ЖУРНАЛ АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ, 2007, том 62, № 7, с. 679-695
= ОБЗОРЫ
УДК 543.05:543.42:546.9
СОРБЦИОННОЕ КОНЦЕНТРИРОВАНИЕ В КОМБИНИРОВАННЫХ МЕТОДАХ ОПРЕДЕЛЕНИЯ БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ
© 2007 г. О. Б. Моходоева, Г. В. Мясоедова, И. В. Кубракова
Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской академии наук 119991 ГСП-1, Москва, В-334, ул. Косыгина, 19 Поступила в редакцию 04.07.2006 г.
Обзор комбинированных методов определения благородных металлов с использованием сорбцион-ного концентрирования комплексообразующими, анионообменными и другими сорбентами. Рассмотрены характеристики сорбентов, способы выполнения сорбционного концентрирования и способы подготовки концентрата к определению. Обсуждены особенности инструментальных методов определения благородных металлов при анализе различных объектов. Приведены примеры использования сорбционного концентрирования в комбинированных методах определения благородных металлов по публикациям за период 1996-2005 гг.
В связи с растущим потреблением благородных металлов (БМ) в промышленности, технологии и медицине актуальна разработка эффективных методов их определения [1-3]. Наиболее трудной задачей является определение ультрамалых содержаний БМ при оценке месторождений и переработке вторичного сырья, при контроле загрязнений окружающей среды, анализе биологических и других материалов [4-8]. В настоящее время для инструментального определения БМ широко применяют атомно-абсорбционный метод с электротермической или пламенной атоми-зацией (ЭТААС и ПААС), масс-спектрометриче-ский и атомно-эмиссионный методы с индуктивно-связанной плазмой (МС-ИСП и АЭС-ИСП), используют также рентгенофлуоресцентный (РФА), нейтронно-активационный (НАА) и другие методы определения [9-13]. Несмотря на высокую чувствительность современных методов прямое определение БМ в реальных образцах затруднено вследствие низких содержаний БМ в анализируемых объектах и мешающего влияния матричных компонентов. Для повышения надежности определения БМ необходимо отделение основной массы макрокомпонентов, что достигается предварительным концентрированием БМ. Концентрирование позволяет снизить пределы обнаружения БМ, унифицировать схемы анализа объектов различной природы и существенно упростить подготовку образцов сравнения [14-17].
Для концентрирования БМ применяют различные способы: пробирную плавку, осаждение и соосаждение, экстракционные и сорбционные методы и др. [1, 3]. В последнее время широко применяют сорбционное концентрирование с использованием комплексообразующих и анионо-
обменных сорбентов [1, 18-20]. Сорбция комплексообразующими сорбентами, обладающими селективными свойствами по отношению к золоту и платиновым металлам в кислых растворах, является наиболее эффективным способом для концентрирования БМ из растворов сложного состава [21-24].
Сорбционное концентрирование обычно выполняют после переведения анализируемого образца в раствор. Выбор способа растворения образца зависит от природы определяемых элементов и форм их нахождения, матричного состава пробы и других факторов [3, 25]. В некоторых случаях при анализе образцов большой массы вначале пробу сплавляют с коллектором, например, проводят плавку на никелевый штейн, растворяют полученный сплав в кислотах и затем сорбируют БМ [26, 27]. Часто перед растворением образцов в смеси минеральных кислот проводят щелочное сплавление [28-30] или предварительно озоляют пробы [31-34]. В настоящее время все большее применение находят методы кислотного растворения анализируемых образцов при повышенных давлении и температуре в специальных сосудах [35-37], в том числе под действием микроволнового излучения [38-41]. Разложение азотной кислотой особенно актуально при анализе объектов с высоким содержанием органического вещества, например, платиносо-держащих углей, биологических материалов и лекарственных препаратов [10, 42].
При использовании сорбционного концентрирования в комбинированных методах определения БМ необходимо выбрать сорбент, обеспечивающий избирательное извлечение БМ, и условия проведения концентрирования с учетом
способа переведения пробы в раствор, а также с учетом требований последующего инструментального определения.
В настоящем обзоре рассмотрены комплексо-образующие, анионообменные и некоторые другие сорбенты, используемые для концентрирования БМ, различные способы выполнения и условия сорбционного концентрирования, а также способы подготовки концентрата к определению. Обсуждены особенности инструментальных методов определения БМ и приведены примеры использования сорбционного концентрирования в комбинированных методах определения БМ в сочетании с ЭТААС, ПААС, АЭС-ИСП, МС-ИСП по публикациям за период 1996-2005 гг.
СОРБЕНТЫ И СПОСОБЫ ВЫПОЛНЕНИЯ
СОРБЦИОННОГО КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ
Для сорбционного концентрирования БМ при определении инструментальными методами применяют сорбенты разных типов: комплексообра-зующие, ионообменные сорбенты, угли и др. Выбор сорбента для конкретной задачи зависит от природы и массы анализируемого образца и от метода последующего определения [24]. Основные характеристики сорбентов - сорбционная емкость, селективность извлечения в присутствии макрокомпонентов, кинетические свойства позволяют оценить возможность использования рекомендуемых сорбентов для концентрирования БМ. Однако необходимо также учитывать факторы, влияющие на эффективность использования сорбентов в конкретных условиях: концентрацию кислоты или рН раствора, время контакта или скорость пропускания раствора и др. [1, 43]. Ниже рассмотрены наиболее широко используемые сорбенты для концентрирования БМ и способы выполнения сорбционного концентрирования.
Сорбенты для концентрирования благородных металлов. Наибольшее применение нашли сорбенты с анионообменными и комплексообра-зующими группами, различающиеся механизмом взаимодействия с комплексными ионами платиновых металлов в растворах. При использовании анионообменных сорбентов сорбция БМ из солянокислых растворов осуществляется преимущественно по ионообменному механизму, сорбция комплексообразующими сорбентами сопровождается комплексообразованием БМ с функциональными группами сорбентов [44].
Анионообменные сорбенты. Сорбция анионообменными сорбентами основана на способности анионных хлорокомплексов БМ, присутствующих в растворе, взаимодействовать с функциональными группами сорбентов за счет образования ион-
ных ассоцпатов [45]. Анионообменные сорбенты представляют собой органические полимеры или неорганические матрицы с функциональными группами алифатических или ароматических аминов различной степени основности [46-50]. Для концентрирования БМ наиболее широкое применение нашли сильноосновные анионообменники, содержащие четвертичный атом азота в функциональных группах, например, Dowex 1-X8, AG 1-X8 и др. [35, 41, 51-55]. Используют также средне-основные и слабоосновные анионообменные сорбенты с группами первичных и вторичных аминов, например, Amberlite IRA 93, АН-31, Duolite S 37 и др. [56-61]. В последнее время все больше применяют сорбенты с нековалентным закреплением на твердом носителе реагентов с анионообменными свойствами. В качестве реагентов используют главным образом соединения с группами четвертичных аммониевых оснований, например, Aliquat 336 (смесь триоктил- и тридецил-метиламмония хлоридов), Septonex (Й(1-карб-этоксипентадецил)триметиламмония бромид) и др. [62, 63].
Обычно анионообменные сорбенты используют при извлечении БМ из растворов с высокой концентрацией соляной кислоты. Большинство неблагородных металлов в этих условиях не образуют анионных комплексов и не сорбируются или сорбируются незначительно. В ряде работ отмечается, что при сорбции БМ анионообменника-ми наряду с ионообменным взаимодействием возможно образование комплексов платиновых металлов с азотом в фазе сорбента [21, 43, 44]. Вероятно, этим обусловлена сорбция некоторых БМ анионообменными сорбентами из азотнокислых растворов [64].
Следует отметить, что в присутствии больших концентраций макрокомпонентов селективность сорбции анионообменными сорбентами часто бывает недостаточной. Для повышения селективности в раствор добавляют маскирующие реагенты, которые образуют с неблагородными металлами положительно или нейтрально заряженные комплексы и не влияют на состояние анионных хлорокомплексов БМ, например, сульфосалици-ловую кислоту, ЭДТА, ксиленоловый оранжевый и др. [51, 65].
Комплексообразующие сорбенты. Сорбция комплексообразующими сорбентами осуществляется, главным образом, за счет комплексообразова-ния БМ с функциональными группами сорбентов [21]. Как известно, БМ способны образовывать в сильнокислых растворах с азот-, азотсеросодержа-щими и другими лигандами комплексы более устойчивые по сравнению с другими металлами. Это обеспечивает высокую селективность концентрирования БМ сорбентами, содержащими аналогичные группы [66, 67]. Комплексообразу-
ющие сорбенты представляют собой полимерные или минеральные матрицы с химически или нековалентно закрепленными функциональными группами [23]. Избирательность сорбентов зависит от природы и состояния функциональных групп в растворе. Сорбционная емкость, кинетические характеристики, механическая и химическая устойчивость определяются в основном свойствами матрицы, а также формой сорбентов (порошки, гранулы, волокна и т.д.). Большое влияние на сорбционные свойства и селективность сорбентов оказывают способы синтеза [24, 43]. Наиболее распространенным способом химического закрепления комплексообразующих групп является способ полимераналогичных превращений с использованием различных матриц: полистирола и его сополимеров с дивинилбензолом, по-лиглицидилметакрилата, поливинилового спирта, поливинилпиридина, целлюлозы и др. [22, 68-71]. Для получения сорбентов с нековалентным закреплением органических реагентов используют силикагель, полимерные матрицы, пенополиуретаны и др. [20, 23, 72, 73]. При этом реагент удерживается на поверхности носителя за счет ионообменного взаимодействия или физической адсорбции и образования, например, водородных ил
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.