МЕТОДЫ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ

ВЕЩЕСТВ ИЗ ВОДЫ

Жидкость-жидкостная экстракция

Экстракцией называется переведение вещества из одной фазы в другую, не смешивающуюся с ней. Когда говорят об экстракции, то чаще всего имеют ввиду две жидкие фазы – водную и органическую. При экстракции одновременно протекают процессы: образование экстрагируемых соединений, распределение экстрагируемых соединений между водной и органической фазами, реакции в органической фазе (диссоциация, ассоциация, полимеризация).

Органические соединения из анализируемых вод извлекают, как правило, экстракцией органическими растворителями (табл. 3.4).

Жидкостную экстракцию применяют для предварительного концентрирования и электротермического атомно-абсорбционного определения лабильных форм Cd²⁺, Pb²⁺, Cu²⁺, Co²⁺, Ni²⁺ в морской воде. Та часть элементов, которая связана в прочный комплекс с органическим веществом морских вод, не извлекается и не определяется. В органическую

фазу четыреххлористым углеродом извлекают диэтилдитиокарбаматы металлов:

Далее проводят реэкстракцию азотной кислотой и реэкстракты вносят в графитовый атомизатор. Вследствие абсолютного и относительного экстракционного концентрирования достигнуты минимально определяемые концентрации (в мкг/л): Pb – 0, 02; Cd – 0, 0015; Cu – 0, 015; Ni – 0, 018; Co – 0, 006.

В последнее время в экоаналитической химии используется новая технология – жидкостная экстракция с использованием картриджей с водной матрицей для последующей газовой хроматографии и ВЭЖХ.

Патрон картриджа заполнен водной матрицей, содержащей прокаленную высокочистую и инертную диатомитовую землю. В картриджи помещается фильтрующий материал, разделяющий водную матрицу и органический растворитель-экстрагент. Процесс экстракции осуществляется за счет гравитационного поля и не требует применения вакуума. При добавлении водной пробы в катридж с гидроматрицей она распределяется на большой поверхности гидроматрицы в виде тонкой пленки. Затем добавляют органический растворитель-экстрагент, не смешивающийся с водой, и затем собирают чистый экстракт.

Твердофазная экстракция

Это сочетание сорбционных и ионообменных процессов (жидкостно- твердофазное разделение). Твердофазная экстракция гораздо более быстрый способ по сравнению с классическими методами выделения. Способ пригоден для извлечения из воды мало-, средне-, и высокополярных загрязнителей.

Экстракция может быть проведена на картридже (патроне, заполненном сорбентом) (рис. 3.17), либо на мембранных дисках. Затем проходит элюирование малым объемом элюента или термодесорбция. В качестве сорбентов используют: полимерные сорбенты (амберлиты, тенакс, хромосорб, порапак и др.), активный уголь, графитированные сажи, синтетические иониты.

Порошкообразную твердую фазу обычно помещают в маленький патрончик наподобие пластмассового шприца. Сверху наливают раствор пробы и пропускают его через слой сорбента при помощи поршня (под действием избыточного давления) или центрифугирования. При этом происходит извлечение следовых количеств органических веществ, их концентрирование на колонке и отделение от матрицы пробы.

Патрончики для твердофазной экстракции применяют для выделения физиологически активных веществ (лекарственные препараты, наркотики) из биологических проб. В этих случаях для повышения производительности их обычно используют сериями, по 12 или 24 штук одновременно, в сочетании с вакуумным насосом и автоматизированными жидкостными системами (рис. 3.18).

В автоматизированных приборах для обработки большого числа проб (например, рис. 3.19) широко применяются 96-луночные планшеты с маленькими лунками (так называемые микролитровые планшеты).

 

Мембранные методы

Использование полимерных проницаемых мембран – это наиболее перспективный метод извлечения и концентрирования загрязняющих веществ при анализе больших проб воды.

Мембраны чаще всего изготавливаются из ацетилцеллюлозы, полиамида, полифуранов, полиакрилонитрилов, полиэтилена и т.д. Мембранный диск помещают в картридж. Пробу воды под вакуумом пропускают через мембрану и при этом происходит фракционирование определяемых веществ. Сконцентрированные на дисках и патронах загрязняющие вещества затем обычно элюируют органическими растворителями. Последующие методы анализа – атомно-абсорбционная, атомно-эмиссионная с индуктивно связанной плазмой спектроскопия, ВЭЖХ.

 

Газовая экстракция

Продувку проб с последующим улавливанием используют при определении в воде газов и легколетучих органических соединений (ЛОС).

Через пробу воды продувают инертный газ, он захватывает ЛОС, которые затем улавливают на адсорбентах (например, на активный уголь) и конденсируют в криогенной ловушке. Ловушка с адсорбентом встроена в десорбционную камеру с нагревателем. Устройство для стриппинга монтируется сразу на газовом хроматографе с последовательно подключенным детектором электронного захвата или пламенно- ионизационным детектором. Иногда устройство для газовой экстракции делают по методу замкнутой петли, т.е. газ циркулирует через нагретую пробу воды и через ловушку с активным углем в течение 90 минут. Сконцентрированные на угле летучие вещества затем экстрагируют CS2 или хлористым метиленом.

 

Спрэй-экстракция

Это сравнительно новая технология пробоподготовки, которую используют для извлечения и концентрирования ЛОС. По сути, это вариант газовой экстракции. Водную пробу под давлением инертного газа разбрызгивают через узкое сопло, в результате чего образуются очень мелкие капли водного раствора в экстракционной камере. Большая общая площадь поверхности между жидкостью и газом обеспечивает быстрое установление равновесия. Поток газа с извлеченными из капелек жидкости аналитами направляется в трубку с тенаксом, в которой концентрируются извлеченные из воды ЛОС. Далее – термодесорбция и определение целевых компонентов.

Микроволновая пробоподготовка

Воздействие физических полей на химические процессы, в частности, микроволн, позволяет интенсифицировать ряд стадий при выполнении экологических анализов.

1. Микроволновое излучение способствует ускорению разложения проб, в том числе при повышенных температурах и давлении.

2. Происходит ускорение собственно аналитических реакций, что позволяет интенсифицировать предварительную подготовку аналитических форм, способных к последующему взаимодействию. Это особенно касается Pt-металлов, которые образуют кинетически инертные комплексы.

3. Интенсификация процессов приготовления сорбентов, экстрагентов, аналитических реагентов. Например: микроволновая обработка значительно ускоряет сушку геля для приготовления тест- методов на основе золь-гель технологий.

4. В экологической аналитической химии микроволновое воздействие увеличивает эффективность извлечения примесей токсичных компонентов из матрицы, способствует более полной десорбции токсикантов из сорбционных пробоотборных трубок, увеличивает степень извлечения загрязнителей из картриджей при анализе воды, летучих и малолетучих токсикантов из почвы, донных осадков, твердых отходов, из биологических тканей.

Например, определение тяжелых металлов в сточных водах крупного промышленного региона осложняется тем, что стоки представляют из себя сложный и малопредсказуемый объект анализа. Металлы в такой воде присутствуют в растворенной форме, во взвешенном состоянии, кислотоэкстрагируемые и общие (валовое содержание).

 

⇐ Предыдущая10111213141516171819Следующая ⇒

Поделиться: