Sulfaat Scheiden door selectieve kristallisatie met een Bis-iminoguanidinium Ligand

Selectieve afscheiding van hydrofiele oxoanions (bijvoorbeeld sulfaat, chromaat, fosfaat) vanaf concurrerende waterige oplossingen een fundamentele uitdaging die relevant zijn voor herstel van het milieu, energieproductie en volksgezondheid. ^1,2 sulfaat in het bijzonder moeilijk om uit water door zijn intrinsieke onwil om haar hydratatie sfeer schuur en migreren naar minder polaire omgevingen. ³ het maken van waterige sulfaat extractie efficiënter vereist meestal complexe receptoren die moeilijk en vervelend te synthetiseren en te zuiveren, vaak met toxische reagentia en oplosmiddelen. ^4,5

Selectieve kristallisatie biedt een eenvoudige maar effectieve alternatief voor scheiding sulfaat uit water. ^6-9 Hoewel sommige metaalkationen zoals Ba2 ^+, Pb2 ⁺ of Ra ²⁺ vorm zeer onoplosbare sulfaatzouten, het gebruik ervan in sulfaat scheiding niet altijd praktisch vanwege hun hoge toxide stad en soms lage selectiviteit. Gebruikmakend van organische liganden als sulfaat neerslagmiddelen maakt gebruik van de structurele diversiteit en ontvankelijkheid karakteristieke tot ontwerp tot organische moleculen. Een ideale organische ligand voor waterige sulfaat kristallisatie moet oplosbaar zijn in water, terwijl die een onoplosbaar sulfaat zout of complex in relatief korte tijd en in de aanwezigheid van hoge concentraties van concurrerende ionen. Bovendien moet het gemakkelijk te synthetiseren en te recyclen. Een dergelijke ligand, 1,4-benzeen-bis (iminoguanidinium) (bbig), zelf-geassembleerde in situ gevormd uit twee commercieel beschikbare voorlopers, tereftaalaldehyd en aminoguanidinium chloride werd onlangs gevonden zeer effectief in waterige sulfaat gescheiden zijn. ¹⁰ Het ligand water oplosbaar chloride in de vorm en selectief kristalliseert met sulfaat tot een zeer onoplosbare zout dat gemakkelijk uit oplossing door eenvoudige filtratie kan worden verwijderd. De bbig ligand kan vervolgens worden teruggewonnen door deprotonering met eenqueous NaOH en kristallisatie van het neutrale bis-iminoguanidine, die terug in de chloride-vorm met waterig HCl kan worden omgezet, en hergebruikt in een andere scheiding cyclus. De werkzaamheid van dit ligand in het verwijderen van sulfaat uit water zo groot dat de controle op de resterende sulfaatconcentratie in oplossing niet langer een triviale taak, die een meer geavanceerde techniek die nauwkeurige meting van sporen van het anion toelaat. Daartoe radiolabeled ³⁵ S sulfaat tracer samen met β vloeistofscintillatietelling werd gebruikt, een techniek gewoonlijk gebruikt in vloeistof-vloeistof extractieve scheiding en onlangs aangetoond doeltreffend toezicht sulfaat kristallisatie zijn. ⁸

Dit protocol toont de een-pot in situ synthese van de bbig ligand en de kristallisatie als sulfaatzout uit waterige oplossingen. De ex situ synthese van het ligand ¹¹ wordt ook getoond als een convenient werkwijze voor de productie van grotere hoeveelheden bbig-Cl, die in kristallijne vorm kan worden bewaard tot gebruik. Sulfaat verwijdering uit zeewater met behulp van de eerder bereide bbig-Cl ligand wordt vervolgens aangetoond. Tenslotte wordt het gebruik van ^35S-gemerkte gedroogd en β vloeistofscintillatietelling voor het meten van de sulfaatconcentratie in zeewater aangetoond. Dit protocol is bedoeld voor een handleiding voor de lijnen een rondreis over gebruik van selectieve kristallisatie voor waterige anion scheiding.