Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Успешное выполнение сорбционного концентрирования и разделения с использованием ППУ зависит от рационального подбора сорбционной системы, состава водной фазы, а также от способа проведения разделения и концентрирования. Техника сорбционного концентрирования на ППУ отличается некоторыми особенностями от техники с использованием других сорбентов. Сорбционное концентрирование и разделение органических соединений на ППУ можно проводить как в статическом, так и в динамическом режиме.

Статическую сорбцию осуществляют двумя способами. Традиционный способ основан на встряхивании (перемешивании) анализируемого раствора с известным количеством сорбента, из которого обязательно удаляют пузырьки воздуха. Обычно ППУ используют в виде кубиков, цилиндров, цилиндрических дисков или таблеток, вырезанных или выбитых из листа полимера. Во втором случае, кубики или диски из ППУ, находящиеся в анализируемом растворе, периодически сжимают вручную или в специальных автоматических установках.

В динамическом варианте сорбции предусмотрено пропускание анализируемого раствора через хромотографическую колонку, заполненную кубиками или цилиндрами из ППУ. Разработаны различные методы заполнения колонок, из которых наибольшее распространение получил вакуумный. Ещё один специфический прием концентрирования на ППУ – метод пульсирующей колонки – заключается в том, что анализируемый раствор прокачивают через слой сорбента, находящийся в стеклянном или пластиковом медицинском шприце. Благодаря эластичности сорбента цилиндрическая пенополиуретановая вставка может быть легко сжата (или разжата) при движении поршня шприца. Метод пульсирующей колонки очень удобен для автоматизации процесса в режиме сорбция-десорбция.

Сорбцию на ППУ используют для разделения, концентрирования и определения органических соединений из воды и воздуха. Для определения органических соединений после концентрирования или разделения используют различные методы. Наиболее часто сорбционное концентрирование сочетают с фотометрией, спектроскопией диффузного отражения, атомно-абсорбционной спектроскопией и хромотографическими методами. Определение может быть выполнено непосредственно на сорбенте или в растворе после десорбции интересующих компонентов подходящим элюентом.

2. Экспериментальная часть

2.1 Реагенты, аппаратура и техника эксперимента

В качестве сорбентов применяли пенополиуретан (ППУ) 5-30 производства НПО ГПО “Радикал” (г. Киев). Таблетки ППУ диаметром 16 мм выбивали металлическим пробойником из промышленного листа полимера. Для очистки от примесей таблетки ППУ выдерживали в 1М HCl в течение 30 мин, а затем промывали водой до pH 5-6, ацетоном, после чего высушивали до воздушно сухого состояния. Таблетки хранили в защищенном от света месте.

В работе использовали фенолкарбоновые кислоты, их перечень и некоторые свойства представлены в табл. 1. Исходный водный раствор кислоты (1·10^-3М), готовили растворением в дистиллированной воде точных навесок соответствующих веществ. Растворы с меньшей концентрацией готовили ежедневно разбавлением исходных. Тетрафтороборат 4-нитрофенилдиазония синтезировали по методике [11].

Диффузное отражение и спектры диффузного отражения в видимой области регистрировали на колориметре “Спектротон” (ОКБА НПО “Химавтоматика”, г. Чирчик). Оптические плотности растворов измеряли на спектроколориметре КФК-2, спектры поглощения снимали на спектрофотометре UV-2201 фирмы Shimadzu.

Сорбцию соединений проводили в статическом режиме. Для этого в сосуды с притертыми пробками помещали исследуемые растворы, затем таблетки ППУ, прожимали их стеклянной палочкой для удаления пузырьков воздуха и встряхивали на механическом смесителе в течение времени, необходимого для установления сорбционного равновесия (30 мин).

О содержании сорбата (азопроизводных фенолкарбоновых кислот) в фазе ППУ судили, измеряя значение функции Гуревича-Кубелки-Мунка (ГКМ, F), линейно связанной с концентрацией сорбата:

, (1)

где R- диффузное отражение; ε- молярный коэффициент поглощения продукта, М; S- коэффициент рассеивания, см^-1 [12].

Таблица 1. Перечень и некоторые свойства фенолкарбоновых кислот бензойного (I) и коричного (II) ряда

Кислота	Заместители				Мол. масса	lgP*	pK1	pK2, (pK3, pK4)
	R1	R2	R3	R4
2-Гидроксибензойная (Салициловая)	OH	H	H	H	138,13	2,10,3	3,00,1	13,70,1
2,4-Дигидроксибензойная (-Резорциловая)	OH	H	OH	H	154,13	1,60,3	3,30,1	9,10,2 (14,40,1)
3,4-Дигидроксибензойная (Протокатеховая)	H	OH	OH	H	154,13	1,20,2	4,50,1	9,10,2 (12,90,1)
3-Метокси-4-гидроксибензойная (Ванилиновая)	H	OCH3	OH	H	168,12	1,30,3	4,50,1	9,30,2
3,5-Диметокси-4-гидроксибензойная (Сиреневая)	H	OCH3	OH	OCH3	198,18	1,10,3	4,30,1	9,30,2
2-Гидроксикоричная (о-Кумаровая)	OH	H	H	H	164,16	2,40,9	3,90,2	10,70,4
3,4-Дигидроксикоричная (Кофейная)	H	H	OH	OH	180,16	1,40,4	4,0,0,4	9,90,1 (12,80,3)
3-Метокси-4-гидроксикоричная (Феруловая)	H	OCH3	OH	H	286,25	1,60,4	4,00,4	10,20,3

*Значения параметров гидрофобности рассчитаны с помощью программы lgP (@ACD, Toronto, Canada)

(I)

(II)

2.2 Сорбция азопроизводных фенолкарбоновых кислот на пенополиуретане

Предварительное переведение фенолкарбоновых кислот (ФК) в интенсивно поглощающие свет производные позволяет существенно повысить чувствительность их фотометрического определения. Кроме того, более гидрофобные производные фенолкарбоновых кислот значительно эффективнее экстрагируются и сорбируются из растворов [13].

По аналогии с реакциями азосочетания, известными для фенолов [14], мы предполагаем, что реакция азосочетания фенолкарбоновых кислот с солями диазония и, в частности, с тетрафторборатом 4-нитрофенилдиазония, протекает в две стадии, включающие присоединение катиона к азосоставляющей и отщепление протона.

Азосочетание фенолкарбоновых кислот проводят в щелочной среде, для ускорения второй стадии в реакционную смесь вводят акцепторы протонов СО₃^2-, СН₃СОО^- и др. [14]. Реакция азосочетания протекает преимущественно в пара-положение к гидроксогруппе.

Если в пара-положении есть заместитель, то сочетание происходит в орто-положение [15];

если и в орто-положении имеются заместители, то азосочетание не происходит, или происходит с отщеплением заместителя.

В рамках настоящей работы исследована новая область аналитического применения азосоединений фенолкарбоновых кислот в сорбционно-фотометрическом анализе с применением пенополиуретанов. Сорбционно-фотометрическое определение фенолкарбоновых кислот включает стадии получения азосоединений в растворе, их сорбционное концентрирование на пенополиуретанах и последующее определение непосредственно в фазе сорбента с применением спектроскопии диффузного отражения.

В качестве диазосоставляющей в реакции азосочетания использовали тетрафторборат 4‑нитрофенилдиазония. Выбор реагента обусловлен его устойчивостью в твердом виде и в водных растворах, высокой скоростью протекания реакции азосочетания и интенсивной окраской образующихся азосоединений в водном растворе (n·10³).

Высказано предположение, что сорбция анионов 4‑нитрофенилазофенолов, образующихся по реакции азосочетания с катионом диазония, будет наиболее эффективна в присутствии специально вводимых противоионов, из которых, на наш взгляд, наиболее перспективными могут оказаться крупные и гидрофобные катионы, такие, например, как катионные поверхностно-активные вещества.

Настоящий раздел посвящен изучению сорбции 4‑нитрофенилазопроизводных фенолкарбоновых кислот пенополиуретанами в зависимости от природы и концентрации фенолкарбоновой кислоты.

2.2.1 Влияние природы кислоты

С целью выяснения взаимосвязи между строением фенолкарбоновых кислот и их способностью извлекаться пенополиуретанами в виде азопроизводных изучена сорбция азопроизводных фенолкарбоновых кислот, на ППУ 5‑30. Сорбцию изучали в оптимальных условиях образования окрашенных азопроизводных, выбранных ранее в работе [16] - = 0,2 М, С_НФД = 5*10^-4 М, С_ЦТМА = 1,3*10^-4М. Полученные данные приведены в табл. 2. Из сравнения степеней извлечения и коэффициентов распределения видно, что сорбция азопроизводных фенолкарбоновых кислот зависит от гидрофобности азосоставляющей в реакции азосочетания и возрастает при переходе от кофейной к о-кумаровой кислоте.

Характеристики

Список файлов курсовой работы