Einfluss der geometrischen verhältnisse der trägermaterialien auf die leistungsfähigkeit eines extraktions-chromatographischen systems II. Änderung der austauschkinetik des Eu im system HDEHP--- SiO2---HCl in abhängigkeit von der porengrösse der träger-materialien (matrizen)

The kinetics of europium exchange were studied aa a function of the pore size of the solid support with the HDEHP---HCl partition chromatography system. Spherical silica gel paarticles with an average diameter of 56 μm were investigated and found to have surfaces between 1 and 195 m²/g aand the median pore diameter in the range of 117–5,500 Å. The coating of the silylated support material was 10% by weight.The kinetics of the europium exchange were found to be a heterogenous, transport-controlled reaction in the aqueous phase. The unsteady exchange is described by Fick's second law. The transportation of the HDEHP-molecules from the interface into the aqueous phase must be considered to be rate-determining step. Its length (= distance between the interface and the layer where the complex ion is formed) as well as the variable hindrance due to different pore size of this rate-determining step was investigated.Four pore size ranges were discussed, in each of which the transport reaction is hindered to a greater or smaller extent. Thus we could demonstrate that in the case of a pore size range with pore diameter > 2 μm the rate of exchange with increasing coating of the solid support with HDEHP could be explained in the light of the above results due to the influence of the HDEHP-solubility in the aqueous phase.

Zusammenfassung

Es wurde die Kinetik des Europiumaustausches in dem extraktionschromatographischen System HDEHP---HCl in Abhängigkeit von den geometrischen Kenndaten der Trägermaterialien (Matrizen) untersucht. Als Trägermaterialien dienten kugelförmige Kieselgele mit einem mittleren Korndurchmesser von 56 μm. Die Oberflächen der verschiedenen, vermessenen Präparate lagen zwischen 1 und 295 m²/g, der häufigste Porendurchmesser im Bereich von 117–5500 Å. Die Belegung der silikonisierten Matrizen mit HDEHP betrug einheitlich 10 Gew. %.Die Kinetik des Europiumaustausches wurde als heterogene, transportlimitierte Reaktion in der wässrigen Phase erkannt. Der instationäre Austausch wird mit dem zweiten Fick'schen Gesetz beschrieben. Als geschwindigkeitsbestimmender Schritt muss der Transport der HDEHP-Moleküle von der Grenzfläche in die wässerige Phase betrachtet werden. Für diesen geschwindigkeitsbestimmenden Transportschritt wurde sowohl seine Länge (= Abstand Phasengrenzfläche—Reaktionsebene, in der die Komplexierung des Europiums stattfindet) als auch seine unterschiedliche Behinderung bei verschiedenem Porendurchmesser behandelt. Es werden vier Porengrössenbereiche diskutiert, bei denen sich eine unterschiedlich starke Behinderung dieses Transportvorganges feststellen lässt. Dabei konnte für einen Porengrössenbereich (Porendurchmesser > 2 μm) die Übereinstimmung der Austauschgeschwindigkeit mit der des analogen Extraktionssystems nachgewiesen werden. Die Änderung der Austauschgeschwindigkeit mit zunehmender HDEHP-Belegung der Matrizen konnte unter Berücksichtigung der vorliegenden Ergebnisse über den Einfluss der HDEHP-Löslichkeit in der wässrigen Phase erklärt werden.