СОРБЦИОННОЕ КОНЦЕНТРИРОВАНИЕ, РАЗДЕЛЕНИЕ As(III)/As(V)  «В ПОЛЕВЫХ УСЛОВИЯХ» С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МОДИФИЦИРОВАННЫХ  НЕОРГАНИЧЕСКИХ ОКСИДОВ И ИХ ПОСЛЕДУЮЩЕЕ АЭС-ИСП ОПРЕДЕЛЕНИЕ  В ЛАБОРАТОРИИ

Svetlana L. Didukh-Shadrina; Vladimir N. Losev; Anastasia S. Orobyeva; Urana V. Ondar; Anay-Kara B. Lopsan-Endan

doi:10.6060/ivkkt.20246704.7014

Svetlana L. Didukh-Shadrina Научно-исследовательский инженерный центр «Кристалл» Сибирского федерального университета
Vladimir N. Losev Научно-исследовательский инженерный центр «Кристалл» Сибирского федерального университета
Anastasia S. Orobyeva Научно-исследовательский инженерный центр «Кристалл» Сибирского федерального университета
Urana V. Ondar Тувинский государственный университет
Anay-Kara B. Lopsan-Endan Тувинский государственный университет

DOI: https://doi.org/10.6060/ivkkt.20246704.7014

Ключевые слова: оксид алюминия, полигексаметиленгуанидин, химически модифицированный кремнезем, мышьяк (III, V), сорбционное разделение, АЭС-ИСП определение

Аннотация

Для концентрирования и разделения неорганических форм мышьяка предложено использовать оксид алюминия, модифицированный полигексаметиленгуанидином (Al₂O₃-ПГМГ), и кремнезем, химически модифицированный дисульфидными группами (ДСС). Наличие протонированных аминов на поверхности модифицированного оксида алюминия позволяет эффективно концентрировать из водных растворов анионные формы мышьяка. Мышьяк(V) количественно извлекается аминированным оксидом алюминия из растворов при рН 1,8–7,5 с временем установления сорбционного равновесия, не превышающем 5 мин. Сорбционная емкость Al₂O₃-ПГМГ по отношению к As(V) составляет 55 мкмоль/г. Для извлечения As(III) предложено использовать сорбент ДСС, количественно извлекающий мышьяк из растворов в диапазоне рН 4,0–7,5. Сорбционная емкость ДСС составила 110 мкмоль As(III) на 1 г сорбента. При динамическом режиме концентрирования неорганических форм мышьяка оптимальными условиями являются рН 4,5, скорость потока раствора 1–1,5 мл/мин, объем пропускаемого раствора 300 мл при концентрации аналита 1 мг/л. Количественная десорбция сорбированного As(V) с поверхности Al₂O₃-ПГМГ достигается 10 мл 0,05 М NaOH, сорбированного As(III) с поверхности ДСС - 10 мл 2 M HCl. Для раздельного концентрирования и определения As(III) и As(V) использована система из двух последовательно связанных концентрирующих патронов: первый заполнен сорбентом ДСС, второй – сорбентом Al₂O₃-ПГМГ. Предложенная система была применена для концентрирования, разделения неорганических форм мышьяка непосредственно на месте отбора проб – природных подземных и колодезных питьевых вод Республики Тыва. Последующее АЭС-ИСП определение мышьяка проводилось после его десорбции в лабораторных условиях.

Для цитирования:

Дидух-Шадрина С.Л., Лосев В.Н., Оробьëва А.С., Ондар У.В., Лопсан-Ендан А.-К.Б. Сорбционное концентрирование, разделение As(III)/As(V) «в полевых условиях» с использованием модифицированных неорганических оксидов и их последующее АЭС-ИСП определение в лаборатории. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2024. Т. 67. Вып. 4. С. 64-71. DOI: 10.6060/ivkkt.20246704.7014.

Литература

Mandal B.K., Suzuki K.T. Arsenic round the world: a review. Talanta. 2022. V. 58. P. 201–235. DOI: 10.1016/S0039-9140(02)00268-0.

Schlesinger W.H., Klein E.M., Vengosh A. The Global Biogeochemical Cycle of Arsenic. Global Biogeochem. Cycles. 2022. V. 36. N 11. Р. 1–26. DOI: 10.1029/2022GB007515.

Akter K.F., Owens G., Davey D.E., Naidu R. Arsenic speciation and toxicity in biological systems, in: Reviews of Environmental Contamination and Toxicology. V. 184. New York: Springer. 2005. P. 97–149. DOI: 10.1007/0-387-27565-7_3.

Schlebusch C.M., Gattepaille L.M., Engstrom K., Vahter M., Jakobsson M., Broberg K. Human adaptation to arsenicrich environments. Mol. Biol. Evol. 2015. V. 32. N 6. P. 1544–1555. DOI: 10.1093/molbev/msv046.

Pimparkar B.D., Bhave A. Arsenicosis: review of recent advances. J. Assoc. Physicians India. 2010. V. 58. N 10. P. 617–629.

Narukawa T., Chiba K., Sinaviwat S., Feldmann J. A rapid monitoring method for inorganic arsenic in rice flour using reversed phase-high performance liquid chromatography-inductively coupled plasma mass spectrometry. J. Chromatogr. A. 2017. V. 1479. P. 129–136. DOI: 10.1016/j.chroma.2016.12.001.

Son S.H., Lee W.B., Kim D., Lee Y., Nam S.H. An alternative analytical method for determining arsenic species in rice by using ion chromatography and inductively coupled plasma-mass spectrometry. Food Chem. 2019. V. 270. P. 353–358. DOI: 10.1016/j.foodchem.2018.07.066.

LinY., Sun Y., Wang X., Chen S., Wu Y., Fu F. A univer-sal method for the speciation analysis of arsenic in various seafood based on microwave-assisted extraction and ion chromatography-inductively coupled plasma mass spectrometry. Microchem. J. 2020. V. 159. ID. 105592. DOI: 10.1016/j.microc.2020.105592.

Komorowicz I., Hanć A., Lorenc W., Barałkiewicz D., Falandysz J., Wang Y. Arsenic speciation in mushrooms using dimensional chromatography coupled to ICP-MS detector. Chemosphere. 2019. V. 233. P. 223–233. DOI: 10.1016/ j.chemosphere.2019.05.130.

He M., Huang L.J., Zhao B.S., Chen B.B., Hu B. Advanced functional materials in solid phase extraction for ICP-MS determination of trace elements and their species - a review. Anal. Chim. Acta. 2017. V. 973. P. 1–24. DOI: 10.1016/j. aca.2017.03.047.

Abbaszadeh A., Tadjarodi A. Speciation analysis of inorganic arsenic in food and water samples by electrothermal atomic absorption spectrometry after magnetic solid phase extraction by a novel MOF-199/modified magnetite nano-particle composite. RSC Adv. 2016. V. 6. N 114. P. 113727–113736. DOI: 10.1039/C6RA21819A.

Zhao L.Y., Zhu Q.Y., Mao L., Chen Y.J., Lian H.Z., Hu X. Preparation of thiol- and amine-bifunctionalized hybrid monolithic column via "onepot" and applications in speciation of inorganic arsenic. Talanta. 2019. V. 192. P. 339–346. DOI: 10.1016/j.talanta.2018.09.064.

Peng H.Y., Zhang N., He M., Chen B.B., Hu B. Simultaneous speciation analysis of inorganic arsenic, chromium. and selenium in environmental waters by 3-(2-aminoethylamino) propyltrimethoxysilane modified multi-wall carbon nanotubes packed microcolumn solid phase extraction and ICP-MS. Talanta. 2015. V. 131. P. 266–272. DOI: 10.1016/j.talanta.2014.07.054.

Baranik A., Gagor A., Queralt I., Margui E., Sitko R., Zawisza B. Determination and speciation of ultratrace ar-senic and chromium species using aluminium oxide supported on graphene oxide. Talanta. 2018. V. 185. P. 264–274. DOI: 10.1016/j.talanta.2018.03.090.

Yang Y., He M., Chen B., Hu B. The amino - functionalized magnetic graphene oxide combined with graphite furnace atomic absorption spectrometry for determination of trace inorganic arsenic species in water samples. Talanta. 2021. V. 232. ID 122425. DOI: 10.1016/j.talanta.2021.122425.

Tolkou A.K., Kyzas G.Z., Katsoyiannis I.A. Arsenic(III) and Arsenic(V) Removal from Water Sources by Molecu-larly Imprinted Polymers (MIPs): A Mini Review of Recent Developments. Sustainability. 2022. V. 14. N 9. P. 5222. DOI: 10.3390/su14095222.

Losev V.N., Didukh-Shadrina S.L., Orobyeva A.S., Metelitsa S.I., Borodina E.V., Ondar U.V., Nesterenko P.N., Maznyak N.V. A new method for highly efficient separation and determination of arsenic species in natural water using silica modified with polyamines. Analyt. Chim. Acta. 2021. V. 1178. P. 354–369. DOI: 10.1016/j.aca.2021.338824.

Zemskova L.A., Voit A.V., Shlyk D.H., Barinov N.N. Carbon fibers modified with transition metal oxides for As (V) removal from solutions. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2016. V. 59. N 9. P. 31–37 (in Russian). DOI: 10.6060/tcct.20165909.8y.

Chukin G.D. Structure of aluminum oxide and hydrodesulfurization catalysts. Mechanisms of reactions. М.: Paladin, «Printa». 2010. 288 p. (in Russian).

Islam M.A., Morton D.W., Johnson B.B., Pramanik B.K., Mainali B., Angove M.J. Metal ion and contaminant sorption onto aluminium oxide-based materials: a review and future research. J. Envir. Chem. Eng. 2018. V. 59. N 9. P. 6853–6869. DOI: 10.1016/j.jece.2018.10.045.

Pisareva A.S., Tikhomirova T.I. Sorption of Synthetic Anionic Amaranth Dye from an Aqueous Solution on Hy-drophobized Silica and Alumina. Rus. J. Phys. Chem. A. 2019. V. 93. N 3. P. 534–537. DOI: 10.1134/S0036024419030142.

Tikhomirova T.I., Ramazanova G.R., Apyari V.V. A hybrid sorption – Spectrometric method for determination of synthetic anionic dyes in foodstuffs. Food Chem. 2017. N 221. P. 351–355. DOI: 10.1016/j.foodchem.2016.10.042.

Didukh-Shadrina S.L., Buyko O.V., Losev V.N., Chashool N.N. Preconcentration and determination of synthetic food dye Fast Green FCF (E143) using aminated alumina. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2023. V. 66. N 3. P. 27–35. DOI: 10.6060/ivkkt.20236603.6714.

GOST (State Standard) R 5725-2002. Accuracy (correctness and precision) of measurement methods and results. M.: IPK Izd-vo standartov. 2002. (in Russian).

Didukh S.L., Losev V.N. Adsorption-photometric and testdetermination of copper in aqueous media using the oxides modified with polyhexamethylene guanidine and bathocuproinedisulfonic acid. Analitika Kontrol. 2017. V. 21. N 1. P. 49–56 (in Russian). DOI: 10.15826/analitika.2017.21.1.005.

Losev V.N., Borodina E.V., Buyko O.V., Samoilo A.S., Elsuf'ev E.V., Li M. Highly selective adsorbents based on silica gel chemically modified with sulfur-containing groups of arched structure for preconcentration and de-termination of palladium(II) in products of processing of sulfide coppernickel ore. Microchem. J. 2023. V. 195. ID 109452. DOI: 10.1016/j.microc.2023.109452.

Аннотация

Литература

Самые популярные