Аналитическая химия промышленных сточных вод - Лурье Ю.Ю.
Скачать (прямая ссылка):
Сорбция. Очищенную смолу в виде суспензии ее в метаноле помещают в колонку длиной 10—20 см и даметром 1 см, заменяют метанол бидистиллятом и затем через колонку пропускают анализируемую сточную воду (в зависимости от целей анализа — 1 л или несколько литров, или даже 100 л и более). Следует отметить, что только при микрограммовых количествах загрязнений можно предположить независимость сорбции какого-либо вещества от других компонентов раствора При миллиграммовых количествах органических веществ становится заметным взаимное влияние веществ, и сорбция сравнительно хорошо растворимых веществ в воде может значительно ухудшиться. Поэтому необходимо следить за моментом начала проскока органических соединений, который легко фиксируется, например, по изменению светопоглощения элюата в УФ-об-ласти спектра.
Эффективность сорбционного извлечения на нейтральных сорбентах можно повысить, применяя все приемы, уменьшающие растворимость веществ в воде: высаливание, перевод в недиссоцииро-ванное состояние и др.
Десорбция. Десорбция с нейтральных синтетических сорбентов осуществляется легко. Наиболее удобными десорбентами являются метанол и диэтиловый эфир. Элюирующая способность этих растворителей характеризуется данными табл. 5.
В некоторых случаях целесообразно перед элюированием органическим растворителем провести десорбцию способных к ионизации сорбированных веществ соответствующим водным раствором^
ак' Фенолы и кислоты элюируются раствором щелочи, номготовка элюата к дальнейшей работе. Обычно при сорбцион-точ'н Выделении примесей коэффициенты обогащения доста-доста ВЫС0КИ 11 содержание в элюате определяемых веществ точно для их определения. В тех же случаях, когда требуется
2*
35
Таблица 5. Элюирующая способность метанола и диэтилового эфира
Класс веществ
Отношение объемов растворителя її сорбента, необходимое для количественной десорбции
Метанол
Диэтиловый эфир
Кислоты Спирты
Эфиры простые Альдегиды
Углеводороды алифатические Углеводороды ароматические Амины
Эфиры сложные
Галогенсодержащие углеводороды Кетоны
3,5 3,6 3,8 6,0 3,0 13,2 6,1 4,4 5,3 9,0
2,4 3,5 5,3 3,9 3,6 4,3 3,8 3,2 3,3 3,6
дополнительное обогащение элюата, его высушивают над прокаленным сульфатом натрия и затем основную массу растворителя упаривают с дефлегматором.
Концентрирование примесей вымораживанием основано на том, что при замерзании части водного раствора растворенные компоненты остаются в жидкой фазе. Этот метод пригоден для концентрирования веществ, обладающих достаточной растворимостью в воде при низких температурах, и в особенности гидрофильных веществ, трудно извлекаемых из воды другими методами. К преиму* ществам этого метода еще относятся незначительные потери летучих соединений, отсутствие загрязнения применяемыми реактивами, значительно меньшая опасность изменения компонентного состава исследуемой смеси вследствие протекания каких-либо превращений определяемых веществ.
Основными факторами, определяющими эффективность процесса вымораживания, являются скорость нарастания льда, возможность отвода вещества из зоны раствора, прилегающей к намерзающему льду, и структура получаемого льда. Наиболее эффективен метод при работе с растворами малых концентраций (1 —10 мг/л).
Возможны различные варианты проведения процесса, из которых остановимся на трех основных. В простейшем случае сосуд с анализируемой водой помещают в холодильник-морозильник с температурой камеры —12 °С или в баню с охлаждающей смесью и вымораживают основную массу воды. Рекомендуется использовать конусообразные сосуды, расширяющиеся кверху. Этот простейший метод, однако, практически не позволяет существенно влиять на параметры, определяющие эффективность процесса.
По Бейкеру, исследуемую воду помещают в круглодонную колбу соответствующего размера (вместимость ее должна в 4—5 раз пре-
3.1.6. Вымораживание воды
36
вьішать объем пробы), которую под углом 60° погружают в охлаждающую смесь с температурой —12 °С, и вращают с частотой 80оборот/мин. При необходимости можно варьировать температуру вымораживания и частоту вращения, влияя таким образом на скорость намерзания льда и быстроту отведения от поверхности льда слоя воды, более концентрированного, нежели остальной раствор. Вымораживание по Бейкеру проводят до замерзания примерно 9/10 раствора. Хладоагентами могут быть солевой раствор, фреоны, жидкий аммиак и др.
В новом варианте метода Бейкера вымораживание сочетается с экстракцией. Пробу воды доводят до температуры, близкой к температуре замерзания, и при интенсивном перемешивании по каплям вводят жидкий н-бутан, охлажденный до —2O0C Процесс ведут до тех пор, пока не замерзнет вся вода, а органические вещества не перейдут из водного раствора в н-бутан. Затем н-бутан испаряют при 0°С. Этот вариант особенно удобен для концентрирования легколетучих примесей.
Разработан оригинальный вариант вымораживания, получивший название «Метод направленной кристаллизации» *. Он осуществляется на специальной установке, обеспечивающей постепенное погружение пробирок с исследуемой системой в охлаждающую смесь при постоянном и достаточно интенсивном перемешивании жидкой фазы около границы лед — вода. Нарастание кристалла льда здесь происходит снизу вверх. Метод позволяет максимально варьировать условия эксперимента и влиять таким образом на эффективность выделения. В пробирки для кристаллизации вносят по 1 мл дистиллированной воды и помещают их таким образом, чтобы концы пробирок касались охлаждающей смеси (50%-ный водный раствор глицерина; тепло отводится с помощью стандартного агрегата любого серийно выпускаемого бытового холодильника). Затем в каждую пробирку с образовавшимся кристаллом льда вносят по 100 мл анализируемой пробы, предварительно охлажденной до 0 — +20C, и при помощи подающего механизма с заданной скоростью погружают пробирки в хладоагент. По вымерзании 9/ю всего раствора опыт прекращают. При необходимости большего концентрирования вымораживание повторяют, беря для этого 100 мл полученного концентрата. Рекомендуются следующие условия: температура охлаждающей жидкости (—10 0C), частота вращения 200 об/мин, скорость погружения пробирки 18 мм/ч. В этих условиях достигнуто количественное отделение бензойной, салициловой, 2,4-диоксибензойной, галловой и янтарной кислот, анилина, нитроанилина, нитротолуола, бензола, нитробензола, хлорбензола, фенола, нафталина, 1-нафтола, антрацена, индола, севина, пропаща и 3,4-дихлоранилина при вымораживании как смесей, так и растворов индивидуальных соединений.
