Лекція Хімія гідросфери Укладачі: к ф. м н., Кузишин Ольга Василівна к ф. м н., Базюк Лілія Володимирівна
жүктеу/скачать 0.58 Mb.
|
| До другої групи належать методи концентрування, які ґрунтуються на екстракції, сорбції, співосадженні або електрохімічному виділенні мікрокомпонентів без зміни загального об’єму проби води. Ці методи дозволяють не тільки концентрувати мікро-компоненти, але також відокремлювати їх від матриці та речовин, що заважають аналізу, тому вони є більш ефективними в порівнянні з випарюванням або виморожуванням.
Рис. 2. Установка для виморожування води Екстракційне концентрування полягає в тому, що певний об’єм природної води (Vвод) енергійно збовтують у ділильній лійці з меншим об’ємом органічного розчинника (Vорг.), який практично не змішується з водою, до встановлення рівноваги. Звичайно для цього потрібно не більше 3-5 хв. Мікрокомпоненти у вигляді органічних сполук або комплексів йонів металів, які у неводному розчиннику розчиняються краще, ніж у воді, переходять в органічну фазу. Розподіл компонента А між двома фазами описується коефіцієнтом розподілу: , де [А]орг. і [А]вод. – рівноважні концентрації А в органічній та водній фазі відповідно. Якщо мікрокомпонент міститься у водному розчині або в органічній фазі в різних молекулярних чи йонних формах (наприклад, оцтова кислота у водному розчині міститься в формі НАс та Ас–, а у неводному – у вигляді димерів (НАс)2 та мономерів НАс, то [А]орг. та [А]вод. дорівнюють сумі всіх форм у кожній із фаз. Повноту екстракції з практичної точки зору зручніше характеризувати через ступінь екстракції R (фактор вилучення), %: , де СА – загальна концентрація компонента А у водній фазі до екстракції. Величини D та R пов’язані між собою рівняннями: Співвідношення об’ємів водної та органічної фаз при практично повній екстракції дорівнює кратності концентрування. Ступінь екстракції залежить не тільки від значення коефіцієнта розподілу, але також від співвідношення об’ємів водної та органічної фаз. Ця залежність показана на рис. 3, з якого видно, що при одноразовій екстракції > 99%-го вилучення речовини в органічну фазу при кратності концентрування <10 можна досягти лише в системах, у яких коефіцієнт розподілу D>1000. При менших значеннях D або при збільшенні співвідношення Vвод./Vорг. значна кількість речовини, що розподіляється, залишається у водній фазі. Рис. 3. Залежність ступеня екстракції R, від кратності концентрування Vвод./Vорг. і коефіцієнта розподілу D. У багатьох випадках для концентрування не вдається знайти екстракційних систем з високими значеннями D. У такому разі для практично повного вилучення речовини слід використовувати багаторазову екстракцію. Розрахунок кількості екстракцій n, необхідних для практично повною вилучення, можна провести за формулою: де СА – загальна концентрація речовини А у пробі води до екстракції; [А]вод. – рівноважна концентрація у водній фазі після екстракції; r = Vвод./Vорг. Для 99%-ї екстракції ця формула набирає вигляду: n = lg100 / lg(D·r + 1) Багаторазову екстракцію можна замінити методом екстракційної хроматографії, тобто екстракцією в динамічних умовах. Для цього органічний розчинник наносять на поверхню твердого сорбенту, яким заповнюють сорбційну колонку. При пропусканні проби через таку колонку відбувається багаторазовий перерозподіл речовин, які екстрагуються, між нерухомою фазою (органічним розчинником) та рухомою фазою (водою), що є адекватним багаторазовій екстракції. Внаслідок цього речовини, що екстрагуються, практично повністю переходять у колонці в органічну фазу. Після цього їх можна вилучити з колонки малим об’ємом групового реагенту. В разі потреби з використання цієї ж колонки можна провести хроматографічне розділення сорбованих речовин. Екстракційне концентрування застосовують в основному для вилучення з природної води органічних сполук та йонів металів у вигляді їх комплексів з органічними лігандами. Ці інгредієнти можна потім визначити безпосередньо як в екстракті, так і після екстракції у водному середовищі. жүктеу/скачать 0.58 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|