11.1. Застосування фізичних методів розділення та концентрування

Центрифугування застосовують для відділення частини важких металів, асоційованих з колоїдними та глинистими частинками.

Фільтрацію і ультрафільтрацію переважно застосовують для відділення та визначення домішок у вигляді суспензії. Воду фільтрують через фільтри з целюлози, синтетичних полімерів, пористого скла або металів з розмірами пор 0,45 мкм. Оскільки фільтри забиваються, то процедуру проводять або при підвищеному тиску, або при розрідженні. Ультрафільтрацію здійснюють через мембранні фільтри, відділяючи мікроелементи, асоційовані з гуміновими залишками. Так підготовляють до аналізу поверхневі води.

Гель-хроматографією (методом молекулярних сит) в колонці розділяють речовини залежно від величин молярних мас та розмірів молекул. Цим способом відділяють переважно розчинні комплекси важких металів з гумусовими кислотами.

Виморожування. При замерзанні водного розчину одержують сильно сконцентрований розчин, а викристалізовується майже чиста вода. Цим методом концентрують гідрофільні речовини та речовини з високою розчинністю при низьких температурах. Втрат летких речовин практично нема. Метод ефективний для концентрування розчинів з малими концентраціями речовин (1-10 мг/л).

Способи виморожування:

• у скляній конічній склянці, розширеній догори, при температурі <-10С;

• у круглодонній колбі, заповненій на 1/5 об’єму, яка розташована під кутом 60 і занурена в холодоагент при -12С. Колбу повільно обертають зі швидкістю 80 об/хв. Так виморожують до 90% розчину.

• Направлена кристалізація. У пробірки вносять дистильовану воду та заморожують. Доливають охолоджений до +2С розчин і з обертанням (200 об/хв) дуже повільно занурюють їх (18 мм/год) в охолоджувач при -10С. Холодоагентами є фреон, рідкий NH₃

• До води, охолодженої майже до замерзання, доливають рідкий бутан при температурі -20С. Вода замерзає, а органічні речовини переходять у бутан. Органічний шар відділяють і підвищують температуру приблизно до 0С – бутан випаровується, а органічні речовини залишаються. Однак метод неефективний, якщо у воді багато солей.

Випаровування – найпростіший спосіб, яким можна концен-трувати речовини у 10-10³ разів, один з найбільш ефективних після екстракції. Недолік випаровування – концентрування макро- і мікроелементів, часткова втрата летких речовин; можливість взаємодіяти зі склом.

11.2. Застосування відгонки летких речовин

Цим методом або безпосередньо видаляють з розчину леткі речовини, або нелеткі речовини перетворюють у леткі, а потім відганяють. Таким чином можна сконцентрувати речовини, вміст яких становить 10^-6-10^-9 г/л. Леткі речовини вловлюють у відповідну рідину або на сорбент, після чого їх можна кількісно визначити.

Для видалення летких речовин через рідину барботують інертний газ (Не), який витискає леткі речовини з розчину. Гази вловлюють у пастку, яка охолоджена рідким азотом (-185С). Одержується суміш зріджених та охолоджених газів, які можна випаровувати при різних температурах і так поділити на фракції.

Без підготовки відганяють леткі феноли, леткі кислоти, NH₃.

Багато сполук попередньо перетворюють у леткі і відганяють.

CN^- дією кислоти переводять у леткий HCN.

Si. Силікати переводять дією НF у леткий SiF₄.

As. Сполуки арсену відновлюють натрій тетрагідрогенборатом Na[BH₄] при рН 4-6 до (CH₃)₃As, (CH₃)₂AsH, AsH₃:

3BH₄^- + 4AsO₃^3- + 15H⁺ = 3H₃BO₃ + 4AsH₃ + 3H₂O.

У природній воді також можуть бути ці леткі речовини, як продукти біохімічного перетворення сполук арсену. Визначення летких сполук арсену проводять методом атомної абсорбції.

Se Sb, Sn. Нелеткі сполуки цих елементів відновлюють дією натрій тетрагідрогенборату. Сполуки селену відновлюють у розчині 4 М HCl до H₂Se. Леткими є також (CH₃)₂Se, (CH₃)₂Se₂. Сполуки стибію відновлюють до SbH₃, леткими є CH₃SbH₂, (CH₃)₂SbH. Сполуки стануму відновлюють до летких речовин різного складу (SnH₄)_n. Визначення після вловлювання проводять методами газової хроматографії або атомної абсорбції.

Hg. Застосовуючи різні умови, відновлюють різні форми сполук меркурію в розчині, а потім визначають пароподібний Hg атомно-абсорбційно неполуменевим методом. Для більш повного відділення розчин обробляють реактивом повторно.

Hg²⁺ неорганічних сполук відновлюють у лужному середовищі в присутності ЕДТА дією NH₂OH.

Hg²⁺ та С₆Н₅–Hg–Х відновлюють у присутності ЕДТА дією SnCl₂;

Hg²⁺, С₆Н₅–Hg–Х, та С₃Н₇–Hg–Х, тобто всі форми сполук меркурію, відновлюють у розчині KCl дією SnCl₂.