Химия привитых поверхностных соединений - Лисичкин Г.В.
ISBN 5-9221-0342-3
Скачать (прямая ссылка):
В заключение этого раздела отметим, что для поглощения из воздуха органических соединений применяют разнообразные сорбенты и прежде всего активные угли, отличающиеся высокой сорбционной способностью, относительной дешевизной и универсальностью действия. По этим характеристикам ХМК уступают активным углям, однако обладают исключительно важным свойством — адсорбированные
382
Применение поверзжостно-модифицированных материалов
соединения могут быть количественно элюированы без изменений их структуры, и это достоинство ХМК зачастую является решающим. Расширение сферы применения ХМК связано с использованием кремнеземов, содержащих привитые функциональные группы, способные к специфическому взаимодействию с веществами, загрязняющими воздух [14, 15]. Многие такие сорбенты уже разработаны и выпускаются промышленно в готовых картриджах для твердофазной экстракции (ТФЭ) несколькими зарубежными фирмами (Sep-Pak фирмы «Waters»; Bakerbond SPE фирмы «J.T. Baker»; Bond Elute, Chem Elute, Tox Elute фирмы «Analytchem Intern»; Supelcoclean фирмы «Supelco» и ряд других), а в России — фирмой «Био-ХимМак СТ», в ассортимент которой входят концентрирующие патроны Диапак с высококачественными полимерными сорбентами, а также сорбентами (Диасорбы, Диасферы) на основе оксида алюминия, активированного угля, а также силикагеля, химически модифицированного алкильными (Ci, Cs, Сю), фенильными, аминными, четвертичными аммониевыми, диольными, нитрильными, ДЕАЕ-, карбокси-, суль-фогруппами и привитой иминодиуксусной кислотой [16, 17].
8.1.2. Сорбция из воды. Наибольшее применение при сорбции органических соединений из воды нашли кремнеземы, модифицированные алкильными группами. Однако в отличие от ХМК, предназначенных для концентрирования загрязнений из воздуха, в данном случае алкильные группы должны быть обязательно связаны с поверхностью гидролитически прочной системой связей Si—О—Si—С или Si—С.
При достаточно плотном поверхностном покрытии алкильными группами вода не способна смачивать ХМК и проникать внутрь пор. Вследствие этого гидрофоби-зированные кремнеземы обладают плавучестью, несмотря на то, что их истинная плотность значительно превосходит плотность воды. ХМК имеют ряд преимуществ в концентрировании примесей из воды перед другими сорбентами и экстракцией органическими растворителями. Этими преимуществами определяется применение таких сорбентов для дифференцированного отбора проб из поверхностной пленки водоемов. Укажем и на другие свойства ХМК, обусловливающие ряд преимуществ при их применении для сорбции загрязнений из воды: высокая скорость установления сорбционного равновесия, которая объясняется жесткостью каркаса и малой толщиной привитого слоя; механическая прочность и ненабухаемость частиц, что позволяет значительно уменьшить время отбора пробы; легкость и полнота десорбции многих классов органических соединений небольшими объемами растворителей. Главное преимущество — высокая скорость концентрирования и подготовки пробы для анализа. Кроме того, применение патронов с ХМК для ТФЭ (емкостью 1-20 мл) позволяет уменьшить расход растворителей и реагентов, материальные и временные затраты, а также увеличить степень извлечения по сравнению с другими методами концентрирования. Метод твердофазной экстракции, альтернативный методу жидкость —- жидкостной экстракции (ЖЖЭ), — простой и эффективный метод пробоподготовки, не требующий применения больших объемов хлорированных и нехлорированных растворителей. Процесс пробоподготовки может заключаться в поглощении на сорбенте целевых компонентов при свободном прохождении через патрон мешающих сопутствующих примесей или в очистке этих компонентов от примесей, удерживаемых сорбентом в патроне.
При использовании в качестве сорбента углей во многих случаях наблюдается необратимая сорбция соединений. Полимерные сорбенты, обладая значительно
8Л]
Применение в сорбции
383
большей по сравнению с ХМК емкостью, имеют худшие кинетические характеристики. Экстракционное концентрирование в органических растворителях трудоемко и требует большого количества особо чистых растворителей.
Исследования физико-химических свойств ХМК показывают (см. разд. 4.1), что во многих случаях изотермы сорбции органических соединений имеют линейный характер в широком интервале концентраций, и константы распределения при увеличении длины цепи привитого соединения до 16 атомов углерода близки к соответствующим константам для систем жидкий углеводород — вода [18]. Для ХМК, модифицированных гексадецильными группами, рассчитаны коэффициенты распределения бензола между привитым органическим слоем и водой. Для ХМК-Ci6 и ХМК-С16/С1 (дополнительно силанизированный триметилхлорсиланом) эти коэффициенты равны 650 и 430 соответственно [1]. Для модификаторов с более короткой углеводородной цепью коэффициент меньше и для XMK-Cs/Ci он равен 316.
Знание коэффициентов распределения необходимо лишь в случае веществ, достаточно хорошо растворимых в воде, поскольку малорастворимые гидрофобные соединения практически не элюируются с сорбента водой.
