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Methodenartikel

Sulfate Trennung durch selektive Kristallisation mit einer Bis-iminoguanidinium Ligand

7.8K Aufrufe

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DOI:

10.3791/54411

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8. September 2016

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In diesem Artikel

Zusammenfassung

Ein Protokoll für die in situ wässrigen Synthese eines Bis (iminoguanidinium) Liganden und ihre Verwendung in selektiven Trennung der Sulfat dargestellt.

Zusammenfassung

Ein einfaches und effektives Verfahren zur selektiven Sulfattrennung aus wässrigen Lösungen durch Kristallisation mit einem Bis-Guanidinium-Liganden, 1,4-Benzol-Bis(iminoguanidinium) (BBIG), wird demonstriert. Der Ligand wird als Chloridsalz (BBIG-Cl) durch in situ Iminkondensation von Terephthalaldehyd mit Aminoguanidiniumchlorid in Wasser synthetisiert, gefolgt von einer Kristallisation als Sulfatsalz (BBIG-SO4). Alternativ wird BBIG-Cl ex situ in größerem Maßstab aus Ethanol synthetisiert. Die Sulfattrennbarkeit des BBIG-Liganden wird durch selektive und quantitative Kristallisation von Sulfat aus Meerwasser demonstriert. Der Ligand kann durch Neutralisation von BBIG-SO4 mit wässrigem NaOH und Kristallisation des neutralen Bis-Iminoguanidins recycelt werden, das mit wässrigem HCl wieder in BBIG-Cl umgewandelt und in einem weiteren Trennzyklus wiederverwendet werden kann. Schließlich werden 35S-markierte Sulfate und β Flüssigszintillationszählung zur Überwachung der Sulfatkonzentration in Lösung eingesetzt. Insgesamt wird dieses Protokoll den Benutzer in die notwendigen Fähigkeiten einweisen, um einen Liganden zu synthetisieren, ihn bei der selektiven Kristallisation von Sulfat aus wässrigen Lösungen einzusetzen und die Trenneffizienz zu quantifizieren.

Einleitung

Selektive Trennung von hydrophilem Oxoanionen (zB Sulfat, Chromat, Phosphat) von wettbewerbsfähigen wässrigen Lösungen stellt eine grundlegende Herausforderung mit Relevanz für die Umweltsanierung, Energieproduktion, und die menschliche Gesundheit. 1,2 Sulfate insbesondere schwierig ist , aus dem Wasser zu extrahieren aufgrund seiner intrinsische Abneigung seiner Hydrathülle zu vergießen und in weniger polaren Umgebungen migrieren. 3 Installieren wässrige Sulfat Extraktion effizienter erfordert in der Regel komplexe Rezeptoren , die schwierig und langwierig zu synthetisieren und zu reinigen, oft toxischen Reagenzien und Lösungsmittel be....

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Protokoll

1. Synthese von 1,4-Benzol-bis (iminoguanidinium) -chlorid (BBIG-Cl)

  1. In - situ - Synthese des 1,4-benzol-bis (iminoguanidinium) -chlorid - Ligand (BBIG-Cl) und seine Kristallisations mit Sulfate
    1. Hinzufügen 0,067 g Terephthalaldehyd und 2,2 ml einer 0,5 M wässrigen Lösung von Aminoguanidiniumnitrat Chlorid zu 10 ml entionisiertem Wasser in einem 25 ml-Rundkolben mit einem magnetischen Rührstab ausgestattet.
    2. Rühren Sie die Lösung magnetisch vier Stunden bei 20 ° C. Dies wird eine leicht gelbe Lösung von BBIG-Cl ergeben.
    3. 0,5 ml einer 1 M wässrigen Lösung von Natriumsulfat. Dies wird in der vorliegenden Fällung vo....

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Ergebnisse

Das Pulver-Röntgenbeugungsmuster von BBIG-SO 4 (Figur 1) ermöglicht eine unzweideutige Bestätigung der Identität des kristallisierten Feststoffs. Bei einem Vergleich der erhaltenen Muster gegenüber der Referenz ein, zählt Spitzenintensität weniger als der Spitzenpositionierung. Alle starken Peaks in der Referenz gezeigt sollten in der erhaltenen Probe vorhanden sein. Das Auftreten von starken Peaks in der Probe, die in dem Referenzmuster nicht vorhanden sind z.......

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Diskussion

Diese Technik ist ziemlich tolerant zu viele Abweichungen von der schriftlichen Verfahren, das es recht robust macht. Es gibt jedoch zwei wichtige Schritte, die befolgt werden müssen. Zuerst muss der BBIG-Cl Ligand so rein wie möglich sein. Verunreinigungen werden nicht nur die Kristallisation beeinflusst und die Löslichkeit des erhaltenen Sulfatsalz, sondern es wird auch die Menge schwierig für quantitative Sulfatentfernung aus der Lösung erforderlich zu berechnen. Zweitens, alle Schritte in der β Flüssigszintillations.......

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Offenlegungen

Die Autoren haben nichts offenzulegen.

Danksagungen

Diese Arbeit wurde unterstützt vom U.S. Department of Energy, Office of Science, Basic Energy Sciences, Chemical Sciences, Geosciences, and Biosciences Division. Wir danken der University of North Carolina Wilmington für die Bereitstellung des Meerwassers.

....

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Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
TerephthalaldehydSigmaT2207
AminoguanidiniumchloridSigma#396494
NatriumsulfatSigma#239313
BariumchloridSigma#342920Hochgiftiges
EthanolBeliebigeReagenzqualität (190 proof)
NatriumhydroxidEMDSX0590-1
SalzsäureSigma#258148
FilterpapierBeliebig-Jedesqualitative oder analytische Filterpapier funktioniert
Spritzenfilter (0,22 μ m)Any-Nylon-Filter
35S markiertes SulfatPerkin ElmerNEX041005MC
Ultima Gold Szintillation CocktailPerkin Elmer#6013329
Polypropylen-Fläschchen 
(2-3 ml)Any-AnyEinwegspritze aus Kunststoff funktioniert
Any-Einwegspritze

Referenzen

  1. Langton, M. L., Serpell, C. J., Beer, P. D. Anion Recognition in Water: Recent Advances from Supramolecular and Macromolecular Perspective. Angew. Chem. Int. Ed. 55, 1974-1987 (2016).
  2. Busschaert, N., Caltagirone, C., Van Rossom, W., Gale, P. A. Applications of Supramo....

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Nachdrucke und Genehmigungen

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