Analytische Multielement-Anreicherung an metallhydroxidbeladener Cellulose

Zusammenfassung Es wird die analytische Multielement-Anreicherung an metallhydroxydbeladener Cellulose beschrieben. Metallhydroxide [z.B. Fe(OH)₃, In(OH)₃] in geringen Mengen auf einem anderen Spurenfänger (z. B. Cellulose) fixiert, zeigen ein hohes Sorptionsvermögen für Elementspuren [z. B. Al, As, Be, Bi, Cd, Co, Cr(III), Cu, Lanthanoide, Mn, Mo, Ni, Pb, Sn, Ti, V, Zn] im ng/l- bis g/ l-Bereich. Die Spuren-VerteilungskoeffizientenK _d an dem synergistisch wirkenden Mischkollektor [Cellulose/1% Fe(III) bzw. Cellulose/2% In(III)] erreichen auch in konzentrierten Salzlösungen Werte von 10⁴ bis 10⁵. Komplexierende Wasserinhaltsstoffe (z.B. Citrat, Huminsäure, Phosphat) stören die Spurenanreicherung kaum, abgesehen von starken Chelatbildnern (z.B. NTA). Hauptvorteile gegenüber der herkömmlichen Mitfällung an Metallhydroxiden sind eine vereinfachte Handhabung (Schüttelverfahren) sowie erheblich verringerte Kollektormengen [z. B. einige hundert Mikrogramm Fe(III), In(III)]. Nach Elution mit 2 M HCl werden die angereicherten Elementspuren durch Flammen-AAS (Injektionsverfahren) bzw. ICP-AES bestimmt. Die Nachweisgrenzen (3) der wasseranalytischen Verbundverfahren liegen vielfach bei 0,1 g/l, die relativen Standardabweichungens _r bei 0,03 bis 0,05.

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Analytical multielement preconcentration on metal hydroxide-coated cellulose

Summary The analytical preconcentration of trace metals on metal hydroxide-coated cellulose is characterized. Metal hydroxides [e.g., Fe(OH)₃, In(OH)₃], in small amounts fixed on another adsorbent (e.g., cellulose), strongly bind many trace metals [e.g., Al, As, Be, Bi, Cd, Co, Cr(III), Cu, lanthanoids, Mn, Mo, Ni, Pb, Sn, Ti, V, Zn] in the ng/l to g/l range. The sorption of trace metals on the synergistically acting collector [e.g., cellulose/1% Fe(III), cellulose/2% In(III)] proceeds with half times of some minutes. Furthermore, the element distribution coefficientsK _d between adsorbent and strong saline solutions are of the order 10⁴ to 10⁵. Dissolved complexing matters (e.g., citrate, humic acid, phosphate) with the exception of chelating agents (e.g., NTA) do not interfere. The main advantages compared with the conventional co-precipitation of trace metals with metal hydroxides, are a simplified procedure (batch method) and lowered metal amounts [e.g., some 100 g Fe(III), In(III)]. After elution (2 M HCl) the preconcentrated trace metals are determined by flame-AAS (injection technique) and ICP-AES. With the analytical procedure developed for water analysis, detection limits (3) of 0.1 g/l and relative standard deviations of 0.03 to 0.05 can be achieved for many elements in surface-, mineral- and sea-water.

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Teilweise vorgestellt auf der Jahrestagung 1984 der Fachgruppe Wasserchemie der GDCh, Bad Homburg v. d. H., 28.–30. 5.1984     

Multielement-preconcentration for atomic spectroscopy by sorption of dithiocarbamate-metal complexes (e.g., HMDC) on cellulose collectors

Summary The analytical preconcentration of trace metals from saline solutions by sorption of their dithiocarbamates on reversed-phase cellulose is reported. Heavy metals [e.g., Bi, Cd, Co, Cr(III), Cu, Fe, Hg, In, Ni, Pb, Tl, Yb, Zn] dissolved at the ng/l to g/l level can be quantitatively fixed as dithiocarbamates (e.g., HMDC) on cellulose within a few minutes. In salt solutions and without use of any carriermetal the distribution coefficients K _d are of the order 10⁴ to 10⁵ (ml/g) in the pH range between 4 and 10. The K _d values of dithiocarbamates on RP cellulose (e.g., acetylated cellulose) are higher by a factor of 5 to 10 than those on conventional RP sorbents (e.g., C₁₈, C₆H₅). Moreover, the chemical blanks caused by the cellulose collector (batch and column procedure) are below the detection limits of the determination methods used (flame-AAS, graphite furnace-AAS, ICP-OES), Cu, Fe and Zn excepted. Combined with the above atomic spectroscopy methods, the multielement preconcentration with the aid of HMDC complexes is applied to the determination of trace metals in natural waters (including sea water), biological matters (e.g., urine, bovine liver) and high-purity metals (e.g., Al). The accuracy and precision of the developed analytical procedure are confirmed by trace determinations in standard reference materials (e.g., NBS 1577, Alusuisse 112/02).

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Multielement-Voranreicherung für die Atomspektroskopie durch Sorption von Dithiocarbamat-Metallkomplexen an Cellulose-Kollektoren

     

Microdetection of V(V)-ion with desferrioxamine B by resin spot test technique

Summary Highly sensitive and selective test for vanadium(V) detection, with desferrioxamine B, is proposed. The method is based on reddish-violet complex fixation on cation-exchange resin. Detection limit of 1.01×10^–10 g V(V)-ion is achieved by application of Dowex HCR(NH₄ ⁺) resin. Among 89 foreign substances investigated (diverse ions, complexing, oxidizing and reducing agents), Fe(II/III)-(under atmospheric conditions) and Co(II)-ion are the only interfering species.

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Mikronachweis von Vanadin(V) mit Desferrioxamin B mit Hilfe der Harz-Tüpfeltechnik

Zusammenfassung Eine hochempfindliche und selektive Reaktion für den Nachweis von V(V) mit Desferrioxamin B wurde vorgeschlagen. Der dabei entstehende rot-violette Komplex wird an ein Kationenaustauscher-Harz gebunden. Die Nachweisgrenze 1,01×10^–10 g V(V) wird mit Dowex HCR(NH₄ ⁺)-Harz erreicht. Unter 89 geprüften Fremdsubstanzen (div. Ionen, Komplexbildner, Oxydations- und Reduktionsmittel) sind Fe(II, III) und Co(II) die einzigen störenden Substanzen.

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Presented at 9th International Symposium on Microchemical Techniques, Amsterdam, August 28–September 2, 1983.     

Kathodenstrahlpolarographische Bestimmung von Spurenelementen in Tetrachlorogolds?ure nach ionenaustausch-chromatographischer Trennung

Zusammenfassung Die kathodenstrahlpolarographische Bestimmung von Ni, Pb, Cu, Co, Fe, Mo, Te, Sn, Zn, Bi, Cd, Tl in Tetrachlorogoldsäure wird beschrieben. Die Nachweisgrenzen liegen im 10^–4%- bzw. 10^–5%-Bereich (Ni, Co, Mo). Die Spuren werden über einen Ionenaustauscher AG 1X8 untereinander und von der Matrix getrennt.

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Cathode-ray polarographic determination of trace elements in tetrachloroauric acid after separation by ion exchange

A method is described for the cathode-ray polarographic determination of traces of Ni, Pb, Cu, Co, Fe, Mo, Te, Sn, Zn, Bi, Cd, Tl in H(AuCl₄). Gold is separated from the trace metals by absorption on the strongly basic anion-exchange resin AG 1X8. The detection limits are within the ranges of 10^–4% and 10^–5% ((Ni, Co, Mo).

     

Analytische Multielement-Abtrennung aus hochreinem Aluminium mittels Chelat-Ionenaustauscher

Zusammenfassung Die analytische Multielement-Abtrennung (Bi, Ca, Cd, Cu, Fe, Mg, Mn, Ni, Sr, Zn) aus hochreinem Al (gelöst als Aluminat) an einem Chelat-Ionenaustauscher (Cellulose Hyphan) wird beschrieben. Hierbei reichern sich die Elementspuren aus Al-Lösungen mit Verteilungskoeffizienten von 10⁴ bis 10⁵ innerhalb weniger Minuten am Adsorber an. Die Spuren-/Matrix-Trennung geht mit Trennfaktoren von über 10⁵ vor sich. Nach Elution (2 M HCl) werden die benannten Elemente mittels Flammen-AAS (Injektionstechnik) bestimmt. Die Nachweisgrenzen (3 ) des Verbundverfahrens liegen zwischen 0,02 (Cd) und 1 g/ g (Bi), die relativen Standardabweichungen s_r zwischen 0,02 und 0,04. Zur Richtigkeitskontrolle wurden standardisierte Referenzmaterialien bzw. die instrumentelle Neutronen-aktivierungsanalyse eingesetzt.

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Analytical multi-element separation from high-purity aluminium by means of a chelating ion-exchanger

Summary The analytical preconcentration of trace elements (e.g., Bi, Ca, Cd, Cu, Fe, Mg, Mn, Ni, Sr, Zn) from high-purity Al (dissolved as aluminate) by means of a chelating ion-exchanger (cellulose Hyphan) is described. Using a fast batch-method, traces of metals can be enriched on the collector from Al solutions with distribution coefficients of the order 10⁴ to 10⁵. The preconcentration coefficients are of the same order of magnitude. After elution (2 M HCl) the trace elements are determined by flame-AAS (injection technique). With the combined procedure detection limits (3 ) in the range from 0.02 to 1 g/g can be attained for the elements mentioned. The accuracy is controlled by standard reference materials and by instrumental neutron activation analysis.

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Herrn Prof. Dr. H. Monien zum 60. Geburtstag gewidmet     

Preparation, characterization and application of an cellulose ion-exchanger with acetoacetamide functional groups

Summary A method is described for functionalizing acetoacetamide chelating groups onto microcrystalline cellulose (Cell-AcAc). This material shows a significant affinity for Fe(III), Cu(II) and U(VI) and no or very less affinity for the M(I) ions (M=Na, K), M(II) ions (M= Mg, Ca; Fe, Co, Ni, Zn), La(III) and Y(III) including Th(IV). The obtained K _d values offer a column separation method for U(VI) ions from the rest of above-mentioned metal ions except Fe(III). Cell-AcAc and its Cu(II) complexes are characterized by means of FT-IR spectra.

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Darstellung, Charakterisierung und Anwendung von Ionenaustauschmaterial aus Cellulose mit chemisch gebundener Acetoacetamid-Gruppe

Zusammenfassung Die Darstellung von immobilisiertem Acetoacetamid auf mikrokristallinem Cellulosepulver (Cell-AcAc) wird beschrieben. Der Ionenaustauscher Cell-AcAc hat eine ausgeprägte Affinität für Fe(III), Cu(II) and U(VI), aber nahezu keine für die M(I)-Ionen (M=Na, K) M(II)-Ionen (M=Mg, Ca; Fe, Co, Ni, Zn), La(III), Y(III) sowie Th(IV). Die erhaltenen K _d-Werte ermöglichen für U(VI)-Ionen eine quantitative säulen-chromatographische Trennung von den anderen genannten Kationen mit Ausnahme von Fe(III). Das Ionenaustauschmaterial Cell-AcAc und sein Cu(II)-Komplex wurden durch FT-IR-Spektren charakterisiert.

     

Selective amperometric titration of molybdenum with oxine in presence of DCTA

Summary In presence of DCTA molybdenum is selectively precipitated with oxine. The precipitation may be utilized for a volumetric determination with amperometric end-point detection. The influence of the ions which usually accompany molybdenum was established from the values obtained for the conditional solubility products of their oxinates. The behaviour of Cu(II), Fe(III), W(VI) and Al(III) was studied experimentally. It is shown, that Cu, Fe and W are completely masked by DCTA, Al was masked with NH₄F.Correct results are obtained with Mo concentrations in the initial solution >1×10^–5 and 1sx10^–3 M. The standard deviation of the method amounts to ±0.02 mg, while the relative (%) standard deviation varies within 0.2 to 2.0.

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Selektive amperometrische Titration von Molybdän mit Oxin in Gegenwart von DCTA

Zusammenfassung Molybdän(VI) läßt sich mit Oxin in Anwesenheit von DCTA selektiv fällen. Die Reaktion kann zur volumetrischen Bestimmung verwendet werden, wobei der Äquivalenzpunkt amperometrisch ermittelt wird. Der Einfluß von Metallionen wird auf Grund der berechneten relativen Löslichkeitsprodukte der entsprechenden Oxinate geschätzt. Experimentell wurden die Schlußfolgerungen für das Verhalten von Cu(II), Fe(III), W(VI) und Al(III) geprüft. Die ersten drei werden nicht mitgefällt, während Al durch F^–maskiert werden kann. Der Anwendungsbereich der Methode umfaßt Mo(VI)-Konzentrationen >1·10^–5 und 1·10^–3 M. Die Ionen von Cu, Fe, Al und W, sowie diejenigen, welche leichter lösliche Oxinate bilden, stören nicht. Die Reproduzierbarkeit wird durch eine Standardabweichung von ±0,02 mg bzw. eine relative (%) Standardabweichung von 0,2–2,0 charakterisiert.

     

Verwendung von hydrophilen Glykolmethacrylat-Gelen mit chemisch gebundenem 8-Hydroxychinolin bei Spurenanalysen

Zusammenfassung Die Sorption wird bei einem Probelösung/Sorbens-Verhältnis von 10³ ml/g ausgeführt, wozu die einfachste experimentelle Technik benutzt wird: 1 h Schütteln, Dekantieren, Zentrifugieren. Hohe Konzentrationen von Ammonium-, Alkali- und Erdalkalisalzen stören nicht. Mit Ausnahme von Co können alle gebundenen Metalle reversibel mit kleinen Säurevolumina statisch oder dynamisch eluiert werden. Die quantitativen Bestimmungen werden spektralphotometrisch (U) oder mit Hilfe der Atomabsorption (Co, Fe, Mn, Ni, Pb) ausgeführt.

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Use of hydrophilic glycolmethacrylate gels with bound 8-hydroxyquinoline in trace analysisPart II. Batch sorption methods

Summary The sorption is performed at a sample-sorbent ratio of 10³ ml/g using the simplest experimental technique: shaking for 1 h, decantation, centrifugation. High concentrations of ammonium, alkali and alkaline earth salts do not interfere. All bound metals, except Co, can be reversibly eluted by small acid volumes in a batch or from a column. The eluted metals are quantitatively determined by spectrophotometry (U) or atomic absorption (Co, Fe, Mn, Ni, Pb).

I. Mitteilung: Z. Slovák u. J. Toman: Fresenius Z. Anal. Chem. 278, 115 (1976)     

Separation of heavy metals, in particular uranium, from sea water by use of anchor groups of high selectivity

Summary The separation of the trace elements Fe, Ni, Cu, Zn and U from sea water in a fluidized bed of Hyphan on bead cellulose and Hyphan on polystyrene is studied in parallel experiments during a period of 8 months. Samples from the incoming water and from the exchangers are taken from time to time for determining the trace element content. The loading curves are presented and discussed.At the beginning the trace elements are taken up quantitatively by Hyphan on bead cellulose whereas about one half or less is fixed on Hyphan on polystyrene. This is due to the fast exchange on bead cellulose and the slow exchange on polystyrene.It is shown that the loading curves of the individual elements can be calculated in the range where loading is proportional to concentration. The loading is restricted by the exchange equilibria. At the end of the experiments loading with the above mentioned trace elements corresponds to about 40% of the capacity. Hyphan on bead cellulose is well suited for separation of U from sea water whereas the network of the polystyrene beads shows pronounced exclusion of the voluminous tris-carbonato complex of U.

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Abtrennung von Schwermetallen, insbesondere Uran, aus Meerwasser mit Hilfe von Ankergruppen hoher SelektivitätII. Kontinuierlicher Durchfluß in einem Fließbett

Zusammenfassung Die Abtrennung der Spurenelemente Fe, Ni, Cu, Zn und U aus Meerwasser in einem Schwebebett von Hyphan auf Bead Cellulose und Hyphan auf Polystyrol wird in Parallelversuchen während einer Zeitdauer von 8 Monaten untersucht. Von Zeit zu Zeit werden Proben des einfließenden Wassers und der Austauscher für die Bestimmung des Spurenelementgehaltes entnommen. Die Beladungskurven werden diskutiert.Am Anfang werden die Spurenelemente von Hyphan auf Bead Cellulose quantitativ aufgenommen, während nur etwa die Hälfte oder weniger von Hyphan auf Polystyrol gebunden wird. Dies ist zurückzuführen auf den raschen Austausch an Bead Cellulose und den langsamen Austausch an Polystyrol.Es wird gezeigt, daß die Beladungskurven für die einzelnen Elemente in dem Bereich, in dem die Beladung proportional mit der Konzentration ansteigt, berechnet werden kann. Die Beladung wird begrenzt durch die Austauschgleichgewichte. Am Ende der Versuche entspricht die Beladung mit den oben genannten Elementen etwa 40% der Kapazität.Hyphan auf Bead Cellulose ist gut geeignet für die Abtrennung von Uran aus Meerwasser, während der voluminöse Tris-carbonato-Komplex des Urans kaum in das Netzwerk der Polystyrolkörner eindringen kann.

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We thank Uranerzbergbau GmbH, Bonn, in particular Dr. Schöning for the possibility of using their equipment, Prof. Dr. W. Duing from the School of Marine and Atmospheric Science, University of Miami, for his effective help and for taking samples and the Bundesministerium für Forschung und Technologie for financial support.