vestichИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия химических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, Chemical Series1561-83312524-2342The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8331-2021-57-2-263-269vestich-661Research ArticleФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯPHYSICAL CHEMISTRYТитрование хелатообразующего волокнистого сорбента в присутствии комплексообразующих двухвалентных катионовTitration of chelating fibrous sorbent in the presence of complex-forming divalent cationsСолдатовВ. С.SoldatovV. S.

Солдатов Владимир Сергеевич – академик, д-р хим. наук, профессор, гл. науч. сотрудник

ул. Сурганова, 13, 220072, Минск 

Vladimir S. Soldatov – Academician, D. Sc. (Chemistry), Professor, Chief Researcher

13, Surganov Str., 220072, Minsk 

soldatov@ifoch.bas-net.byКоршуноваТ. А.KorshunovaT. A.

Коршунова Татьяна Александровна – канд. хим. наук, ст. науч. сотрудник

ул. Сурганова, 13, 220072, Минск

Tatyana A. Korshunova – Ph. D. (Chemistry), Senior Researcher

13, Surganov Str., 220072, Minsk 

2019Korshunova@gmail.comКосандровичЕ. Г.KosandrovichE. G.

Косандрович Евгений Генрихович – канд. хим. наук, доцент, зав. лаб.

ул. Сурганова, 13, 220072, Минск

Evgenii G. Kоsandrovich – Ph. D. (Chemistry), Associate Professor, Head of the Laboratory

13, Surganov Str., 220072, Minsk 

kosandrovich@ifoch.bas-net.byНестеронокП. В.NesteronokP. V.

Нестеронок Петр Викторович – канд. хим. наук, ст. науч. сотрудник

ул. Сурганова, 13, 220072, Минск

Petr V. Nesteronok - Ph. D. (Chemistry), Senior Researcher

13, Surganov Str., 220072, Minsk 

petr.nester@gmail.comИнститут физико-органической химии Национальной академии наук БеларусиInstitute of Physical Organic Chemistry of the National Academy of Sciences of Belarus202103092021573263269Copyright © Солдатов В.С., Коршунова Т.А., Косандрович Е.Г., Нестеронок П.В., 20212021Солдатов В.С., Коршунова Т.А., Косандрович Е.Г., Нестеронок П.В.Soldatov V.S., Korshunova T.A., Kosandrovich E.G., Nesteronok P.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestichem.belnauka.by/jour/article/view/661

Получены кривые титрования Н-форм волокнистого хелатного сорбента с иминодиацетатными группами на основе промышленного полиакрилонитрильного волокна Нитрон гидроксидом калия в 1М растворе KСl в присутствии хлоридов Ni2+, Со2+, Сu2+ и Ca2+. Использованный метод позволял одновременное измерение рН раствора и концентрации двухвалентного катиона в каждой точке кривой титрования. Из этих данных были рассчитаны зависимости величин их сорбции от рН равновесного раствора. Кривые прямого и обратного титрования во всех случаях практически совпадали. По мере изменения рН при титровании наблюдалось выпадение осадков соответствующих гидроксидов. При этом возрастание рН приостанавливалось или сильно замедлялось при добавлении щелочи в ячейку для титрования. Образование осадка происходило преимущественно в растворе для Со2+ и Ni2+ (pH 8), когда ионит был насыщен металлическим ионом. В случае Сu2+ (рН образования осадка 4) сорбция Cu2+ происходит и при более низких, и при более высоких рН за счет ионизации карбоксильных групп и частичного растворения осадка. Во всех случаях максимальная сорбция Ni2+, Со2+, Сu2+, Ca2+ соответствовала образованию сорбционных комплексов типа R–N(CH2COO–)2 Me2+.

Titration curves of H-forms of the fibrous chelating sorbent with iminodiacetic groups based on industrial polyacrylonitrile fiber Nitron with potassium hydroxide in 1M KCl solution in the presence of Ni2+, Co2+, Cu2+ and Ca2+ chlorides were obtained. The method used made it possible to simultaneously measure the pH of the solution and the concentration of the divalent cation at each point of the titration curve. From these data, the dependences of their sorption values on the pH of the equilibrium solution were calculated. The curves of direct and back titration practically coincided in all cases. As the pH changed during titration, precipitation was observed at pH values of precipitation of the corresponding hydroxides. In this case, the increase in pH was suspended or greatly slowed down by adding alkali to the titration cell. The formation of a precipitate occurred mainly in a solution for Co2+ and Ni2+ (pH 8), when the ion exchanger was saturated with a metal ion. In the case of Cu2+ (precipitate formation pH 4), Cu2+ sorption occurs at both lower and higher pH due to ionization of carboxyl groups and partial dissolution of the precipitate. In all cases, the maximum sorption of Ni2+, Co2+, Cu2+, Ca2+ corresponded to the formation of sorption complexes of the R–N(CH2COO-)2Me2+ type.

хелатные сорбентыиминодиацетатные группысорбцияионы переходных металловкомплексообразованиеchelating sorbentsiminodiacetic groupssorptiontransition metal ionscomplexationReferencesХеринг, Р. Хелатообразующие ионообменники / Р. Херинг. – М.: Мир, 1971. – 280 с.Hering P. Chelating ion exchangers. Moscow, Mir Publ, 1971. 280 p. (in Russian).Мясоедова, Г. В. Хелатообразующие сорбенты / Г. В. Мясоедова, С. Б. Саввин. – М.: Наука, 1984. – 173 с.Myasoedova G. V., Savvin S. B. Chelating Sorbents. Moscow, Nauka Publ, 1984. 173 p. (in Russian).Riley, J. P. Chelating resins for the concentration of trace elements from sea water and their analytical use in conjunction with atomic absorption spectrophotometry / J. P. Riley, D. Tailor // Anal Chim. Acta. – 1968. – Vol. 40. – P. 479–485. https://doi.org/10.1016/s0003-2670(00)86764-1Riley J. P., Tailor D. Chelating resins for the concentration of trace elements from sea water and their analytical use in conjunction with atomic absorption spectrophotometry. Analytica Chimica Acta, 1968, vol. 40, pp. 479–485. https://doi.org/10.1016/s0003-2670(00)86764-1Sahni, S. K. Coordination chemistry of chelating resins and ion exchanges / S. K. Sahni, J. Reedijk // Coord. Chem. Rev. – 1984. – Vol. 59. – P. 1–139. https://doi.org/10.1016/0010-8545(84)85053-5Sahni S. K., Reedijk J. Coordination chemistry of chelating resins and ion exchanges. Coordination Chemistry Reviews, 1984, vol. 59, pp. 1–139. https://doi.org/10.1016/0010-8545(84)85053-5Bonn, G. Ion chromatography on an iminodiacetic acid bounded stationary phase / G. Bonn, S. Reiffenstuhl, P. Jandik // J. Chromatography A. – 2001. – Vol. 499. – P. 669–676. https://doi.org/10.1016/s0021-9673(00)97011-0Bonn G., Reiffenstuhl S., Jandik P. Ion chromatography of transition metals on an iminodiacetic acid bonded stationary phase. Journal of Chromatography A, 2001, vol. 499, pp. 669–676. https://doi.org/10.1016/s0021-9673(00)97011-0Soldatov, V. S. Synthesis, structure and properties of new fibrous ion exchangers / V. S. Soldatov, A. A. Shunkevich, G. I. Sergeev // Reactive Polymers, Ion Exchangers, Sorbents. – 1988. – Vol. 7, N 2-3. – P. 159–172. https://doi.org/10.1016/0167-6989(88)90136-5Soldatov V. S., Shunkevich A. A., Sergeev G. I. Synthesis, structure and properties of new fibrous ion exchangers. Reactive Polymers, Ion Exchangers, Sorbents, 1988, vol. 7, no. 2-3, pp. 159–172. https://doi.org/10.1016/0167-6989(88)90136-5Kosandrovich, E. G. Fibrous ion exchangers / E. G. Kosandrovich, V. S. Soldatov // Ion exchange technology I: theory and materials.- London, 2012. - Р. 299–371. https://doi.org/10.1007/978-94-007-1700-8_9Kosandrovich E. G., Soldatov V. S. Fibrous ion exchangers. Ion exchange technology I: theory and materials. London, 2012, pp. 299–371. https://doi.org/10.1007/978-94-007-1700-8_9Chemically active textile materials as efficient means for water purification / V. S. Soldatov [et al.] // Desalination. – 1999. – Vol. 124, N 1–3. – P. 181–192. https://doi.org/10.1016/s0011-9164(99)00103-4Soldatov V. S., Shunkevich A. A., Elinson I. S., Johann J., Iraushek H. Chemically active textile materials as efficient means for water purification. Desalination, 1999, vol. 124, no. 1–3, pp. 181–192. https://doi.org/10.1016/s0011-9164(99)00103-4Soldatov, V. S. Sorption of bivalent ions by a fibrous chelating ion exchanger and the structure of sorption complexes / V. S. Soldatov, V. M. Zelenkovskii, L. A. Orlovskaya // Reactive and Functional Polymers. – 2011. – Vol. 71, N 1. – P. 49–58. https://doi.org/10.1016/j.reactfunctpolym.2010.11.003Soldatov V. S., Zelenkovskii V. M., Orlovskaya L. A. Sorption of bivalent ions by a fibrous chelating ion exchanger and the structure of sorption complexes. Reactive and Functional Polymers, 2011, vol. 71, no. 1, pp. 49–58. https://doi.org/10.1016/j.reactfunctpolym.2010.11.003Orlovskaya, L. A. Sorption preconcentration of heavy metal ions in the atomic absorption analysis of background contents in drinking water / L. A. Orlovskaya // Problemy inzenerii srodoviska. Material XXII Miedzynar. Sympoz. AQUA-2003 / Politechnik Warszawska, Ed. Board W. Fluch [et al.]. – Plock, 2007. – P. 16.Orlovskaya L. A. Sorption preconcentration of heavy metal ions in the atomic absorption analysis of background contents in drinking water. Problemy inzenerii srodoviska. Material XXII Miedzynar. Sympoz. AQUA-2003. Plock, 2007, pp. 16.Nechitailo, G. S. Space Biology: Studies at Orbital Stations / G. S. Nechitailo, A. L. Mashinsky. – Moscow: Mir, 1993. – 503 p.Nechitailo G. S., Mashinsky A. L. Space Biology: Studies at Orbital Stations. Moscow, Mir Publ, 1993. 503 p.Солдатов, В. С. Ионитные почвы / В. С. Солдатов, Н. Г. Перышкина, Р. П. Хорошко. – Минск: Наука и техника, 1978. – 270 с.Soldatov V. S., Peryshkina N. G., Horoshko R. P. Ion Exchange Soils. Minsk, Nauka I Tehnika Publ., 1978. 270 p. (in Russian).Микроудобрения на хелатной основе: опыт и перспективы использования / Е. Ю. Гейгер [и др.] // Агрохимический вестник. – 2017. – № 2. – С. 30–32.Geiger E. Yu., Varlamova L. D., Semenov V. V., Pogodina Yu. V., Sirotina Yu. A. Chelated microfertilizers: experience and prospects of use. Agrohimicheskii vestnik = Agrochemical Herald, 2017, no. 2, pp. 30–32 (in Russian).Хелатные иониты на основе полиакрилонитрильного волокна с аминодиацетатными функциональными группами / Е. Г. Косандрович [и др.] // Химия и технология новых веществ и материалов: сб. науч. тр. – Минск: Беларуская навука, 2014. – Вып. 4. – С. 262–281.Kosandrovich E. G., Korshunova T. A., Doroshkevich O. N., Kashinskii A. V., Shachenkova L. N., Leshkevich A. O., Zelenkovskii V. M. Chelating ion exchangers on the base of PAN fibers with aminodiacetic functional groups. Khimiya i tekhnologiya novykh veshchestv i materialov: sb. nauch. tr. [Chemistry and technology of new substances and materials. Collection of scientific. works]. Minsk, Belaruskaya navuka Publ., 2014, iss. 4, pp. 262–281 (in Russian).Acid-base properties of ion exchangers. I. Optimising of potentiometric titration of ion exchangers exemplified by carboxylic acid resines / V. S. Soldatov[et al.] // Reactive and Functional Polymers. – 2004. – Vol. 58, N 1. – P. 3–12. https://doi.org/10.1016/j.reactfunctpolym.2003.11.003Soldatov V. S., Sosinovich Z. I., Korshunova T. A., Mironova T. V. Acid-base properties of ion exchangers. I. Optimising of potentiometric titration of ion exchangers exemplified by carboxylic acid resines. Reactive and Functional Polymers, 2004, vol. 58, no. 1, pp. 3–12. https://doi.org/10.1016/j.reactfunctpolym.2003.11.003Szabadka, O. Studies on chelating resins. II. Determination of the protonation constants of a chelating resin containing iminodiacetic acid groups / O. Szabadka // Talanta. – 1982. – Vol. 29, N 3. – P. 183–187. https://doi.org/10.1016/0039-9140(82)80092-1Szabadka O. Studies on chelating resins. II. Determination of the protonation constants of a chelating resin containing iminodiacetic acid groups. Talanta, 1982, vol. 29, no. 3, pp. 183–187. https://doi.org/10.1016/0039-9140(82)80092-1Soldatov, V. S. Acid-base properties of ion exchangers. II. Determination of the acidity parameters of ion exchangers with arbitrary functionality / V. S. Soldatov, Z. I. Sosinovich, T. V. Mironova // Reactive and Functional Polymers. – 2004. – Vol. 58, N 1. – P. 13–26. https://doi.org/10.1016/j.reactfunctpolym.2003.11.004Soldatov V. S., Sosinovich Z. I., Mironova T. V. Acid-base properties of ion exchangers. II. Determination of the acidity parameters of ion exchangers with arbitrary functionality. Reactive and Functional Polymers, 2004, vol. 58, no. 1, pp. 13–26. https://doi.org/10.1016/j.reactfunctpolym.2003.11.004Зеленковский, В. М. Компьюторное моделирование структуры полимерных ионитов: дис. … д-ра хим. наук: 02.00.04 / В. М. Зеленковский. – Минск, 2012.Zelenkovskii V. M. Computer modeling of structure of polymeric ion exchangers. Minsk, 2012 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.