Визначення різних форм йоду у високомінералізованих геотермальних водах Кримського півострова

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Визначення різних форм йоду у високомінералізованих геотермальних водах Кримського півострова

З огляду на те, що значна частина України розташована на поверхні «киплячого моря», котре знаходиться глибоко під земною поверхнею, вітчизняними вченими розробляються теоретичні та практичні засади добування з глибинних шарів Землі тепла та цінних мінералів для подальшого використання в хімічній промисловості. Підземні геотермальні води це рідини з температурою від 20 до 290°C та концентрацією солей, що досягає десятків грамів на літр [1]. Умовно геотермальні води поділяють на 2 типи: вуглекислотні (рН від 4,5 до 8,5), що містять великі кількості карбонату чи гідрокарбонату кальцію, і лужні з рН вище 8.5. За такого високого значення рН води є натрієвими, лужність яких зумовлена присутністю соди або наявністю силікатів чи боратів. Хімічний склад геотермальних вод Кримського півострова є недостатньо дослідженим. Так, даних про вміст у цих водах йоду нами в літературі не виявлено. Відмітимо, що наявність йоду у водах глибинних свердловин є одним з пошуково-оціночних критеріїв їхньої нафтогазоносності [8]. Крім того, сполуки йоду є цінною мінеральною сировиною. Oтже, надійне визначення згаданого компонента на рівні різних концентрацій у підземних водах з високою мінералізацією, включаючи розсоли, є актуальним завданням. З огляду на будову зовнішньої електронної оболонки найстійкішими формами йоду є йодид і йодат. У нейтральному середовищі ці форми співіснують між собою. Більше того, суміш розчинів йодату певної концентрації з надміром йодиду використовують як аналітичний реагент для стандартних розчинів йоду [7], оскільки суміш розчину йодату з надлишковою кількістю йодиду є надзвичайно стійкою системою і утворює при додаванні кислоти кількість йоду, еквівалентну кількості йодату.

Мета роботи визначити титриметричним і каталітичним фотометричним методами з використанням різних способів пробопідготовки вміст йоду у формі йодиду, йодату та загального йоду в геотермальних водах та дослідити можливість його сорбційного концентрування.

Об'єкти й методи дослідження. Oб'єктом дослідження були геотермальні води різних свердловин Кримського півострова із загальною мінералізацією з0-40 г./дм^з. Застосування інструментальних методів визначення йодудля цих об'єктів утруднене. Так, через високий вміст солей у пробах використання йодид-селективного електрода для аналізу цих об'єктів практично неможливе [2]. Отосовно атомно-абсорбційної спектроскопії відмітимо, що резонансна лінія йоду з довжиною хвилі за 18з нм не потрапляє у спектральний діапазон серійних атомно-абсорбційних приладів. Cелективні джерела світла, які випромінюють цю довжину світла, промисловістю не виробляються. Тому пряме атомно-абсорбційне визначення йоду зазвичай не здійснюється [6].

Визначення міліграмових кількостей різних форм йоду у даній роботі здійснювали титриметричним методом [з] з використанням селективних способів пробопідготовки. Мікрограмові кількості йоду визначали каталітичним спектрофотометричним церій-арсенітним методом [4] за власним забарвленням церію(^) з використанням сухої лужної високотемпературної пробопідготовки [5].

Визначення міліграмових кількостей йоду у формі йодату. Для визначення міліграмових кількостей йоду у формі йодату проби геотермальних вод після фільтрування та підкислення обробляли надміром йодиду. При цьому відбувалося виділення елементного йоду в кількості, пропорційній вмісту йодату згідно з рівнянням Юз+ 5І+ 6Н⁺ о зІ2 + 3Н2O.

Далі пробу титрували тіосульфатом у присутності крахмалу:

І2 + 2S2O3²о 2I+ S4O6^2-.

За одержаними даними розраховували вміст йодату у пробах.

Визначення міліграмових кількостей загального йоду. Для визначення міліграмових кількостей загального йоду проби геотермальних вод після фільтрування та підкислення обробляли надміром брому для переведення йоду у формі йодиду в йодат за рівнянням:

І+ 3Br2 + 3H2O о IO3+ 6Br+ 6H+.

Надмір брому видаляли нагріванням проб на водяній бані до світлосолом'яного кольору та наступною обробкою їх фенолом:

2Br2 + C6H5-OH о C6H₃Br2OH + 2HBr.

Далі діяли як у попередньому разі при визначенні йодату.

Визначення міліграмових кількостей йоду у формі йодиду. Вміст йодиду у пробах розраховували за різницею між вмістом загального йоду та вмістом йодату.

Визначення мікрограмових кількостей загального йоду. Для визначення мікрограмових кількостей загального йоду здійснювали сухе лужне озолення проб, за якого всі форми йоду перетворюються в йодид. Далі з сухого залишку водою вилучали розчинні компоненти, у тому числі йодид, і визначали його за кінетичною реакцією Кольтгофа Cендела, каталізатором якої є йод у формі йодиду:

2Ce(IV) + H₃AsO₃ + ^O о 2Ce(III) + HaAsO4 + 2Н+.

Фотометричне детектування здійснювали в сірчанокислому середовищі за ослабленням власного жовтого забарвлення церію(^) за 366 нм.

Результати та їх обговорення. З табл. 1 видно, що вміст загального йоду у досліджених пробах геотермальних вод (проби 1-10) коливається від ~25 до ~4 мг/дм³. Причому, переважна кількість йоду у складі цих проб існує у вигляді йодиду. Лише у пробі №5 близько 35% йоду міститься у вигляді йодату, що вказує на перебіг окиснювальних процесів у згаданій пробі. Для порівняння у таблиці наведено також вміст йоду у деяких водах Київського регіону (проби 11-13), визначений кінетичним каталітичним методом. Видно, що вміст загального йоду у згаданих пробах на три порядки нижчий від вмісту йоду у пробах глибинних свердловин Півдня нашої держави.

Вміст різних форм йоду в геотермальних водах Кримського півострова та в деяких водах м. Киева (n=3, Р=0,95)

кримський йод геотермальний хімічний

Зазвичай йод для потреб людини добувають спалюванням морських водоростей. Наявність міліграмових кількостей йоду у водах глибинних свердловин Кримського півострова дозволяє вилучати його з їхнього складу. Попередні досліди показали, що з досліджених вод йод у вигляді йодиду вилучається на 85-95% хлоридом срібла, імпрегнованим у силікагель (sorb-1), та силікагелем з прищепленими тетраалкіламонійними групами (sorb-2), а також на >99% на активованому вугіллі у вигляді елементного йоду після попереднього окиснення йодиду до І2. На рис. 1 наведено відповідні ізотерми сорбції, побудовані на модельних розчинах. Ізотерми сорбції йодиду на модифікованих силікагелях (кр. 1, 2) мають вигляд випуклих кривих (клас L). Oбробкою згаданих ізотерм за лінійною формою рівняння Ленгмюра визначено максимальну ємність сорбентів (810^-5 та 3010^-5 моль/г) і константи сорбції, що становлять (0,4±0,2) 10^-5 та (0,3±0,1) 10^-5 дм³/моль відповідно для sorb-1 та sorb-2.

Максимальна ємність за йодидом sorb-1 становить близько 50% хлориду срібла, імпрегнованого в силікагель, та біля 80% від кількості прищеплених тетраалкіламонійних груп при встановленні сорбційної рівноваги відповідно впродовж кількох годин і десятків хвилин. Ізотерма сорбції елементного йоду на активованому вугіллі належить до ізотерм Генрі (кр. 3). Ємність дослідженого вугілля за йодом становить 3,810^-5 моль/г при встановленні сорбційної рівноваги впродовж кількох хвилин.

Недоліком sorb-1 як сорбенту є висока ціна солей срібла та тривалий час установлення сорбційної рівноваги, активованого вугілля необхідність переведення йодиду в елементний йод.Імовірно, перспективнішими для виділення йоду у формі йодиду з геотермальних вод будуть силікагелі з прищепленими тетраалкіламонійними групами, зокрема внаслідок того, що їхні йодиди є малорозчинними сполуками.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Ізотерми сорбції йодиду на AgCl, імпрегнованому в силікагель, (1), силікагелі з прищепленими тетраалкіламонійними групами (2) та елементного йоду на активованому вугіллі (3). Т=283 К

Список літератури

1. Басков Е.А., Суриков С.Н. Гидротермы Земли. Л., 1989. 2. Бебешко Г.И., Нестерина Е.М., Бурцева С.И. Учет влияния ионной силы и потенциала жидкостного соединения при ионометрическом определении фториди иодид-ионов в водах и рассолах // Заводск. лаборатория. 2000. Т. 66. №12. С. 8-10. 3. ГОСТ 23268.16-78. Методы определения иодид-ионов. М., 1985. С. 92-96. 4. Перес-Бенедито Д., Сильва М. Кинетические методы в аналитической химии. М., 1991.

2. С. 70. 5. Шкадаускене О.П., Шкадаускас Ю.С. Кинетическое определение иодида по реакции окисления бензидина хлорамином Б // Журн. аналит. химии. 2001. Т. 56, №2. С. 192-194.

3. . Bermejo-Barrera P., Aullo-Sendin R.V., Aboal-Somoza M. et all. Contribution to the development of indirect atomic absorption methods: application of the ion pair 1, 10-phenantroline-mercury(II) - iodide to iodine determination in water and infant formulae samples // Mikrochimica Acta. 1999. Vol. 131, №2.

4. Р. 145-151. 7. Bichsel Y., Von Gunten U. Determination of iodide and iodate by ion chromatography with postcolumn reaction and uv/visible detection // Anal. Chem 1999. Vol. 71, №1. Р. 34-38.

5. 8Размещено на Allbest.ru