420

Радиохимия, 2019, т. 61, N 5, c. 420-422

Определение Th(IV) в природных водах после концентрирования

хелатообразующим сорбентом

^a Бакинский государственный университет, AZ1148, Баку, ул. Акад. З. Халилова, д. 23;

*e-mail: fidan_chem@rambler.ru

Получена 17.10.2018, после доработки 19.11.2018, принята к публикации 20.11.2018

УДК 543.42:546.791

Модификацией сополимера малеинового ангидрида со стиролом аминами были синтезированы

хелатообразующие сорбенты, содержащий фрагмент норсульфазола и сульфадимезина. Были исследо-

ваны условия сорбции Th(IV) с этими сорбентами. Максимальная сорбция наблюдается при pH 5. Так-

же было исследовано влияние различных кислот на десорбцию Th(IV) из сорбентов. Разработанная ме-

тодика была применена для определения Th(IV) в воде путем концентрирования.

Ключевые слова: сорбент, концентрирование, торий(IV), вода.

DOI: 10.1134/S0033831119050101

Для определения Th(IV) чаще всего используют

2,2',3,4-Тетрагидрокси-3'-сульфо-5'-хлоразобен-

флотационно-фотометрический [1, 2] и электрохими-

зол получали азосочетанием диазотированного ами-

ческие методы [3]. Однако в первом из них требуют-

на с пирогаллолом в слабокислой среде по методике

ся большие объемы органических экстрагентов, а во

[12].

втором, как правило, открытой ртути, что не удовле-

В качестве твердой фазы использовали сорбенты,

творяет возросшим требованиям к экологической

содержащие фрагменты норсульфазола (С1) и суль-

безопасности анализа. Другие методы определения

фадимезина (С2). Сорбенты синтезировали по мето-

Th(IV) - нейтронно-активационный и масс-спектро-

дике [13]. Для применения в анализе гранулы сор-

метрия с индуктивно связанной плазмой - использу-

бента растирали в агатовой ступке и просеивали че-

ют редко из-за высокой стоимости анализа [4-6].

рез сито (0.14 мм).

В последние времена представляют большой ин-

Аппаратура. Кислотность раствора контролиро-

терес комбинированные методы, сочетающие в од-

вали стеклянным электродом на рН-метре PHS-25.

ном приеме тестирование на присутствие Th(IV) по

Оптическую плотность измеряли на фотоколоримет-

образованию окрашенных соединений и их концен-

ре КФК 2 (l = 1 cм).

трирование на различных сорбентах. С этой целью

широко применяют сорбционно-фотометрические

Методика эксперимента. Сорбцию изучали в

статических условиях. В градуированную пробирку

методы, особенно с использованием полимерных

хелатных сорбентов (ПХС) [7-10].

с притертой пробкой вводили раствор Th, добавляли

аммиачно-ацетатный буферный раствор для созда-

В развитие этих работ предложена новая избира-

ния необходимой кислотности до объема 20 мл. Вно-

тельная, экспрессная и простая методика сорбцион-

сили 0.05 г сорбента, пробирку закрывали пробкой и

но-спектрофотометрического определения микроко-

оставляли на 3.0 ч, затем раствор декантировали.

личеств Th(IV) в воде. Методика основана на пред-

Разработанная схема предусматривает использо-

варительном концентрировании Th(IV) из объекта с

применением полимерных хелатных сорбентов, со-

вание различных методов конечного определения

держащих фрагменты норсульфазола (С1) и сульфа-

Th(IV). Авторы применили спектрофотометриче-

ский метод. Концентрацию Th(IV) рассчитывали с

димезина (С2).

использованием градуировочного графика, получен-

Экспериментальная часть

ные результаты обрабатывали статистически [14].

Растворы и реагенты. Использованы реактивы

Результаты и обсуждение

квалификации х.ч. Раствор Th(IV) (10^-2 моль/л) гото-

Влияние рН на сорбцию. Влияние pH на кон-

вили растворением в дистиллированной воде точной

центрирование Th(IV) с хелатообразующим сорбен-

навески Th(NO₃)₄·4H₂O (х.ч.) [11]. Рабочие растворы

том изучено в диапазоне pH 1-10. Количественное

получали разбавлением исходного. Необходимые

извлечение достигается при рН 5. В водной среде

значения рН поддерживали растворами НСl, NaOH

гидролиз ионов Th уменьшается при увеличении

и аммиачно-ацетатными буферными растворами.

ионной силы раствора (≥0.05) [14].

Для поддержания постоянной ионной силы исполь-

зовали раствор KCl.

Сорбционную способность сорбента исследовали

Определение Th(IV) в природных водах после концентрирования хелатообразующим сорбентом

421

Таблица 1. Влияние рН водной среды на сорбцию

Th(IV)

CE, мг/г

С1

С2

С1

С2

160

141

300

354

226

196

255

315

325

250

231

267

449

306

201

238

580

387

166

222

Рис. 1. Влияние кислотности среды на сорбцию Th(IV). 1 - С1,

Таблица 2. Влияние ионной силы раствора на сорбцию

2 - С2; m_сорб= 50 мг, V_р-ра = 20 мл; то же на рис. 2, 3.

Th(IV) (m_сорб = 30 мг, V_р-ра = 20 мл, pH 5)

CE, мг/г

μ, моль/л

С1

С2

С1

С2

0.2

580

387

1.0

451

240

0.4

580

386

1.2

290

210

0.6

580

319

1.4

267

184

0.8

580

270

Таблица 3. Влияние концентрации кислот на десорбцию

Th(IV) (m_сорб = 50 мг, V_р-ра = 60 мл, время контакта 3 ч)

Концентрация,

Объем,

Степень десорбции, %

Кислота

моль/л

мл

С1

С2

0.5

Рис. 2. Влияние ионной силы раствора на сорбцию Th(IV)

HCl

1.5

(pH 5).

2.0

0.5

HClО₄

1.0

2.0

0.5

HNО₃

1.0

2.0

0.5

H₂SО₄

1.5

2.0

растворов, содержащих 0.1-1.4 моль/л KCl. Полу-

ченные данные представлены на рис. 2 и в табл. 2.

Видно значительное уменьшение сорбции металла

Рис.

3. Изотерма сорбции Th(IV) полученным сорбентом

из растворов KCl с концентрацией более 1.0 (с С1) и

(pH 5).

0.6 моль/л (с С2).

Влияние концентрации Th(IV). С увеличением

в статических условиях. К 50 мг сорбента прибавля-

концентрации Th(IV) в растворе увеличивается его

ли 2 мл раствора 10^-2 моль/л Th(NO₃)₄ и оставляли в

сорбция и при концентрации 6·10^-3 моль/л становит-

буферной среде при pH 1-8. Смесь отфильтровыва-

ся максимальной (pH 5, С_T4+ = 8·10^-3 моль/л, V_р-ра =

ли и измеряли оптическую плотность при λ =

20 мл, m_сорб = 0.05 г, статическая емкость 580 мг/г

490 нм. Количество оставшегося металла в растворе

для С1 и 387 мг/г для С2) (рис. 3).

находили на основе кривой зависимости оптической

Исследована возможность и определены усло-

плотности от концентрации и рассчитывали количе-

вия десорбции Th(IV) разными минеральными ки-

ство сорбированных ионов Th(IV). Полученные ре-

слотами (HClО₄, H₂SО₄, HNО₃, HCl) после концен-

зультаты при различных значениях рН приведены на

трирования на предлагаемом сорбенте (табл. 3). Из

рис. 1 и в табл. 1. Все дальнейшие исследования

табл. 3 видно, что Th(IV) количественно десорби-

проводили при pH 5.

руется 2 моль/л HCl. При контакте сорбента с рас-

Влияние ионной силы раствора изучено фото-

творами сильных кислот химического разрушения

метрическим методом. Торий(IV) сорбировали из

не происходит. Возможно многократное использо-

422

Ф. Н. Бахманова и др.

вание регенерированного сорбента для концентри-

джанской Республики (грант N EIF-KETPL-2-2015-1

рования.

(25)-56/19/4).

После определения оптимальных условий кон-

Список литературы

центрирования разработанный метод успешно

применен для определения микроколичеств Th(IV)

[1] Khan M. H., Muhammad H., Bukhari S. M. H., Akbar A. //

в воде, изъятой из скважины Балаханынского неф-

J. Radioanal. Nucl. Chem. 2014. Vol. 301, N 3. P. 703-709.

[2] Shiri S., Delpisheh A., Haeri A. et al. // Anal. Chem. Insights.

тегазодобывающего департамента (Азербайджан) с

2011. Vol. 6. P. 1-6.

предварительным концентрированием. 30 мл от-

[3] Tzortzis M., Tsertos H. // J. Environ. Radioact. 2004. Vol. 77,

фильтрованной анализируемой пробы доводили до

N 3. P. 325-338.

нужного значения pH добавлением HNO₃и оставля-

[4] Deb S. B., Saxena M. K., Nagar B. K., Ramakumar K. L. // At.

ли на 3 часа в круглодонной колбе со 100 мг сорбен-

Spectrosc. 2008, Vol. 29, N 2. P. 39-44.

[5] Hou X., Roos P. // Anal. Chim. Acta. 2008. Vol. 608. P. 105-

та. Сорбированные ионы металлов элюировали 5 мл

139.

2 моль/л HCl. Концентрацию Th(IV) в элюате опре-

[6] Ticianelli R. B., Figueiredo A. M. G., Zahn G. S. et al. // 2011

деляли фотометрическим методом. Расчет проводи-

Int. Nuclear Atlantic Conf. INAC 2011. Belo Horizonte (MG,

ли в предположении 100%-ного извлечения Th(IV).

Brazil), Oct. 24-28, 2011.

[7] Магеррамов А. М., Гаджиева С. Р., Бахманова Ф. Н. и

Получены следующие результаты (λ = 490 нм, l =

др. // ЖАХ. 2011. Т. 66, N 5. C. 480-483.

1 см, p = 0.95, n = 5). Определено предлагаемым ме-

[8] Басаргин Н. Н., Магеррамов А. М., Гаджиева С. Р. и др. //

тодом, ¯ ± t_Ps/n^1/2, мг/л: 103.4 ± 0.6. Определено ме-

ЖАХ. 2013. Т. 68, N 2. C. 136-139.

тодом α-спектрометрии (Alpha Analyst, Canberra),

[9] Гаджиева С. Р., Бахманова Ф. Н., Алирзаева Э. Н. и др. //

мг/л: 103.8 ± 1.6.

Радиохимия. 2018. T. 60, N 2. C. 175-179.

[10] Магеррамов А. М., Алева Р. А., Алиева З. М. и др. // Завод.

Таким образом, нами продемонстрирована воз-

лаб. Диагностика матер. 2018. Т. 84, N 3. C. 21-24.

можность использования матрицы сополимера ма-

[11] Коростелев П. П. Приготовление растворов для химико-

аналитических работ. М.: Наука, 1964. 261 с.

леинового ангидрида со стиролом, модифицирован-

[12] Нагиев Х. Д. Закономерности образования и аналитиче-

ной норсульфазолом и сульфадимезином, для сорб-

ское применение разнолигандных комплексов азосоеди-

ционно-фотометрического определения Th(IV). Сор-

нений на основе пирогаллола и триарилметановых краси-

бент, примененный для определения микроколи-

телей: Дис

д.х.н. Баку, 2011. 429 с.

честв Th(IV), обладает более высокими сорбционны-

[13] Алиева Р. А., Чырагов Ф. М., Гамидов С. З. // Kim. Probl.

2006. N 4. C. 161-163.

ми свойствами по сравнению с известными в литера-

[14] Булатов М. И., Калинкин И. П. Практическое руководство

туре. Его можно повторно использовать после реге-

по фотометрическим и спектрофотометрическим методом

нерации.

анализа. Л.: Химия, 1972. 407 с.

[15] Назаренко В. А., Антонович В. П., Навская Е. М. Гидро-

Работа выполнена при финансовой поддержке

лиз ионов металлов в разбавленных растворах. М.: Атом-

Фонда развития науки при Президенте Азербай-

издат, 1979. 192 с.