ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Разделение и выделение элементов с помощью ионного обмена из "Современная радиохимия" Разделение элементов с помощью ионного обмена можно осуществлять разными способами. [c.169] Наиболее простым случаем является разделение сложных смесей ионов, различающихся по величине зарядов или по сорбируемости определенных типов ионов. При этом можно производить групповое разделение или выделять отдельные элементы [ИЗ сложной смеси ионов. [c.169] Разделение ионов с разной величиной зарядов основано на том, что многозарядные ионы из разбавленных и умеренно концентрированных растворов поглощаются намного прочнее, чем ионы с меньщей величиной заряда. Следовательно, разделение разновалентных элементов возможно с помощью простого ионного обмена. Так, если на сульфокатионите типа КУ-2 или дауэкс-50 поглотить смесь щелочных, щелочноземельных и редкоземельных элементов, то при элюировании разбавленными растворами хлорной или соляной кислоты в первую очередь будут вымываться ионы щелочных металлов. [c.169] В более сложных случаях, когда необходимо разделять близкие по свойствам элементы, коэффициенты разделения которых близки к единице, чаще всего используют метод комплексообразовательной хроматографии. В этом случае весьма существенными становятся данные о составе, условиях образования и константах нестойкости различных комплексов разделяемых элементов. [c.169] В первом варианте все разделяемые ионы сначала поглощаются на смоле. Затем производят их разделение, пропуская через колонку со смолой раствор комплексообразователя, который раздвигает первоначально образовавшиеся близко расположенные зоны и последовательно вымывает их. При этом подбирают условия, наиболее благоприятные для комплексообразования (pH, температура, концентрация, скорость пропускания раствора и т. п.). Все ионы вымываются в строго определенном порядке, который задается соотношением прочности связи данного иона со смолой с прочностью образующихся в фильтрате комплексов. Первыми вымываются те ионы, которые образуют наиболее прочные комплексы и слабее всего удерживаются смолой. [c.169] Во втором варианте комплексообразователь добавляют к раствору, содержащему смесь разделяемых элементов, и в этом растворе создают условия, благоприятствующие комплексообразованию. Затем производят сорбцию этой смеси комплексов на соответствующем ионите, например на анионите, если были получены анионные комплексы. При этом лучше всего сорбируются наиболее прочные комплексы, которые имеют наибольшее сродство к смоле. [c.169] Чем больше разница констант нестойкости использованных для разделения комплексов, тем более полное и эффективное разделение достигается в обоих вариантах. [c.169] Можно предполагать, что фосфатные смолы будут избирательно поглощать также трансурановые элементы. Было показано 379], что прочность фосфатных комплексов трехвалентных актиноидов от америция до фермия превышает прочность других комплексов этих элементов с однозарядными неорганическими аддендами и сравнима с прочностью комплексов со слабыми органическими аддендами. [c.170] Известно также, что многие ионы образуют весьма прочные хелатные комплексы. Оказалось, что смолы, синтезированные на основе хелатообразующих соединений, обладают весьма высокой избирательностью по отношению к катионам различных металлов. Поведение хелатных ионитов во многих отношениях сходно с поведением обычных хелатных соединений. В частности, образование хелатов в фазе ионита сильно зависит от pH и поглощение увеличивается с ростом pH раствора [394, 395]. [c.170] Аниониты также обладают способностью координационно связывать некоторые катионы, имеющие ярко выраженную тенденцию к образованию аминных комплексов [396—400]. [c.170] Процессы разделения элементов с помощью ионного обмена играют чрезвычайно важную роль в химии актиноидных элементов. Хорошо известно, что ионный обмен послужил ключом к открытию трансурановых элементов от америция до менделевия, так как можно было заранее предсказать порядок вымывания и приблизительное положение пиков неоткрытых элементов со значительной точностью. Эти предсказания основывались на аналогиях с редкоземельными элементами, поведение которых при ионообменных разделениях было уже в достаточной степени известно. [c.170] Весьма существенно, что ионный обмен, являющийся методом чрезвычайно избирательным, в случае необходимости можно применить к любому малому количеству вещества, вплоть до нескольких атомов, причем весь интересующий элемент может быть собран в очень маленьком объеме фильтрата, например в одной капле. Метод ионного обмена позволяет достигать большой степени концентрирования разделяемых элементов. [c.170] Как редкоземельные, так и актиноидные элементы во всех валентных формах способны сорбироваться катионитами типа КУ-2 или дауэкс-50. Поскольку избирательность сорбции отдельных элементов на этих катионитах очень мала, то смесь сорбированных элементов разделяют путем вымывания их различными комплексообразователями. При разделении лантаноидов и актиноидов часто наблюдается порядок вымывания с катионитов, обратный их порядковому номеру [401]. Для вымывания можно использовать растворы хлоридов, нитратов или сульфатов щелочных металлов, но особенно хорошие результаты разделения получаются при использовании органических аддендов, таких, как цитрат [402], лактат [403—406], а-гидроксибутират [407, 408], а-оксибутират аммония [409], гликолят [410, этилендиаминтетрааце-тат [382] и т. п. Было показано, что при использовании некоторых из этих комплексообразователей (например, лактата или ЭДТА) значительное улучшение разделения достигается при повышении температуры. [c.171] Типичная картина элюирования трехвалентных лантаноидов и актиноидов со смолы дауэкс-50 с помощью а-оксиизобутирата аммония приведена на рис. 2.13 (см. стр. 51). [c.171] Разделение этих элементов возможно и с помощью анионитов. При этом сорбция на анионитах производится в виде тех комплексов, которые служат для десорбции с катионитов. [c.171] Систематические исследования разделения анионных комплексов на анионитах провел Краус с сотрудниками [411, 412]. В последние годы этот метод детально разрабатывает Сенявин с сотрудниками, которые показали возможность предсказывать эффективность разделения трудноразделяемых смесей [413]. [c.171] Примечание. Слабо сорбируются Мо (VI), КЬ (III), Hf (IV), Р1 (IV), РЬ (И), N(1 (111) Остальные элементы не сорбируются [414]. [c.171] Из солянокислых растворов плутоний (IV) начинает сорбироваться при концентрации НС1 выше 2,5 М [413]. Максимальное значение коэффициент распределения достигает в 12 М растворе НС1. [c.173] Торий (IV) не сорбируется на анионитах из солянокислых растворов любой концентрации. На этом свойстве основано разделение четырехвалентных плутония и тория [419]. Плутоний (III) также не сорбируется из солянокислых растворов. Нептуний (IV) и (V) сорбируется при концентрации НС выше 4 М. Шестивалентные уран, нептуний и плутоний хорошо сорбируются из растворов соляной кислоты при концентрации выше 6М и легко десорбируются при концентрации НС1 ниже ЗМ [420]. [c.173] Вернуться к основной статье