Концентрирование микропримесей. Выпаривание. Отгонка микрокомпонента. Соосаждение. Экстракция.

При выборе метода концентрирования для целей экоаналитического контроля можно руководствоваться устоявшейся практикой анализа объектов окружающей среды.

Концентрирование микропримесей

1) Выпаривание

выпаривание воды из проб – самый простой способ концентрирования и вполне доступный. Так легко можно увеличить концентрации растворенных веществ в 10 – 100 раз.

Однако, существуют недостатки:

· концентрируются не только определяемые в воде микрокомпоненты, но и макрокомпоненты при высоких концентрациях обычно мешают определению,

· нередко происходит выпадение осадков, дальнейшее определение которых фильтрованием может привести к потере определяемых компонентов пробы,

· потери и даже удаление определяемого вещества происходит, если это вещество летуче при температуре выпаривания,

· возможно и загрязнение пробы веществами, извлекаемыми из материала посуды.

Значительно эффективнее выпаривание после экстракции, т. е. выпаривание экстрагента.

2) Отгонка микрокомпонента

Этим методом концентрируют летучие вещества (аммиак, летучие фенолы, летучие кислоты и др.), а также те определяемые компоненты, которые можно превратить в летучие вещества (например, фтор в виде SiF4, цианиды в виде HCN). При отгонке следует учитывать возможность разложения отгоняемого соединения и нередко неполноту его отгонки.

3) Соосаждение

Один из самых эффективных методов концентрирования при определении неорганических веществ. Вводят в достаточном количестве соль другого металла (коллектор) и осаждают последний подходящим реактивом. Образующийся осадок увлекает с собой и микрокомпонент – определяемый металл. Соосаждение вызывается разными причинами. Иногда микрокомпонент должен был бы и сам давать осадок с прибавляемым реактивом (в соответствии с ПР), но вследствие очень малой его концентрации без добавления коллектора образуется лишь коллоидный раствор, а вместе с носителем он осаждается, иногда микрокомпонент адсорбируется на поверхности осадка носителя, иногда он образует с носителем смешанные кристаллы.

Выпавший осадок растворяют в возможно меньшем объеме необходимого растворителя и анализируют полученный концентрат. Так можно достигнуть повышения концентрации в десятки тысяч раз.

Кузнецовым были предложены “органические коллекторы”: осадки, образующиеся при введении в водный раствор органического катиона (метиловый фиолетовый, метиленовый синий, фуксин и др.) и органического аниона (таннин, арсеназо, стильбазо и др.)

4) Экстракция

Экстракция органических веществ растворителями наиболее распространенный метод концентрирования при анализе вод. Сильная зависимость коэффициентов распределения от характера взаимодействия извлекаемого вещества с экстрагентом и водой позволяет с остаточной мерой вероятности предсказать группу растворителя для извлечения тех или иных органических веществ.

Для группового экстрагирования чаще всего рекомендуют циклогексан, хлороформ, метиленхлорид, диэтиловый эфир.

Экстрагенты должны удовлетворять довольно жестким требованиям:

· экстрагенты должны обладать хорошей способностью извлекать выделяемое вещество или группу веществ,

· экстрагент должен отличаться малой растворимостью в воде и вода, с другой стороны, должна мало растворяться в экстрагенте,

· желательно, чтобы применяемый экстрагент имел достаточно высокую температуру кипения, не ниже 50 оС,

· плотность экстрагента должна как можно больше отличаться от плотности анализируемого раствора,

· экстрагент не должен взаимодействовать с компонентами анализируемого раствора,

· экстрагент должен быть чистым и легко регенерироваться в лабораторных условиях.

Степень экстракционного извлечения (фактор извлечения R) зависит от константы распределения (Р0) этого вещества между органическим растворителем и водой и выражается формулой:

,

где r – отношение объемов водной и органической фаз (Vводн./Vорг.).

Из этого уравнения следует, что при прочих равных условиях степень извлечения вещества тем больше, чем больше константа распределения и чем меньше отношение объемов.

Если извлечение проводят многократно одинаковыми объемами растворителя, то степень извлечения после m таких обработок выражается формулой

.

Для достаточного извлечения требуется многократная обработка, что приводит к получению сильно разбавленного раствора определяемых веществ в органическом растворителе. Последующее выпаривание этого растворителя с целью концентрирования может привести к потере летучих органических веществ. Можно повысить коэффициент распределения в 2 – 5 раз, а следовательно и экстрагента, применяя высаливание, т. е. прибавление больших количеств NaCl и Na2SO4.