贵金属钯作为催化剂时对降低副产物,提高化工产品质量起着非常重要的作用,但是作为汽车尾气处理装置中的“三效催化剂”之一时产生的环境污染和危害已经引起了人们广泛的重视。由于铂族元素化学性质极为相似,所以分离、富集和高选择性的测定方法显得尤为重要。目前分析贵金属的方法主要有电感耦合等离子体质谱法,电感耦合等离子体原子发射光谱法,石墨炉原子吸收法,伏安法,高效液相色谱法等等。由于贵金属在各种环境和生物样品中浓度极低,测定前通常还需要应用各种分离富集的手段,常见的有溶剂萃取,离子交换和吸附,流动注射,共沉淀和电沉淀富集等。薄层色谱法(TLC)是一种分离贵金属的简单方法。
杂环偶氮类试剂是贵金属的特征高灵敏显色剂,其结构式可简单地表示为R`-N=N-R,其中R`为杂环基,R为偶氮成分。这里面主要分析3种吡啶偶氮(即R`为吡啶偶氮环)试剂-2-[(5-溴2-2-吡啶)-偶氮]5-二乙氨基苯酚(5-Br-PADAP),1-(2-吡啶偶氮)2-萘酚(PAN),4-(2-吡啶偶氮)-间苯二酚(PAR)与5种贵金属的化合物的薄层色谱特性,利用其不同的薄层色谱特性将钯与其它贵金属分离。分离后的斑点有色可见,直接用薄层扫描法定量测定了合成水样及实际水样中的钯,均得到了满意的结果,是一种简单、快速,选择性好,灵敏度高的分离测定方法。
一、实验方法
1、薄层板的制备:移取一定量硅胶40克,加入110ml的0.2%羧四基纤维素钠水溶液,混合均匀后取12ml涂于玻璃板(15*10平方厘米)上,晾干,在110度活化半小时,贮于干燥器中备用,薄层厚度约为0.2mm。
2、薄层分离:移取50微升含金属离子的标准溶液于分液漏斗中,加入缓冲液1毫升,再视配比不同加入适量络合剂溶液,观察体系的颜色变化,10分钟反应完全,用1毫升氯仿溶液萃取,振荡后静置分层,分出有机相供TILC使用,用微量进样器点样后,把薄层板置于展开室中展开,展开距离为10厘米。
3、水样处理:取瘦西湖中水样1000毫升,过滤后蒸发浓缩,定容于100毫升容量瓶中。
4、合成水样的配制:配制含Pd(II)、Pt(IV)、Ir(III)、Au(III)、Ag(I)等金属离子浓度的水溶液作为测定Pd(II)的合成水样,其它金属离子的浓度与Pd(II)相当。
5、定量分析:分别取10、20、30、40、50微升含金属离子的标准溶液及1毫升待分析试样于分液漏斗中,加入缓冲液1毫升和5-Br-PADAP溶液1毫升,等待10分钟待反应完全后用1毫升氯仿溶液萃取,振荡后静置分层,分出有机相供TLC使用。用微量进样器点样5微升,把薄层板置于展开室中展开,展开距离为10厘米。溶剂挥发完全后同时在CS2930型薄层扫描仪上进行扫描,测量斑点的吸光度,用标准曲线法进行定量分析。
薄层扫描参数:单波长反射锯齿扫描,中灵敏度,线性化参数SX为3,数据累加为8。
二、实验参数变化及结果分析
1、pH的选择
将Pd(II)、Pt(IV)、Au(III)、Ir(III)、Ag(I)分别在4种缓冲液醋酸/醋酸钠(pH=414)、硼砂(pH=714,pH=815)、碳酸氢钠/碳酸钠(pH=9.8)中与3种络合剂5-Br-PADAP、PAN、PAR反应,并在薄层板上展开,结果表明:只有Pd(II)可与3种络合剂形成稳定化合物,对于其它金属的络合物,在展开过程中有色络合物颜色褪去,呈现络合剂的颜色,说明络合物已分解,因此钯与其它贵金属分离。
2、吸附剂的选择
使用吸附剂硅胶GF254时吸附较严重,钯的配合物易拖尾,而用硅胶H时斑点比较集中,所以选用硅胶H作为吸附剂。
3、Rf值与配合物结构的关系及展开剂的选择
试验了3种Pd-R络合物在乙酸甲酯、乙酸乙酯及其混合物中的展开情况,并测定其Rf值,根据试验数据可以看出,Pd-R络合物的Rf值随极性展开剂浓度而增大。同时可以看出在使用同一展开剂时,3种络合物的Rf大小也是有规律的,Pd-PAR小于Pd-5-Br-PADAP小于Pd-PAN。这是因为溶质的保留值与所吸附化合物的结构有很大关系。尽管3种络合剂都是吡啶偶氮化合物,但-R部分体积是PAR小于5-Br-PADAP小于PAN,化合物非极性部分增大使其与吸附剂之间的键合力减小,因而保留值增大,这也符合了相似相溶的原理。本实验选择乙酸乙酯为展开剂。
4、扫描波长的选择
3种钯的吡啶偶氮络合物中,Pd-5-Br-PADAP的斑点为蓝色,最为清晰集中,所以选择5-Br-PADAP为络合剂进行定量分析,实验证明Pd-5-Br-PADAP配合物在570nm处有一强吸收,本实验选择570nm为检测波长。
5、络合剂用量的选择
5-Br-PADAP用量对薄层扫描信号的影响,信号开始随5-Br-PADAP用量的增大而增大,到1.0毫升时几乎不再,说明此时Pd(II)与5-Br-PADAP反应完全。本实验选择5-Br-PADAP用量为1.0毫升。
6、水样中钯离子浓度测定及回收率试验
用所建立的方法测定瘦西湖水中钯含量,结果见表3。回收率在99%~106%之间。贵金属离子与吡啶偶氮配合物的薄层色谱(TLC)特性,将Pd(II)与其它贵金属离子分离,并且用薄层扫描法进行定量分析。线性范围为5.0-50.0微克/毫升,检出限为1.6微克/毫升。用这种方法分析了水样中钯,效果很好。