選擇性地吸附痕量元素
同修 / 2022-07-05
6.8.1.1選擇性地吸附痕量元素
使痕量元素吸附在離子交換劑的小柱上而讓主要組分元素不被吸附地通過交換柱，在這樣的條件下來進(jìn)行痕量元素的預(yù)濃集和分離是最方便的。當(dāng)痕量元素的分配系數(shù)很大而主要成份元素的分配系數(shù)接近于零時，這樣做是可能的。用陽離子交換劑使痕量元素與轉(zhuǎn)變成中性或陰離子絡(luò)合物的大量其他金屬分離，或用陰離子交換劑在以陽離子形式存在的大量其他金屬離子存在下吸附轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的陰離子絡(luò)合物的痕量元素，是這種做法的典型例子。在這種條件下，色譜柱起著一種選擇性過濾器的作用，它只吸附痕量離子，主要組分則不受影響地進(jìn)入流出液中。因此可以利用小的色譜柱，離子交換劑的用量也可以比樣品中所存在的離子的總毫克當(dāng)量數(shù)少得多。
保留在柱上的痕量元素可以用小體積的強(qiáng)力的洗脫劑洗脫，把它們回收成一個組，也可以選擇一種或幾種洗脫劑使它們分離成各個單獨組分。
從理論上說，當(dāng)基體就是純?nèi)軇?例如水)時，情況最簡單。這時離子交換劑對于被保留的離子不必有特別高的選擇性，只要有高的交換容量和交換速度就夠了。因此，強(qiáng)酸性陽離子交換劑和強(qiáng)堿性陰離子交換劑常被用來從稀的水溶液中吸附離子。在稀溶液中，幾乎每一種離子都有高的分配系數(shù)，能被定量地吸附在離子交換柱上。
Potter和Moresby曾用這種方法測定過蒸餾 水 中的銅離子和鐵離子。在H+型的磺酸型陽離子交換劑上將它們濃集100～1000倍后，用分光光度法測定流出液中的這些離子。類似的方法曾用來測定天然水中的痕量鉛和銅、銀和釩。釩是用中子活化分析法測定的。
從一升樣品中將鈾預(yù)濃集到陰離子交換劑(SCN型)上，然后用中子輻照樹脂并用緩發(fā)中子計數(shù)法(s測量，測定了天然水中少至0.04微克/升的鈾。在pH=10時將As、Cd和Zn預(yù)濃集在陰離子交換劑上，然后用中子輻照，用Ge(Li)能譜儀測量，測定了河水中毫微克/毫升級的As、Cu和Zn。
預(yù)濃集步驟常常可以和分離步驟結(jié)合起來，用以分離掉那些可能會影響以后的測定的元素。使元素以氯化物、溴化物、硝酸鹽或硫氰酸鹽絡(luò)合物的形式預(yù)濃集在強(qiáng)堿性陰離子交換劑上，然后再將它們選擇性地洗脫下來，用此法曾測定過天然水中毫微克/毫升級的鈷、鎘、釷、鉛、鎘、銅和鉛、鋅和銅。洗脫的元素用分光光度法或原子吸收光譜法測定。用類似的方法曾經(jīng)測定過鉻酸鹽。方法是先使溶液自下而上地通過交換柱，讓鉻酸根首先吸附在陰離子交換劑上，然后用經(jīng)酸化的還原劑溶液將它洗脫。
曾從河水樣品中將La、Sm、Eu、Dy、Mn、Cu和Zn等離子預(yù)濃集在NH4+型的Chelex 100樹脂上，然后用反應(yīng)堆的中子輻照樹脂，用1M的Na2CO3和2M的HNO3溶液分別 將稀土和過渡金屬離子洗脫，進(jìn)一步用Ge(Li)能譜儀 測 定。類似的方法曾用來測定溪水中的Zn和Cu[065。
使As、Co、Mn、Zn、Cd和Hg從經(jīng)中子輻照過的淡水樣品中吸附到鹽酸介質(zhì)中的陰離子交換劑上，再用階式洗脫法分離，最后用NaI(TI)能譜儀測定。檢測極限為0.1～0.001毫微克/毫升。曾測定過天然水樣中亞毫微克/毫升級的As、Sb和W。經(jīng)中子輻照后，使離子吸著在酸性氧化鋁柱上，然后用Ge(Li)能譜儀測量柱上的放射性核素。
痕量元素的離子交換預(yù)濃集也被廣泛用于放射化學(xué)分析。曾經(jīng)測定過雨水、地表水和融雪中起源于放射性落下灰的放射性艷一137和放射性鋰-89、腮-90。先將它們吸附在H+型的Dowex 50W樹脂上，然后用乙醇酸銨的緩沖溶液洗脫分離。Dowex 50W和Dowex 1交換劑也曾用于放射性核素13N和16F的快速測定，它們是在核反應(yīng)堆冷卻系統(tǒng)的水中發(fā)生了核反應(yīng)而產(chǎn)生的。測定過海水中的Cs。將10升樣品中的放射性13Cs吸附在六氰鉆(Ⅱ)鐵(Ⅱ)的小柱上，用NaI(TI)或Ge(Li)能譜儀直接測量留在柱上的放射性核素。檢測極限為0.皮居/升。
在適當(dāng)?shù)臈l件下，離子交換劑也可用來測定大氣污染物。發(fā)展了一種測定大氣氟化物的方法。做法是使取得的空氣樣品通過陰離子交換劑，然后用0.5%的氯化鈉水溶液洗脫被交換劑吸附的氟離子，用分光光度法測定。用這種方法可以測定濃度為1～30毫微克/毫升的大氣氟化物。
在大量基體離子存在下用離子交換劑吸附痕量元素比之從稀溶液中預(yù)濃集離子的任務(wù)更加復(fù)雜。在這種情況下，離子交換劑必須對痕量離子有很高的選擇性而同時對基體離子有很低的選擇性。螯合樹脂被廣泛用于這種目的。
曾用DowexA-1樹脂從海水中分離出微克量級的Zn、Cu、Ni、Co和Cd。用2M HC1洗脫后用原子吸收光譜法測定。類似的方法曾被用來測定工業(yè)廢水中的痕量Cu、Pb、Zn、Cd、Ni和Fe。Dowex A-1樹脂也曾被用來吸附海水中的V和Mo。用2M氨溶液洗脫后用光度法測定。但是最近的研究指·出，當(dāng)用這類樹脂從海水中預(yù)濃集Zn、Cd、Pb、Cu時，分離是不定量的。這可能是由于形成了金屬螯合物，也可能是由于離子吸附在膠體顆粒的表面上或其他原因。在破壞了有機(jī)物質(zhì)后，完全分離就變得容易實現(xiàn)了。
最近發(fā)表的一些文章，對于把痕量元素離析在螯合樹脂上然后用原子吸收光譜或中子活化分析測定的做法，作了一些方法上的改進(jìn)。曾用螯合樹脂將Mn、Fe、Zn、AI、Ti、Ca、co,、Cu、Ag、Ta、Bi、Ea、Sr,Ca和Mg等元素從18～19%的氧化的溶液中分離出來。用類似的方法測定了氯化鋰溶液中的CaMn, Ca、 Al、 Mg、Ag和Fe。
測定了Mo和W中的痕量雜質(zhì)(Ni、Co、Cu、Fe和Zn)。將基體金屬轉(zhuǎn)變成氟化物絡(luò)合物，使雜質(zhì)金屬離子吸附在磺酸型陽離子交換劑上。用HCl將痕量雜質(zhì)洗脫，再在陰離子交換劑上用階式洗脫技術(shù)使痕量雜質(zhì)分離，用分光光度法和溶出伏安法進(jìn)行測定。在一分0.5克的樣品中進(jìn)行測定時，檢出極限為0.5～5 ppm。
某些金屬的氯化物絡(luò)合物對于強(qiáng)堿性陰離子交換劑有強(qiáng)的親和力，這一事實已被用于測定海水中的Au、TI、Bi和Cd。將多達(dá)250升海水用鹽酸輕度酸化后，讓它流過CI-型的Amberlite[RA-400交換柱(13.2厘米×0.5厘米2)。將交換劑洗滌、灼燒后，用化學(xué)光譜法分析殘渣。這個步驟的富集因子高達(dá)2×10。用類似的方法測定了海水和海底淤泥中的。通常被當(dāng)作廢水丟棄的漂洗液中的痕量金已加以回收，使金吸附在縮合型的CI-型弱堿性陰離子交換劑上。此時，金已被部分地還原，因此只能通過灼燒樹脂來加以回收。同樣地，當(dāng)用CI-型強(qiáng) 堿性陰離子交換劑來分離痕量金或其他貴金屬時或者當(dāng)測定銅中的痕量金時，要定量地洗脫金也是不切實際的，也必須灼燒樹脂。用中子活化分析法測定礦物中的金時，使5克礦樣中的金吸附在接近化學(xué)計量數(shù)量的CI型AV-17陰離子交換柱上。這樣能提高放射化學(xué)純度但不會犧牲金的高回收率(90～98%)。利用閃爍譜儀測量放射性可以測定少至10-8%的金。
![硝酸銅標(biāo)準(zhǔn)溶液 c[Cu(NO3)2]= 0.01000 mol/L價格](images/202207/thumb_img/1653_thumb_G_1658537651764.jpg)
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