Проблема определения форм нахождения элементов в природных водах актуальна вследствие ее большого экологического значения, поскольку токсичность, биологическая активность элементов определяются не только и не столько общим их содержанием, сколько соотношением существующих форм. Большое внимание этому вопросу уделено в работах [1–3]. Безусловно возникает необходимость разработки широкого спектра методов исследования форм нахождения элементов в природе, в том числе таких, которые позволили бы изучить распределение макро- и микроколичеств элементов между ионной, коллоидной формами (в том числе, на основе комплексов с природными органическими лигандами), а также с учетом сорбции на твердых частицах.
Мембранное фракционирование, широко используемое в промышленности, является одним из наиболее перспективных методов исследования вод [4–7]. Мембранные методы обычно применяются для анализа природных вод в варианте одноступенчатой фильтрации.
Используемый, в случае необходимости, для получения нескольких фракций способ последовательной (каскадной) фильтрации предполагает использование установки, состоящей из набора ячеек с перемешиванием, при этом каждая ячейка содержит корпус, полупроницаемый фильтр, дренажную систему, контрольные приборы [8]. Подобное разделение требует больших объемов исследуемого образца, занимает много времени, а возможность образования геля или намывной мембраны затрудняет изучение распределения металлов по фракциям.
Более универсальными являются ячейки с тангенциальным потоком анализируемого раствора относительно последовательно расположенных мембран с уменьшающимся размером пор, в которых жидкость протекает между двумя расположенными друг над другом фильтрами. Это дает возможность предотвращать образование намывной мембраны на поверхности фильтра и обеспечивает быструю фильтрацию растворов [8]. Аналитическое разделение компонентов природных вод требует не только предотвращения образования намывных мембран, но и устранения адсорбции разделяемых компонентов фильтрами, трубками и элементами конструкции ячеек, а также загрязнения анализируемых проб за счет контакта с материалами установки. Для минимизации таких явлений целесообразно использовать минимальной длины трубки, минимально необходимое число переходников, клапанов и т.п. В таких случаях лучше использовать ячейки, работающие в замкнутом автоматическом режиме (для предотвращения изменения газового баланса) и простым отбором полученных фракций, что дает возможность свести к минимуму опасность сдвига равновесий [4]. Специальное внимание вопросу адсорбции металлов на материале установки и фильтрах было уделено в работе [6], где для оценки адсорбционной способности системы стандартные растворы различных металлов были пропущены через установку при различных рН. Исследования показали, что адсорбционные эффекты на материале установки и мембранах минимальны. Мембранное разделение и концентрирование не требует присутствия разделяющих агентов, что также является одним из важных преимуществ мембранной техники. Это особенно интересно при анализе следовых и ультраследовых количеств элементов в связи с уменьшением возможностей загрязнения, а сохранение реального равновесия и реальных форм нахождения элементов, особенно при концентрациях ниже 10
