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.