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摘 要：研充了聚乙二醇6000混合聚乙烯吡咯啉酮在无机盐存在下，分成液-固两相的条件及金属离子螯合物在两相间的分配行为，实现了co(Ⅱ)-Zn(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)-Zn(Ⅱ)的定量萃取分离。
关键词：液-固萃取；聚乙二醇60(M)；聚乙烯吡咯啉酮；钻；镍；锌
已报道了聚合物吐温80[1]、聚乙烯吡咯林酮[2]、聚乙二醇2000混合曲通100[3]等非有机溶剂液-固萃取体系[4]。我们发现，聚乙二醇6000混合聚乙烯吡咯啉酮在无机盐存在下也能分液-固两相，混合聚合物液—固萃取体系与单一聚合物相比，分相更容易；在碱性条件下，聚合物分相所需的盐比酸性条件下所需的盐用量更少，体系对金属离子螯合物的盐效应更小，提高了分离后测定的灵敏度。
1 实验部分
1．1 主要仪器和试剂
UV240型分光度计；721型分光光度计；pHS-3型酸度计；康氏振荡器。
聚乙二醇(PEG)6000水溶液：50％(V／V)；聚乙烯吡咯啉酮(PVP)水溶液：50％(V／V)；4-(2-吡啶偶氮)-间苯二酚(PAR)：4．0 x
10-4mol／L；Co(Ⅱ)，Ni(Ⅱ)，Zn(Ⅱ)标准溶液按常规方法配制；二次蒸溜水。
1．2 实验方法
在25mL具塞比色管中，依次加入PAR溶液、金属离子标准溶液、PEG6000-PVP混合聚合物，溶液碱度用NaOH溶液调节，加入分相量的硫酸铵，用水稀释至10．0mL，振荡5min，静置，溶液分成液、固两相，小心倾出盐水相进行分离。聚合物固相用饱和硫酸铵水溶液洗涤两次，洗涤液与盐水相合并，再用相应的缓冲溶液溶解固相，用分光光度法测定固相或盐水液相中被萃物浓度，计算萃取率E。
E(％)=(固相中被萃物的量／加入的被萃物的原始总量)x100
各金属离子的光度测定法见文献[5]
2 结果与讨论
2．1 PEG6000与PVP的比值对分相盐浓度的影响
当PEG6000与PVP的总浓度为20％，改变PEG6000与PVP在混合聚合物中所占的比值，控制分相的碱度为pH10．0，分相所需硫酸铵盐如下表：
表1 PEG6000-PVP的比值与分相盐浓度的关系
Table 1 Relationship between the ratio of PEG6000 to PVP and Salt concentration for phase separation
PEG6000与PVP的比值 |
分相所需的盐浓度(mol／L)
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Ratto of PEG6000 to PVP
|
Salt Coucentration
|
|
4：1
|
1．91
|
|
2：1
|
2．46
|
|
1：1
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2．04
|
|
1：2
|
1．80
|
|
1：4
|
1．70
|
由表1可见，当混合聚合物总浓度恒定时，PVP在混合聚合物中所占的比值越高，分相所需的盐浓度越低，分相快分相效果好。当PEG6000与PVP的比值为1：4和1：2时，分相所需的盐用量相差不大，考虑到PVP的价格较高，为了便于分相和减少盐的用量，以下实验采用PEC6000与PVP之比为1：2。
2．2 PAR与金属离子形成的螯合物在混合聚合
物固相中的萃取行为
2.2.1溶液碱度的影响：不同的金属离子随着溶液碱度的变化，萃取率也发生不同的变化；在相同pH值下，不同金属离子的萃取率相差很大，这为控制溶液的碱度，萃取分离金属离子提供了条件。从图1可见：在pH10．0时，Co(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)的萃取率均在95％以上，而Zn(Ⅱ)在固相中的萃取率为零，在此碱度下可实现Co(Ⅱ)或Ni(Ⅱ)与Zn(Ⅱ)的分离。
图1 金属离子萃取率与pH的关系
Fig·1 Relationship between the extaction rate of metal ions and pH
1.Co(Ⅱ)；2．NI(Ⅱ)；3．Zn(Ⅱ)。PEG：PVP=1：2：聚合物总浓度：20％；C(NH4)2SO4：2．1mol/L：金属离子加入量(μg)：Co(Ⅱ)6；Ni (Ⅱ)20；Zn(Ⅱ)60。
2.2.2 萃取剂浓度的影响：图2表明：各金属离子的萃取率随着PAR浓度的增加而增加，当PAR的浓度大于4X10-4mol／L时，各金属离子的萃取率趋于平稳。实验选用浓度为8x10-4mol／L。
图2 萃取剂浓度对萃取率的影响
Fig-2 Effect of extractant concentraction on extraction rate
1．Co(Ⅱ)：2．Ni(Ⅱ)：3．Zn(Ⅱ).其他条件同图1
2．2．3
(NH4)2SO4浓度的影响：图3表明：随着硫酸铵浓度增大，混合聚合物固相析出越完全，金属离子螯合物的萃取率随着增大；当硫酸铵浓度增大到一定值后，混合聚合物已完全析出，再增大硫酸铵浓度，过量盐产生的盐效应会降低螯合物的稳定性，使金属离子的萃取率降低。因此在实际工作中，应选用适当的硫酸铵浓度。
图3 (NH4)2SO4浓度与萃取率关系曲线
Fig．3 Relationship between(NH4)2SO4 concentraction and extraction rate
1．Co(Ⅱ)；2．Ni(Ⅱ)；3．Zn(Ⅱ).其他条件同图1
2．3 Co(Ⅱ)-Zn(Ⅱ)，Ni(Ⅱ)-Zn(Ⅱ)萃取分离
从图1可见：在pH10.0时，Co(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)的萃取率均在95％以上，进行两次萃取，Co(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)即可定量萃入聚合物固相；而在该条件下，Zn(Ⅱ)留在下层盐水相，而在混合聚合物固相中的萃取率为零。两相分离后，分别在混合聚合物固相和盐水液相测定CO(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)或Ni(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)。
下同量的Co(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)或Ni(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)混合后，在PEG6000-PVP体系中液-固萃取定量分离回收，结果见表2，表3：
表2 Co(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)定量萃取分离回收结果
Table 2 Recovery results of quantitatively extraction separation of Co(Ⅱ)and
Zn(Ⅱ) μg
编号No. |
固相 Solid phase
|
液相Liqund phasc
|
|
Co 加入量CO Added
|
Co 测得量
Co Fonnd
|
Co 回收率(%)
Recovery of Co
|
Zn 加入量Zn Added
|
Zn 测得量Zn Found
|
Zn 回收率(%)
Recovery of Zn
|
|
1
|
40．0
|
40．21
|
100．5
|
40．0
|
41.3
|
103．3
|
|
2
|
2．0
|
2．05
|
102．6
|
2．0
|
2．1
|
105．0
|
|
3
|
2．0
|
1．98
|
99．0
|
600．0
|
638．3
|
106．4
|
|
4
|
2．0
|
1．99
|
99．5
|
1200．0
|
1183．2
|
98．6
|
|
5
|
2．0
|
1．86
|
93．0
|
2400．0
|
2505．6
|
104．4
|
|
6
|
1．0
|
0．97
|
97．0
|
3000．0
|
3024．5
|
100．8
|
表3 NI(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)定量萃取分离回收结果
Table3 Recovery results of qnantitatively extraction separation of Ni(Ⅱ)and Zn(Ⅱ) μg
编号No. |
固相 Solid phase
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液相 Liquid
|
|
Ni加入量Ni Added
|
Ni测得量
Ni Found
|
Ni回收率(%）Recovery of Ni
|
Zn加入量Zn Added
|
Zn测得量Zn Found
|
Zn回收率(%)
Recovery of Zn
|
|
1
|
40．0
|
39．84
|
99．6
|
40．0
|
38．9
|
97．3
|
|
2
|
2．0
|
2．00
|
100．0
|
2．0
|
1．9
|
95．0
|
|
3
|
2．0
|
2．09
|
104．5
|
600．0
|
606．5
|
101．1
|
|
4
|
2．0
|
2．01
|
100．5
|
1200．0
|
1167．6
|
97．3
|
|
5
|
2．0
|
2．06
|
103．0
|
2400．0
|
2349．6
|
97．9
|
|
6
|
1．0
|
1．01
|
101．0
|
3000．0
|
3009．0
|
100．3
|
参考文献：
[1]李步海，杨 波．科学通报[J]1990，3：192．
[2]李步海，王克富.高等学校化学学报[J]，1990，11(4)：336．
[3)Li Buhat，Sun Xiaomei，Wei Guihong．Anal Chrm，Acta[J]，1993，(278)：317．
[4]李步海，邹 群、孙小梅．分析化学[J]，1998，26(8)：1022．
[5]杭州大学分析化学教研室．分析化学手册[M]，北京：化学工业出版社，1983．439，
Separation of Co，Ni and Zn by liquid-solid extraction
with PEG6000-PVP-salts-H2O system
SUN Xtao-mei1、QIAN Hat-yan1，L1 Bu-hai1，LIU Jing2
(1.Department of Chemistry，Central Soutin College Nauonalities，Wuhan 430074，China；
2．College of Environment and Chemical Engineering，Huazhong Umversrty of Sctence and Technology)
Abstract：In the presence of morgaruc salt the aqueous of the moxed polymers of PEG6000 and PVP can be
separated into bqund and soltd phases．The condisons for the phase separaton and the distrthuton
behavior of metal chelates between the two phases were studied.The quantitatrve extractton separation of
Co(Ⅱ)-Zn(Ⅱ)and Ni(Ⅱ)-Zn(Ⅱ)were achieved.
Key words：ltqutd-sohd extractron;PEG6000；PVP；Zinc; Cobilcimckel
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