(I) кремнеземом,
модифицированным сульфопроизводными 1,2,4-триазина 85
4.2 Групповое концентрирование ионов металлов кремнеземами, модифицированными полигексаметиленгуанидином и
органическими реагентами 87
4.2.1 Групповое концентрирование ионов металлов кремнеземами, последовательно модифицированными полигексаметиленгуанидином и тайроном 87
4.2.2 Групповое концентрирование ионов металлов кремнезёмами,
последовательно модифицированными ПГМГ и сульфопроизводными нитрозонафтолов 92
4.2.3 Групповое концентрирование ионов металлов кремнезёмами,
последовательно модифицированными ПГМГ и ализарином С 95
Глава 5. Сорбционно-спектроскопическое определение ионов металлов 97
5.1 Сорбционно-фотометрическое определение Co(II) кремнеземами,
модифицированными ПГМГ и сульфопроизводными нитрозонафтолов 97
5.2 Сорбционно-фотометрическое определение Fe(II) сорбентами,
модифицированными ПГМГ и сульфопроизводными нитрозонафтолов 105
5.3 Сорбционно-фотометрическое определение Cu(II) и Ni(II)
кремнеземом, модифицированными ПГМГ и сульфопроизводными нитрозонафтолов 109
5.4 Сорбционно-фотометрическое определение Fe(II) сорбентами,
модифицированными ПГМГ и ferrozine и ferene S 110
5.5 Сорбционно-фотометрическое определение Cu(I) кремнеземами,
модифицированными ПГМГ и сульфопроизводными 1,2,4-триазина 116
5.6 Тест-методики определения металлов 117
5.6.1 Тест-методики определения кобальта с использованием SiO2-
ПГМГ-НРС и SiO2-ПГМГ-ННС 117
5.6.2 Тест-методики определения Fe(II) с использованием оксида
циркония и титана, модифицированного полигексаметиленгуанидином, ferrozine и ferene S 121
5.7 Сорбционно-атомно-эмиссионное определение металлов в природных водах с использованием сорбентов, модифицированных полигексаметиленгуанидином и сульфопроизводными органических реагентов 124
Выводы 132
Список литературы
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 11
1.1 Сорбенты для концентрирования металлов 11
1.1.1 Сорбенты на органической основе 12
1.1.1.1 Целлюлозосодержащие сорбенты 13
1.1.1.2 Сорбенты на основе полистирола 16
1.1.1.3 Пенополиуретаны 19
1.1.2 Сорбенты на основе неорганических матриц 22
1.2 Сорбционно-спектроскопические методики определения ионов
металлов с использованием нековалентно модифицированных неорганических оксидов 33
1.2.1 Сорбционно-атомно-эмиссионный и сорбционно-атомно¬абсорбционный методы определения концентрации металлов 35
1.2.2 Сорбционно-фотометрические и сорбционно-люминесцентные
методы определения концентрации металлов 35
1.2.3 Тест-методы 39
Заключение 41
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 43
2. Исходные вещества, оборудование и методика эксперимента 43
2.1 Исходные вещества 43
2.2 Приборы и оборудование 45
2.3 Методика эксперимента 47
3. Закономерности сорбционного концентрирования органических
реагентов на поверхности неорганических оксидов 52
3.1 Закономерности закрепления тайрона на поверхности
кремнезема, модифицированного полигексаметиленгуанидином 54
3.2 Закономерности закрепления сульфопроизводных нитрозонафтолов на поверхности кремнезема, модифицированного полигексаметиленгуанидином 57
3.3 Закономерности закрепления производных антрахинона на
поверхности кремнезема, модифицированного полигексаметиленгуанидином 59
3.4 Закономерности закрепления ferrozine и ferene S на поверхности
кремнезема, модифицированного полигексаметиленгуанидином 61
3.5 Влияние структурных характеристик матриц на сорбцию
органических реагентов 63
3.6 Устойчивость закрепления сульфопроизводных органических
реагентов с поверхности кремнезема 65
4. Сорбционное концентрирование ионов металлов нековалентно модифицированными неорганическими оксидами 68
4.1 Сорбционное концентрирование ионов металлов
неорганическими оксидами, модифицированными
полигексаметиленгуанидином и сульфопроизводными селективными реагентами 68
4.1.1 Закономерности сорбционного концентрирования Со(11)
кремнеземами, последовательно модифицированными ПГМГ и сульфопроизводными нитрозонафтолов 68
4.1.2 Закономерности сорбционного концентрирования Fe(II) и Fe(III)
кремнеземом, последовательно модифицированным ПГМГ и сульфопроизводными нитрозонафтолов 73
4.1.3 Закономерности сорбционного концентрирования Cu(II) и Ni(II)
кремнеземами, последовательно модифицированным ПГМГ и сульфопроизводными нитрозонафтолов 78
4.1.4 Закономерности сорбционного извлечения Fe(II)
неорганическими оксидами, модифицированным сульфороизводными 1,2,4-триазина 81
4.1.5 Закономерности сорбционного извлечения Cu(I) кремнеземом,
модифицированным сульфопроизводными 1,2,4-триазина 85
4.2 Групповое концентрирование ионов металлов кремнеземами, модифицированными полигексаметиленгуанидином и
органическими реагентами 87
4.2.1 Групповое концентрирование ионов металлов кремнеземами, последовательно модифицированными полигексаметиленгуанидином и тайроном 87
4.2.2 Групповое концентрирование ионов металлов кремнезёмами,
последовательно модифицированными ПГМГ и сульфопроизводными нитрозонафтолов 92
4.2.3 Групповое концентрирование ионов металлов кремнезёмами,
последовательно модифицированными ПГМГ и ализарином С 95
Глава 5. Сорбционно-спектроскопическое определение ионов металлов 97
5.1 Сорбционно-фотометрическое определение Co(II) кремнеземами,
модифицированными ПГМГ и сульфопроизводными нитрозонафтолов 97
5.2 Сорбционно-фотометрическое определение Fe(II) сорбентами,
модифицированными ПГМГ и сульфопроизводными нитрозонафтолов 105
5.3 Сорбционно-фотометрическое определение Cu(II) и Ni(II)
кремнеземом, модифицированными ПГМГ и сульфопроизводными нитрозонафтолов 109
5.4 Сорбционно-фотометрическое определение Fe(II) сорбентами,
модифицированными ПГМГ и ferrozine и ferene S 110
5.5 Сорбционно-фотометрическое определение Cu(I) кремнеземами,
модифицированными ПГМГ и сульфопроизводными 1,2,4-триазина 116
5.6 Тест-методики определения металлов 117
5.6.1 Тест-методики определения кобальта с использованием SiO2-
ПГМГ-НРС и SiO2-ПГМГ-ННС 117
5.6.2 Тест-методики определения Fe(II) с использованием оксида
циркония и титана, модифицированного полигексаметиленгуанидином, ferrozine и ferene S 121
5.7 Сорбционно-атомно-эмиссионное определение металлов в природных водах с использованием сорбентов, модифицированных полигексаметиленгуанидином и сульфопроизводными органических реагентов 124
Выводы 132
Список литературы
Актуальность работы. Контроль за содержанием ионов металлов в природных водах является актуальной задачей. Для определения содержаний ионов металлов в водах на уровне предельно допустимых концентраций широко используется комбинирование сорбционного концентрирования с последующим спектроскопическим определением. Такое комбинирование методов позволяет снизить относительные пределы обнаружения элементов, повысить селективность и точность определения. Среди множества сорбентов различной природы широкое применение получили сорбенты на основе неорганических оксидов. Неорганические оксиды характеризуются высокой механической прочностью, относительно высокой химической устойчивостью, а их структурные характеристики могут варьироваться в широких диапазонах.
Сорбционные и аналитические характеристики сорбентов, в первую очередь, зависят от природы функциональных групп. В отличие от химического, нековалентное закрепление органических реагентов на поверхности неорганических оксидов позволяет сохранить их комплексообразующие и хромофорные свойства. Однако широкий класс сульфопроизводных органических реагентов практически невозможно закрепить непосредственно на поверхности неорганических оксидов из-за взаимного отталкивания поверхностных гидроксильных групп и депротонированных сульфогрупп реагентов. Для устойчивого закрепления сульфопроизводных органических реагентов необходимым условием является предварительное модифицирование поверхности неорганических оксидов полимерными аминами. Данный подход позволяет эффективно закреплять на поверхности сульфопроизводные органических реагентов, обладающих селективными или специфическими свойствами по отношению к выделяемому элементу, или закрепить реагенты способные к взаимодействию с широким кругом ионов металлов. В первом случае возможно создание высокоселективных сорбентов для сорбционно¬фотометрического или тест-определения ионов металлов, во втором случае реализуется возможность создания сорбентов для группового выделения и последующего определения металлов с использованием многоэлементного атомно-эмиссионного метода.
В связи с этим целью работы является изучение закономерностей сорбционного концентрирования ионов металлов сорбентами на основе неорганических оксидов, последовательно модифицированных полигексаметиленгуанидином и сульфопроизводными органических реагентов, и разработка с их использованием высокочувствительных и селективных методик сорбционно-спектроскопического и тест-определения элементов.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
- определение оптимальных условий и устойчивости закрепления органических реагентов на поверхности неорганических оксидов, модифицированных полигексаметиленгуанидином;
- изучение закономерностей сорбционного концентрирования ионов
металлов в статическом и динамическом режимах сорбентами на основе неорганических оксидов, последовательно модифицированных полигексаметиленгуанидином и сульфопроизводными органических реагентов, состава и спектроскопических характеристик поверхностных комплексов металлов;
- разработка методик сорбционно-атомно-эмиссионного с индуктивно связанной плазмой, сорбционно-фотометрического и тест-определения металлов в природных водах и почвенных вытяжках.
Научная новизна. Предложены сорбенты на основе неорганических оксидов, последовательно модифицированные полигексаметиленгуанидином и пирокатехин-3,5-дисульфокислотой (тайрон), 2-нитрозо-1 -нафтол-4-сульфокислотой (нитрозо-Н-соль), 1 -нитрозо-2-нафтол-3,6-дисульфокислотой (нитрозо-Р-соль), 2-нитрозо-1-нафтол-3,6-дисульфокислотой (нитрозо-К-соль), 3,4-диоксиантрахинон-2-сульфокислотой (ализарин С), антрахинон-2-сульфокислотой, антрахинон-1,5-дисульфокислотой, 3-(2-пиридил)-5,6-дифенил-1.2.4-триазин-4',4''-дисульфокислотой (ferrozine), 3-(2-пиридил)-5,6-ди(2-фурил)-1.2.4-триазин-5',5''-дисульфокислотой (ferene S).
Установлены оптимальные условия закрепления и факторы, влияющие на устойчивость закрепления сульфопроизводных органических реагентов на аминированной поверхности неорганических оксидов. Показано, что устойчивость закрепления органического реагента возрастает с увеличением размера его молекулы и количества сульфогрупп в его составе.
Определены оптимальные условия концентрирования Co(II), Al(III), Fe(III), Fe(II), Cu(II), Ni(II), Zn(II), Cd(II), Pb(II), Mn(II), Cr(III) из индивидуальных и групповых растворов синтезированными сорбентами: интервал рН максимальной сорбции, оптимальное время контакта фаз, сорбционная емкость сорбентов по отношению к выделяемым элементам, коэффициенты распределения.
На основании исследования закономерностей сорбционного концентрирования и спектроскопических характеристик поверхностных комплексов металлов предложены механизмы взаимодействия ионов металлов с функциональными группами сорбентов, составы поверхностных комплексов и степень окисления элемента.
Определены факторы, влияющие на сорбционные и аналитические характеристики сорбентов: природа неорганического оксида, природа и поверхностная концентрация реагента, природа и степень окисления элемента.
Предложена возможность многократного использования неорганического оксида модифицированного полигексаметиленгуанидином в режиме сорбция- десорбция реагентов.
Разработаны высокочувствительные методики сорбционно-фотометрического и тест-определения металлов. Новизна разработанных методик подтверждена 3 патентами РФ.
Практическая значимость. Предложены сорбенты на основе неорганических оксидов, последовательно модифицированных полигексаметиленгуанидом и сульфопроизводными органических реагентов, для концентрирования и определения широкого круга ионов металлов.
Сформулированы рекомендации по практическому использованию сорбентов на основе неорганических оксидов, модифицированных полигексаметиленгуанидом и сульфопроизводными органических реагентов, в сорбционно-фотометрическом, сорбционно-атомно-эмиссионном и тест-методах анализа.
Разработаны высокочувствительные методики сорбционно-фотометрического и тест-определения Fe, Co, Cu, Ni и методики группового сорбционно-атомно-эмиссионного с индуктивно связанной плазмой определения ионов металлов. Предложены подходы и системы для внутригруппового разделения ионов металлов.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы представлены на II Международной Казахстанско-Российской конференции по химии и химической технологии (Караганда, 2012); XIII Всероссийской научно-практической конференции студентов и молодых ученых «Химия и химическая технология в XXI веке» (Томск, 2012); IX Научной конференции «Аналитика Сибири и Дальнего Востока» (Красноярск, 2012); IX Всероссийской конференции по анализу объектов окружающей среды «Экоаналитика-2014» (Светлогорск, 2014); IV Научно-практической конференции «Актуальные вопросы химической технологии и защиты окружающей среды» (Чебоксары, 2014); Международной научной конференции «Полифункциональные химические материалы и технологии» (Томск, 2015).
Диссертационная работа выполнялась в рамках НИР № ГХ - 2, государственного задания (№ гос. регистрации 114102050056) Минобрнауки РФ по проекту № 1931 «Разработка способов химического и нековалентного закрепления наноразмерных органических структур на поверхности твердых тел с целью создания новых сорбционных материалов с заданными физико¬химическими и аналитическими свойствами, твердотельных чувствительных элементов и тест-систем».
Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 13 научных работах, в том числе 3 в рецензируемых научных изданиях, рекомендованных ВАК, и 6 публикаций в материалах международных и всероссийских конференций.
На защиту выносятся:
- представление о закономерностях закрепления сульфопроизводных органических реагентов на поверхности неорганических оксидов (SiO2, Al2O3, ZrO2, TiO2), модифицированных полигексаметиленгуанидином, и устойчивость слоя органических реагентов в кислых и высокосолевых растворах;
- результаты исследований закономерностей сорбционного концентрирования Co(II), Al(III), Fe(III), Fe(II), Cu(II), Ni(II), Zn(II), Cd(II), Pb(II), Mn(II), Cr(III) синтезированными сорбентами в зависимости от природы неорганического оксида, природы и поверхностной концентрации органического реагента, природы и концентрации иона металла, кислотности среды;
- влияние природы неорганического оксида, природы и поверхностной концентрации реагента на метрологические характеристики методик сорбционно-фотометрического и тест-определения металлов;
- методики сорбционно-атомно-эмиссионного с индуктивно связанной плазмой, сорбционно-фотометрического и тест-определения металлов.
Сорбционные и аналитические характеристики сорбентов, в первую очередь, зависят от природы функциональных групп. В отличие от химического, нековалентное закрепление органических реагентов на поверхности неорганических оксидов позволяет сохранить их комплексообразующие и хромофорные свойства. Однако широкий класс сульфопроизводных органических реагентов практически невозможно закрепить непосредственно на поверхности неорганических оксидов из-за взаимного отталкивания поверхностных гидроксильных групп и депротонированных сульфогрупп реагентов. Для устойчивого закрепления сульфопроизводных органических реагентов необходимым условием является предварительное модифицирование поверхности неорганических оксидов полимерными аминами. Данный подход позволяет эффективно закреплять на поверхности сульфопроизводные органических реагентов, обладающих селективными или специфическими свойствами по отношению к выделяемому элементу, или закрепить реагенты способные к взаимодействию с широким кругом ионов металлов. В первом случае возможно создание высокоселективных сорбентов для сорбционно¬фотометрического или тест-определения ионов металлов, во втором случае реализуется возможность создания сорбентов для группового выделения и последующего определения металлов с использованием многоэлементного атомно-эмиссионного метода.
В связи с этим целью работы является изучение закономерностей сорбционного концентрирования ионов металлов сорбентами на основе неорганических оксидов, последовательно модифицированных полигексаметиленгуанидином и сульфопроизводными органических реагентов, и разработка с их использованием высокочувствительных и селективных методик сорбционно-спектроскопического и тест-определения элементов.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
- определение оптимальных условий и устойчивости закрепления органических реагентов на поверхности неорганических оксидов, модифицированных полигексаметиленгуанидином;
- изучение закономерностей сорбционного концентрирования ионов
металлов в статическом и динамическом режимах сорбентами на основе неорганических оксидов, последовательно модифицированных полигексаметиленгуанидином и сульфопроизводными органических реагентов, состава и спектроскопических характеристик поверхностных комплексов металлов;
- разработка методик сорбционно-атомно-эмиссионного с индуктивно связанной плазмой, сорбционно-фотометрического и тест-определения металлов в природных водах и почвенных вытяжках.
Научная новизна. Предложены сорбенты на основе неорганических оксидов, последовательно модифицированные полигексаметиленгуанидином и пирокатехин-3,5-дисульфокислотой (тайрон), 2-нитрозо-1 -нафтол-4-сульфокислотой (нитрозо-Н-соль), 1 -нитрозо-2-нафтол-3,6-дисульфокислотой (нитрозо-Р-соль), 2-нитрозо-1-нафтол-3,6-дисульфокислотой (нитрозо-К-соль), 3,4-диоксиантрахинон-2-сульфокислотой (ализарин С), антрахинон-2-сульфокислотой, антрахинон-1,5-дисульфокислотой, 3-(2-пиридил)-5,6-дифенил-1.2.4-триазин-4',4''-дисульфокислотой (ferrozine), 3-(2-пиридил)-5,6-ди(2-фурил)-1.2.4-триазин-5',5''-дисульфокислотой (ferene S).
Установлены оптимальные условия закрепления и факторы, влияющие на устойчивость закрепления сульфопроизводных органических реагентов на аминированной поверхности неорганических оксидов. Показано, что устойчивость закрепления органического реагента возрастает с увеличением размера его молекулы и количества сульфогрупп в его составе.
Определены оптимальные условия концентрирования Co(II), Al(III), Fe(III), Fe(II), Cu(II), Ni(II), Zn(II), Cd(II), Pb(II), Mn(II), Cr(III) из индивидуальных и групповых растворов синтезированными сорбентами: интервал рН максимальной сорбции, оптимальное время контакта фаз, сорбционная емкость сорбентов по отношению к выделяемым элементам, коэффициенты распределения.
На основании исследования закономерностей сорбционного концентрирования и спектроскопических характеристик поверхностных комплексов металлов предложены механизмы взаимодействия ионов металлов с функциональными группами сорбентов, составы поверхностных комплексов и степень окисления элемента.
Определены факторы, влияющие на сорбционные и аналитические характеристики сорбентов: природа неорганического оксида, природа и поверхностная концентрация реагента, природа и степень окисления элемента.
Предложена возможность многократного использования неорганического оксида модифицированного полигексаметиленгуанидином в режиме сорбция- десорбция реагентов.
Разработаны высокочувствительные методики сорбционно-фотометрического и тест-определения металлов. Новизна разработанных методик подтверждена 3 патентами РФ.
Практическая значимость. Предложены сорбенты на основе неорганических оксидов, последовательно модифицированных полигексаметиленгуанидом и сульфопроизводными органических реагентов, для концентрирования и определения широкого круга ионов металлов.
Сформулированы рекомендации по практическому использованию сорбентов на основе неорганических оксидов, модифицированных полигексаметиленгуанидом и сульфопроизводными органических реагентов, в сорбционно-фотометрическом, сорбционно-атомно-эмиссионном и тест-методах анализа.
Разработаны высокочувствительные методики сорбционно-фотометрического и тест-определения Fe, Co, Cu, Ni и методики группового сорбционно-атомно-эмиссионного с индуктивно связанной плазмой определения ионов металлов. Предложены подходы и системы для внутригруппового разделения ионов металлов.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы представлены на II Международной Казахстанско-Российской конференции по химии и химической технологии (Караганда, 2012); XIII Всероссийской научно-практической конференции студентов и молодых ученых «Химия и химическая технология в XXI веке» (Томск, 2012); IX Научной конференции «Аналитика Сибири и Дальнего Востока» (Красноярск, 2012); IX Всероссийской конференции по анализу объектов окружающей среды «Экоаналитика-2014» (Светлогорск, 2014); IV Научно-практической конференции «Актуальные вопросы химической технологии и защиты окружающей среды» (Чебоксары, 2014); Международной научной конференции «Полифункциональные химические материалы и технологии» (Томск, 2015).
Диссертационная работа выполнялась в рамках НИР № ГХ - 2, государственного задания (№ гос. регистрации 114102050056) Минобрнауки РФ по проекту № 1931 «Разработка способов химического и нековалентного закрепления наноразмерных органических структур на поверхности твердых тел с целью создания новых сорбционных материалов с заданными физико¬химическими и аналитическими свойствами, твердотельных чувствительных элементов и тест-систем».
Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 13 научных работах, в том числе 3 в рецензируемых научных изданиях, рекомендованных ВАК, и 6 публикаций в материалах международных и всероссийских конференций.
На защиту выносятся:
- представление о закономерностях закрепления сульфопроизводных органических реагентов на поверхности неорганических оксидов (SiO2, Al2O3, ZrO2, TiO2), модифицированных полигексаметиленгуанидином, и устойчивость слоя органических реагентов в кислых и высокосолевых растворах;
- результаты исследований закономерностей сорбционного концентрирования Co(II), Al(III), Fe(III), Fe(II), Cu(II), Ni(II), Zn(II), Cd(II), Pb(II), Mn(II), Cr(III) синтезированными сорбентами в зависимости от природы неорганического оксида, природы и поверхностной концентрации органического реагента, природы и концентрации иона металла, кислотности среды;
- влияние природы неорганического оксида, природы и поверхностной концентрации реагента на метрологические характеристики методик сорбционно-фотометрического и тест-определения металлов;
- методики сорбционно-атомно-эмиссионного с индуктивно связанной плазмой, сорбционно-фотометрического и тест-определения металлов.
1. Синтезированы сорбенты на основе неорганических оксидов последовательно модифицированных полигексаметиленгуанидином и рядом сульфопроизводных органических реагентов: 4,5-дигидроксибензол-1,3-дисульфокислотой, 2-нитрозо-1 -нафтол-4-сульфокислотой, 1 -нитрозо-2-нафтол- 3,6-дисульфокислотой, 2-нитрозо-1-нафтол-3,6-дисульфокислотой, 3,4-диоксиантрахинон-2-сульфокислотой, 3-(2-пиридил)-5,6-дифенил-1,2,4-триазин- 4',4''-дисульфокислотой, 3-(2-пиридил)-5,6-ди(2-фурил)-1,2,4-триазин-5',5''-дисульфокислотой.
2. Определено влияние природы неорганического оксида и природы реагента на сорбционную емкость по органическим реагентам. Определена устойчивость закрепления ПГМГ и органических реагентов в разбавленных растворах неорганических кислот и солевых растворах. Показано, что максимальное извлечение сульфопроизводных органических реагентов достигается в диапазоне рН 2,5-8,0 при времени установления сорбционного равновесия не превышающем 5 мин. С увеличением размера молекулы реагента и количества сульфогрупп в его составе сорбционная емкость по органическому реагенту уменьшается, а устойчивость его закрепления возрастает.
3. Определены оптимальные условия сорбционного концентрирования Fe(III), Cu(II), Zn(II), Co(II), Ni(II), Pb(II), Al(III), Mn(II) и Cd(II) в статическом и динамическом режимах в зависимости от природы неорганического оксида, природы и поверхностной концентрации реагента, рН раствора и продолжительности сорбции. Показано, что диапазон рН количественного извлечения ионов металлов и время установления сорбционного равновесия зависят от природы и поверхностной концентрации реагента, природы и степени окисления металла в растворе. В оптимальных условиях сорбции коэффициенты распределения ионов металлов составляют 1-104 - 1-105 см3/г.
4. В процессе сорбции на поверхности сорбентов образуются интенсивно окрашенные комплексные соединения ионов металлов, при этом спектроскопические характеристики поверхностных комплексов и их составы идентичны спектроскопическим характеристикам и составам комплексов металлов, образующихся в водных растворах с данными реагентами.
5. Сорбированные металлы количественно десорбируются с поверхности сорбентов 1 М растворами азотной или хлороводородной кислоты объемами 10 и 5 мл в статическом и динамическом режимах, соответственно. Металлы могут быть определены в десорбирующем растворе атомно-эмиссионным с индуктивно связанной плазмой методом.
6. Разработаны комбинированные методики:
- сорбционно-фотометрического определения Co, Cu, Ni, Fe с использованием сорбентов с функциональными группами НРС, ННС, ferrozine и ferene S с пределами обнаружения на уровне 0,003 - 0,08 мкг/0,1 г сорбента;
- сорбционно-атомно-эмиссионного определения Fe, Cu, Zn, Co, Ni, Pb, Al, Mn, Cr и Cd с использованием сорбентов на основе кремнезема, модифицированного ПГМГ, тайроном, нитрозо-Н-солью, нитрозо-Р-солью и ализарином С с пределами обнаружения на уровне 25 нг/л при коэффициенте концентрирования равном 40.
- тест-определения Co и Fe с использованием сорбентов с функциональными группами нитрозо-Н-соли, нитрозо-Р-соли, ferrozine и ferene S с пределами обнаружения на уровне 0,1 мкг/0,1 г сорбента или 0,01 мг/л.
7. Разработанные сорбционно-фотометрические, сорбционно-атомно-эмиссионные и тест-методики использованы при определении содержания металлов в природных водах и почвенных вытяжках.
2. Определено влияние природы неорганического оксида и природы реагента на сорбционную емкость по органическим реагентам. Определена устойчивость закрепления ПГМГ и органических реагентов в разбавленных растворах неорганических кислот и солевых растворах. Показано, что максимальное извлечение сульфопроизводных органических реагентов достигается в диапазоне рН 2,5-8,0 при времени установления сорбционного равновесия не превышающем 5 мин. С увеличением размера молекулы реагента и количества сульфогрупп в его составе сорбционная емкость по органическому реагенту уменьшается, а устойчивость его закрепления возрастает.
3. Определены оптимальные условия сорбционного концентрирования Fe(III), Cu(II), Zn(II), Co(II), Ni(II), Pb(II), Al(III), Mn(II) и Cd(II) в статическом и динамическом режимах в зависимости от природы неорганического оксида, природы и поверхностной концентрации реагента, рН раствора и продолжительности сорбции. Показано, что диапазон рН количественного извлечения ионов металлов и время установления сорбционного равновесия зависят от природы и поверхностной концентрации реагента, природы и степени окисления металла в растворе. В оптимальных условиях сорбции коэффициенты распределения ионов металлов составляют 1-104 - 1-105 см3/г.
4. В процессе сорбции на поверхности сорбентов образуются интенсивно окрашенные комплексные соединения ионов металлов, при этом спектроскопические характеристики поверхностных комплексов и их составы идентичны спектроскопическим характеристикам и составам комплексов металлов, образующихся в водных растворах с данными реагентами.
5. Сорбированные металлы количественно десорбируются с поверхности сорбентов 1 М растворами азотной или хлороводородной кислоты объемами 10 и 5 мл в статическом и динамическом режимах, соответственно. Металлы могут быть определены в десорбирующем растворе атомно-эмиссионным с индуктивно связанной плазмой методом.
6. Разработаны комбинированные методики:
- сорбционно-фотометрического определения Co, Cu, Ni, Fe с использованием сорбентов с функциональными группами НРС, ННС, ferrozine и ferene S с пределами обнаружения на уровне 0,003 - 0,08 мкг/0,1 г сорбента;
- сорбционно-атомно-эмиссионного определения Fe, Cu, Zn, Co, Ni, Pb, Al, Mn, Cr и Cd с использованием сорбентов на основе кремнезема, модифицированного ПГМГ, тайроном, нитрозо-Н-солью, нитрозо-Р-солью и ализарином С с пределами обнаружения на уровне 25 нг/л при коэффициенте концентрирования равном 40.
- тест-определения Co и Fe с использованием сорбентов с функциональными группами нитрозо-Н-соли, нитрозо-Р-соли, ferrozine и ferene S с пределами обнаружения на уровне 0,1 мкг/0,1 г сорбента или 0,01 мг/л.
7. Разработанные сорбционно-фотометрические, сорбционно-атомно-эмиссионные и тест-методики использованы при определении содержания металлов в природных водах и почвенных вытяжках.



