Спосіб визначення золота і/або паладію у водних розчинах

1. Спосіб визначення золота і/або паладію у водних розчинах, що включає підкислення розчину і обробку його сорбентом на основі хімічно модифікованого силікагелю, який відрізняється тим, що як сорбент використовують силікагель з хімічно прищепленими групами N-(2-меркаптофеніл)- або N-(4-меркаптофеніл)-N'-пропілсечовини та про наявність у розчині шуканого металу судять за забарвленням використаного сорбенту. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що при вмісті у пробі розчину золота ³100мкг на 0,1г сор 3 днює процес аналізу та призводить до зростання енергозатрат. Найбільш близьким за призначенням та технічною сутністю до способу, що заявляється, є спосіб якісного визначення золота та інших благородних металів в складних за хімічним складом розчинах промислових та природних об'єктів, який включає обробку в динамічному режимі підкисленого розчину сорбентом на основі силікагелю, що містить прищепленні на поверхні N-пропіл-N'алілтіосечовинні групи (сорбент АПТСС), промивання сорбенту водою, а потім - буферним фосфатним розчином з рН=6,86, наступну обробку сорбенту з сорбованим металом 0,05%-ним спиртовим розчином тіокетону Міхлера (ТКМ) і подальше визначення мікрокількостей золота, паладію та платини за забарвленням комплексної сполуки, що утворилась на поверхні сорбенту [А.К. Трохимчук, Е.С. Яновська, Р.Ю. Дубінін “Сорбційноспектроскопічне виявлення мікрокількостей Аu (III), Pd (II) та Pt(IV)” Доповіді Національної академії наук України, 1996, №5, c.116-120]. Відомий спосіб призначений для якісного виявлення благородних металів у розчинах, що містять також кольорові метали та залізо. В процесі сорбції відбувається відокремлення благородних металів від іонів кольорових (окрім міді) металів та заліза навіть при 104-106-кратному їх надлишку, які на цьому сорбенті не сорбуються. Гранична межа виявлення металів у розчині становить 0,01мг/дм3. Недоліком даного способу є обмежене застосування його для аналізу розчинів промислових та природних об'єктів, що містять мідь, яка сорбується на АПТСС, створює на його поверхні забарвлені сполуки з ТКМ і, таким чином, заважає виявленню шуканого благородного металу. В той же час мідь майже завжди супроводжує золото та паладій у складі різноманітних сплавів, руд, інших об'єктах і тому попадає разом з ними у природні або промислові води. Корисна модель, що заявляється, вирішує задачу удосконалення сорбційного способу виявлення мікрокількостей золота і/або паладію в розчинах, що містять кольорові метали у більш високих концентраціях, шляхом спрощення процесу аналізу таких розчинів, особливо при наявності в них міді. Поставлену задачу вирішено сорбційним способом якісного визначення золота і/або паладію у водних розчинах, в якому, згідно з корисною моделлю, як сорбент використовують силікагель з хімічно прищепленими групами N-(2меркаптофеніл)або N-(4-меркаптофеніл)-N'пропілсечовини (сорбент МФПСС) та про наявність у розчині шуканого металу судять за забарвленням використаного сорбенту. На відміну від відомого способу при взаємодії в кислому середовищі золота І/або паладію з активними групами сорбенту, що пропонується, на його поверхні можуть утворюватися забарвлені сполуки. При вмісті у пробі розчину паладію ≥25мкг/0,1г сорбенту або золота ≥100мкг/0,1г сорбенту рекомендується вести сорбцію у статичних умовах до 41777 4 забарвлення сорбенту паладієм у жовто-бурі, або золотом - у сіро-чорні кольори, відповідно. Для значного пониження межі визначення сорбованого металу на поверхні МФПСС, а отже і в аналізованому розчині, сорбент з сорбованим на ньому металом додатково обробляють 0,05% водно-спиртовим розчином ТКМ при рН=1-3 і про наявність металу судять за забарвленням відпрацьованого сорбенту у малиновий колір. При цьому аналіз розчинів з вмістом Au і/або Pd у межах 5,0100мкг на 0,1г сорбенту проводять в умовах статичного режиму процесу сорбції, а при вмісті металів 0,15-5,0мкг на 0,1г сорбенту процес сорбції рекомендується вести у динамічному режимі. Сорбент МФПСС, що пропонується застосовувати для аналізу, одержують обробкою силікагелю продуктом взаємодії 2- або 4-амінотіофенолу і g(триетоксисилан)пропіл-ізоціанату з використанням відомих умов хімічного модифікування силікагелів похідними сечовини [Журнал неорганической химии, 2002, т.47, №3, с.404; Доповіді АН УССР, Сер Б, Геол., хім. та біол. науки, 1989, №11 с.48]. Нижче наведено приклади здійснення корисної моделі, що пропонується. Попередньо одержували два варіанти сорбенту хімічним модифікуванням силікагелю. За варіантом І, в круглодонну колбу, обладнану зворотним холодильником та механічною мішалкою, вносять 250см абсолютного толуолу додають 12,5см3 g-(триетоксисилан)пропілізоціанату (речовина А) та 5,4см3 2-амінотіофенолу (речовина Б) (мольне співвідношення А:Б=1:1,1) і перемішують протягом 30хв. До одержаного продукту реакції N-меркаптофеніл-N'-пропілсечовини додають, продовжуючи перемішування, 50г попередньо прожареного при 400°С силікагелю. Використовують реактив фірми Merck - силікагель фракції 0,160,2мм, з питомою поверхнею ~ 340м2/г і середнім діаметром пор 12нм. Синтез проводять за температури кипіння толуолу (100-110°С) протягом 6-8 годин. Отриманий модифікований силікагель переносять в апарат Сокслета, де промивають абсолютним толуолом протягом 12 годин, потім відділяють від толуольного розчину фільтруванням, переносять в круглодонну колбу і висушують у вакуумі водоструминного насосу на водяної бані (70-80°С). Отримують близько 50г силікагелю з хімічно прищепленими N-(2-меркаптофеніл)-N'пропілсечовинними групами, який має білий колір (сорбент МФПСС І). За варіантом II, процес одержання сорбенту ведуть як наведено вище, однак замість 2амінотіофенолу в синтезі застосовують 4амінотіофенол (речовина В) в кількості 4г (мольне співвідношення А:В=1:1,1). Отримують близько 50г силікагелю, хімічно модифікованого N-(4меркаптофеніл)-N'-пропілсечовинними групами, який має білий колір (сорбент МФПСС II). Одержані варіанти І і II модифікованого сорбенту МФПСС, застосовують для аналізу розчинів за прикладами 1-10 здійснення корисної моделі, що заявляється. Приклад 1 Готують розчини хлороводневої кислоти об'ємом 25см3, які містять по 50, 100, 200, 400, 600, 5 800, 1000мкг золота у кожному і додаванням певного об'єму 1М ПСІ чи 1М NaOH забезпечують у розчинах рН=2. До кожного розчину додають по 0,1г сорбенту МФПСС І і перемішують протягом 20хв, а потім відокремлюють використаний сорбент від кожного розчину фільтруванням і за забарвленням зразків у сіро-чорні кольори судять про наявність золота в аналізованих розчинах. Приклад 2 Готують водні розчини золотохлороводневої кислоти об'ємом 25см3, що містять по 2,5, 5, 10, 25, 50 і 100мкг золота у кожному. Процес сорбції ведуть як у прикладі 1, однак застосовують сорбент МФПСС II. Після закінчення процесу сорбції сорбент відокремлюють від кожного розчину декантацією і промивають дистильованою водою. До кожного зразка відпрацьованого сорбенту додають по 5см 0,05% водно-спиртового розчину ТKM, витримують при перемішуванні 2-3хв і оцінюють забарвлення зразків сорбенту. При наявності золота в аналізованому розчині сорбент забарвлюється у малиновий колір різних відтінків. Приклад 3 Готують водні розчини золотохлороводневої кислоти з концентрацією золота 0,001, 0,002, 0,003, 0,01, 0,04 і 0,1мкг/см3 і підкислюють кожен до рН=2. Процес сорбції ведуть у динамічному режимі, застосовуючи скляну колонку висотою 150мм та внутрішнім діаметром 50мм з закріпленою насадкою для автоматичних піпеток об'ємом 1см3. В колонку засипають 0,1г сорбенту МФПСС І і пропускають 50см3 аналізованого розчину, потім промивають шар сорбенту дистильованою водою і обробляють 0,05% водно-спиртовим розчином ТКМ. Після проведення процесу з кожним з розчинів про наявність чи відсутність золота в ньому судять за забарвленням верхнього шару сорбенту в колонці. Приклад 4 Готують 2 серії розчинів PdCl2 об'ємом 25см3, які містять по 12,5, 25, 50, 125, 250, 500мкг паладію у кожній серії і додають певний об'єм 1М ПСІ чи 1М NaOH, забезпечуючи рН=2. До кожного розчину додають по 0,1г модифікованого силікагелю сорбенту МФПСС І до 1 серії та МФПСС II до 2 серії. Далі процес сорбції ведуть, як описано в прикладі 1. Про наявність паладію в аналізованих розчинах свідчить забарвлення зразків відпрацьованого сорбенту. Приклад 5 Підготовку розчинів, процес сорбції і обробку зразків сорбенту розчином ТКМ ведуть, як описано у прикладі 2, але аналізують розчини PdCl2, що містять по 0,1, 0,2, 0,4, 1, 2, 4мкг/см3 паладію та використовують сорбент МФПСС II. Про наявність паладію в аналізованих розчинах свідчить забарвлення зразків відпрацьованого сорбенту. Приклад 6 Підготовку розчинів, процес сорбції у динамічних умовах і обробку зразків сорбенту розчином ТКМ ведуть, як у прикладі 3, однак аналізують розчини PdCl2, що містять по 0,001, 0,002, 0,003, 0,01, 0,04 і 0,1мкг/см3 паладію та використовують сорбент МФПСС II. Наявність паладію в аналізо 41777 6 ваному розчині спричиняє забарвлення верхнього шару сорбенту в колонці. Дані про основні умови та результати аналізу розчинів за прикладами №1-6 наведено у таблиці 1 і 2. Приклад 7 Готують як описано у прикладах 1 і 4 два розчини об'ємом 25см3, що містять по 250мкг Pd та Аu кожен. Аналіз розчинів ведуть як у прикладі 1, однак один розчин аналізують застосовуючи сорбент МФПСС І, а другий - сорбент МФПСС II. Відпрацьований сорбент МФПСС І забарвлюється сполуками паладію та золота у гірчичний колір з сірим відтінком, що свідчить про наявність обох металів у аналізованому розчині. Відпрацьований сорбент МФПСС II має теракотовий колір, що зумовлено забарвленням сорбованих сполук паладію, який таким чином можна виявити в аналізованому розчині в присутності золота, що не забарвлює даний варіант сорбенту. Приклад 8 Готують як описано у прикладах 1, 4 розчин, що містить по 0,02мкг/см3 золота і паладію. Аналіз розчину ведуть як у прикладі 3. Після обробки сорбенту розчином ТКМ його верхній шар забарвлюється у малиновий колір, що свідчить про присутність Pd та Аu в аналізованому розчині. Приклад 9 Готують розчин, як описано у прикладах 1, об'ємом 25см3, що містить 2,5мг міді та 50мкг золота. Аналіз розчину ведуть як у прикладі 1. Використаний сорбент набуває сірого забарвлення, що свідчить про наявність в аналізованому розчині золота, причому виявленню золота не заважає 50кратна кількість міді. Приклад 10 Готують розчин об'ємом 25см3, що містить по 5мг Мn, Мі, Zn, Co і Pb та 50мкг Pd. Аналіз розчину ведуть як у прикладі 4. Використаний сорбент набуває жовтого кольору, що дозволяє виявити в аналізованому розчині паладій, причому його визначенню не заважає велика кількість інших введених у розчин металів. Наведені у табл.1 і 2 результати аналізу розчинів за прикладами 1-6 свідчать про те, що пропонований спосіб дозволяє виявляти золото у розчинах з концентрацією, яка перевищує 4мкг/см, а паладій при його вмісті більш ніж 1мкг/см3 - за забарвленням відпрацьованого сорбенту без застосування барвника. Додаткова обробка тіокетоном Міхлера дозволяє при проведені сорбції в статичних умовах знизити межу визначення шуканих металів до 0,2мкг/см3, а в динамічних умовах сорбції знизити її ще на 2 порядка. У прикладі 7 показано, що застосовуючи варіант сорбенту МФПСС II, можна виявляти паладій у присутності золота, а в разі застосування сорбенту МФПСС І він забарвлюється у колір, зумовлений присутністю у розчині обох металів. Приклади 9 і 10 підтверджують, що мідь не заважає визначенню золота, оскільки не утворює з пропонованим сорбентом забарвлених сполук, а Мn, Ni, Zn, Co і Pb, не зважаючи на великі значення вмісту цих металів у аналізованому розчині, не заважають виявленню паладію. 7 41777 Таким чином, спосіб, що заявляється, дозволяє спростити аналіз розчинів, що містять ≥4мкг/см3 золота і ≥1мкг/см3 паладію тому, що не потребує в цих умовах застосування барвників. 8 Важливою перевагою пропонованого сорбенту є також можливість визначення золота у присутності міді. Таблиця 1 Приклад Об’єм розчину, 3 № см 1 25 2 3 25 Концентрація Au, 3 мкг/см 2 4 8 16 24 32 40 0,1 0,2 0,4 1 2 4 0,001 0,002 0,003 0,01 0,02 0,1 50 Вміст Au у розчині на 0,1г сор- Сорбент Забарвлення відпрацьованого бенту, мкг сорбенту 50 МФПСС I Немає 100 і Слабо-сіре 200 Світлосіре 400 Сіре 600 Насичено-сіре 800 Темно-сіре 1000 Чорно-сіре 2,5 МФПСС Немає II 5 з ТКМ Малиново-жовте 10 Світло-малинове 25 Малинове 50 Насичено-малинове 100 Темно-малинове 0,05 МФПСС I Немає 0,10 з ТКМ Малиновий колір 0,15 верхнього шару сорбенту 0,5 “-“ 1 “-“ 5 “-“ Таблиця 2 Приклад Об'єм розчину, 3 № см 4 25 25 5 6 25 50 Концентрація Pd, 3 мкг/см 0,5 1 3 5 10 20 0,5 1 2 5 10 20 0,1 0,2 0,4 1 2 4 0,001 0,002 0,003 0,01 0,02 0,1 Комп’ютерна верстка А. Рябко Вміст Pd у розчині на 0,1г сор- Сорбент Забарвлення відпрацьованого бенту, мкг сорбенту 12,5 МФПСС I Немає 25 Світло-жовте 50 Жовте 125 Насичено-жовте 250 Гірчичне 500 Гірчично-оранжеве 12,5 Немає 25 МФПСС Жовте ІІ 50 Оранжеве 125 Насичено-оранжеве 250 Теракотове 500 Червоно-коричневе 2,5 МФПСС немає II 5 з ТКМ Малиново-жовте 10 Світло-малинове 25 Малинове 50 Насичено-малинове 100 Темно-малинове 0,05 МФПСС I Немає 0,10 з ТКМ Малиновий колір 0,15 верхнього шару сорбенту 0,5 “-“ 2 “-“ 5 “-“ Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601