Модель для описания параметров растворов сшитых полиэлектролитов, ее экспериментальная проверка и применение

Модель для описания параметров растворов сшитых полиэлектролитов, ее экспериментальная проверка и применение

Автор: Ферапонтов, Николай Борисович

Шифр специальности: 02.00.04

Научная степень: Докторская

Год защиты: 2001

Место защиты: Москва

Количество страниц: 298 с. ил

Артикул: 329442

Автор: Ферапонтов, Николай Борисович

Стоимость: 250 руб.

Модель для описания параметров растворов сшитых полиэлектролитов, ее экспериментальная проверка и применение  Модель для описания параметров растворов сшитых полиэлектролитов, ее экспериментальная проверка и применение 

ОГЛАВЛЕНИЕ
СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
I. ВВЕДЕНИЕ. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
II. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
III. КРАТКИЙ ИСТОРИЧЕСКИЙ ЭКСКУРС.
П.2. ПОЛИЭЛЕКТРОЛИТЫ И ИХ РАСТВОРЫ
Г1.2.1.Взаимодействие полиэлектролитов с водой
П.2.2.Взаимодействие полиэлектролитов с растворами
низкомолекулярных электролитов
Н.З. ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ СОРБЦИИ ЭЛЕКТРОЛИТОВ СШИТЫМИ ПОЛИЭЛЕКТРОЛИТАМИ.
III. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.
1.1 .ГЕТЕРОФАЗМАЯ МОДЕЛЬ СИСТЕМЫ, СОСТОЯЩЕЙ ИЗ ВОДЫ, НИЗКОМОЛЕКУЛЯРНОГО ЭЛЕКТРОЛИТА И
СШИТОГО ПОЛИЭЛЕКТРОЛИТА.
Ш.2.ВЛИЯНИЕ КОЛИЧЕСТВА ПОПЕРЕЧНЫХ СВЯЗЕЙ НА АКТИВНОСТИ ВОДЫ И ПОЛЯРНЫХ ГРУПП В РАСТВОРЕ СШИТОГО ПОЛИЭЛЕКТРОЛИТА.
II 1.2.1. Активность воды в растворе сшитого полиэлектролита.
Константа распределения воды.
III.2.2. Определение активности полярной группы в
бинарном растворе сшитого пол и электролита.
1.3. ЭЛЕКТРОЛИТЫ В РАСТВОРАХ СШИТЫХ
ПОЛИЭЛЕКТРОЛИТОВ
III.3.1. Состав фазы раствора сшитого полиэлектролиза, включающего низкомолекулярный электролит и воду.
III 3.2. Определение состава раствора сшитого полиэлсктролита, находящеюся в равновесии со смешанным раствором
низкомолекулярных электролитов.
1II.3.3. Активность ионообменных групп в растворе сшитого полиэлектролита, содержаIнего низкомолекулярный электролит.
III.4.1 .Определение состава и свойств раствора
сшитого пол и электролита в смешанной ионной форме
III.4.2. Равновесие между раствором низкомолекулярного электролита и раствором сшитого полиэлектролита, состоящим из сшитого полиэлектролита в смешанной форме и низкомолекулярных электролитов.
IV. МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
IV. 1.0Д1 ОТОВКД ГЕЛЕЙ, И1ИТОВ И КОЛОНОК К РАБОТЕ
IV. 1.1.одготовка к работе сшитых полиэлектролитов с
массовой долей поперечных связей мскее 1
IV. 1.2. од готов ка ионитов к работе.
IV. 1.3. Подготовка колонки к работе
IV. 2. М ЕТОД И К И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ МОДЕЛИ
IV.2.1. Методика I. Определение количества воды в бинарном
растворе сшитого полиэлектролита.
IV.2.2. Методика 2. Определение количества электролита в
растворе сшитого полиэлектролита
IV.2.3. Методика 3. Определение удельной сорбции электролита
IV.2.4. Сорбция электролитов гелями.
IV.2.5. Построение изотерм сорбции электролитов. Методика расчета константы распределения низкомолекулярного
электрод и га Краспр.
IV.2.6.Экспериментальное определение состава сшитого полиэлектролита в смешанной ионной форме
V. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ. ИЗ
V. I ЭКСПЕРИМЕНТ АЛЫ I. ИЗУЧЕ1 ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
С ВОДОЙ СШИТЫХ ПОЛИЭЛЕКТРОЛИТОВ
V.2. ГЕЛИ ИЗУЧЕНИЕ НАБУХАНИЯ В ВОДЕН РАСТВОРАХ
V.3. С0РБ1ЩЯ ЭЛЕКТРОЛИТОВ сшитыми
ПОЛИЭЛЕКТРОЛИТАМИ.
V.3.1. Экспериментальное определение состава раствора СПЭ.
Расчет количества воды и низкомолекулярною электролита
в фазе РСПЭ
V.3.2. Определение константы распределения электролита.
V.3.3. Определение состава и свойств раствора
сшитого полиэлектролита в смешанной ионной форме.
V.4. РАЗДЕЛЕНИЕ НИЗКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ НА СВЕРХСШИТЫХ ПОЛИМЕРНЫХ СЕТКАХ.
VI. РАЗДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОЛИТОВ ПО ИОНИТНОЭКСТРАКЦИОННОМУ МЕХАНИЗМУ
VI. 1.ОПИСАНИЕ ПРОВЕДЕНИЯ ПРОЦЕССА.
VI. 2. РАСЧЕТ ЭФФЕКТИВНОСТИ СПОСОБА БЕЗ
УЧЕТА РАЗМЫВАНИЯ СОРБЦИОННЫХ ФРОНТОВ.
VI.3. ПРОВЕРКА АДЕКВАТНОСТИ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО РАСЧЕТА ПРОЦЕССА РАЗДЕЛЕНИЯ. ПРИМЕРЫ
РАЗДЕЛЕННЫХ СИСТЕМ
VI.4. РАЗДЕЛЕНИЕ В ПРОТИВОТОКЕ.
VII. ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
VII. 1.АНАЛИЗ СОРБЦИИ ВОДЫ СШИТЫМИ ПОЛИЭЛЕКТРОЛИТАМИ. СВЯЗЬ КОЛИЧЕСТВА
СОРБИРОВАНОЙ ВОДЫ С ВНЕ 1ИМИ УСЛОВИЯМИ
VII.2. НИЗКОМОЛЕКУЛЯРНЫЕ ЭЛЕКТРОЛИТЫ В ФАЗЕ
РАСТВОРА СШИТОГО ПОЛИЭЛЕКТРОЛИТА
VII.3. РАЗДЕЛЕНИЕ ВЕЩЕСТВ ПО
ИОНИТНОЭКСТРАКЦИОННОМУ МЕХАНИЗМУ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ
СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
ПЭ полиэлектролит
СПЭ сшитый полиэлектролит
РСПЭ раствор сшитого полиэлектролита
МЭ низкомолекулярный электролит
РНМЭ раствор низкомолекулярного электролита
АХ, А У, ВХ, В У обобщенное обозначение электролитов
А, В противоионы
X, У коионы
Я полярная группа
а активность воды во внешнем растворе РНМЭ или воде
аи, активность воды в исследуемой смеси
аш активность воды в бинарном растворе
аXV активность воды в РСПЭ
од о п
аи, ,а. активности воды в соответствующих ионных формах
а1 активность электролита в РНМЭ
ае1 активность электролита в РСПЭ
а1Ь,пг активность электролита в бинарном растворе
Спех концентрация исходного раствора, гэквл
С, концентрация НМЭ в пробе, гэквл
Слх концентрация электролита АХ, гэквл
слх концентрация выделенного раствора АХ, гэквл
СЛу концентрация электролита АУ, гэквл
Сду концентрация выделенного раствора АУ, гэквл
С Сдх САу суммарная концентрация раствора, гэквл
ск концентрация раствора в колбе, гэквл
Е обменная емкость навески сшитого полиэлектролита, мгэкв
е удельная обменная емкость полиэлектролита, мгэквг
Краспр константа распределения воды
Краспр константа распределения электролита
КраВн термодинамическая константа ионного обмена Кс концентрационная константа ионного обмена
М масса суспензии в колонке, г
М масса матрицы с фиксированными ионами, г
масса противоионов, г
М3 масса воды и НМЭ в РСПЭ, г
М1У масса полимера и воды НМЭ в РСПЭ, I
М4 масса раствора НМЭ того же состава, что и внешний раствор,
находящегося внутри гранулы, г М5 масса внешнего раствора, г
М2 Мк М, 4 М2, масса полиэлектролита без воды, г
М масса РНМЭ, г
М5 масса раствора НМЭ в системе, г
М масса набухшего геля, г
ДМ разница в массах набухшего и сухого гелей, г
Мл, масса воды в объеме У8У5, г
масса воды в фазе РНМЭ, г
М,л. общая масса воды в РСПЭ, г
М. количество воды, содержащееся в растворе выделенного НМЭ, г
м.1 часть воды, которая в виде бинарных растворов сорбируется фазой РСПЭ, г
общие количества воды в фазе РСЭ, г
ДМи, количество воды, освободившееся при сорбции смеси НМЭ, г М , масса электролита в РНМЭ, г
МЯА и Мкв массы навесок ионита в соответствующих ионных формах, г М.м.л и М.М.в молекулярные массы соответствующих ионов, г М масса колонки с суспензией ионит вода или раствор, г Мда масса воды, необходимая для десорбции смеси, г Мк масса пустой колонки, г
М количество воды в разделяемой смеси, содержащей це, сильнее сорбируемого электролита, г М, масса воды, необходимой для проведения второй стадии цикла, I
Мч. масса изопиестической воды, г
Мчу масса воды в фазе РСПЭ, г
М масса набухшего в воде геля, г
Мц масса набухшего в растворе МЭ геля, г
Мщ масса геля с гексаном, г
ШкА моляльная концентрация обменных групп в РСПЭ
тАХ ГПду, 1ПС, Ш моляльная концентрация внешнего равновесного раствора
Шс моляльные концентрации НМЭ в РСПЭ
п,ш моляльная концентрация выделенного НМЭ
Ш1П моляльные концентрации бинарных РНМЭ в объеме РСПЭ
шт моляльная концентрация бинарного РСПЭ концентрация обменных групп в изопиестической воде Пл удельное количество воды в растворе НМЭ, моль Нмоль НМЭ
пи, удельное количество воды в растворе СПЭ, моль Нгэкв пол. гр.
1., удельное количество электролита в растворе НМЭ, моль Нмоль НМЭ
пн. удельное изопиестическое количество воды, моль Нмоль пол. гр.
Пс удельное количество НМЭ в РСПЭ, гэквмоль пол. гр.
пу максимальная сорбция воды ионитом при внешней а, равной единице,
моль Нмоль пол. ф.
Д р
пи плу удельные изопиестические количества воды, моль Нмоль пол. гр.
Л суммарное количество воды в РСПЭ, моль Н моль пол. гр.
гГ, количество сорбированного электролита, приходящееся на один моль смешанной формы, гэквмоль пол. гр. п. количество воды, принадлежащее НМЭ, сорбированному 1гэкв пол.гр., моль Нмоль пол.гр.
АХАУВХВУ эквивалентные количества НМЭ, сорбированные соответствующими полярными группами, гэкв НМЭгэкв пол.гр.
числа молей компонентов РСПЭ
О общее количество электролита в системе, мгэкв
С.5 количество НМЭ в фазе РНМЭ, мгэкв
Сс, количество электролита в объеме РСПЭ, мгэкв
. количество выделенного чистого НМЭ, мгэкв
цс количество IГМЭ в десорбированной смеси, мгэкв
V объем колонки системы, мл
объем полимерной матрицы с фиксированными ионами, мл
У2 объем, занимаемый противоионами, мл У3 объем, занимаемый водой и НМЭ в РСПЭ, мл
У4 объем раствора того же состава, что и внешний, находящийся внутри набухшего геля, мл Уз объем внешнего раствора, мл У объем раствора НМЭ, мл
У У5 полный объем, занимаемый жидкостью в колонке, мл
V эффективный объем раствора электролита, мл
У объем пробы, мл
Ук объем мерной колбы, мл
Урспэ V, объем раствора СПЭ, мл
Ух объем раствора исходной смеси, мл
VI объем воды, отобранный из колонны на первой стадии, мл
Уп объем раствора слабее сорбирующегося НМЭ, мл
Ущ объем непрореагировавшей исходной смеси, мл
Уш общее количество смеси, поданное в колонну, мл
Угу объем раствора исходной смеси, полученный при десорбции, мл
VV объем раствора выделенного сильнее сорбируемого компонента, мл
Ук У У У2 объем полиэлектролита, мл
УГ объем изопиестической воды в объеме РСПЭ, мл
Уразд объем смеси, разделяемой за один цикл, мл
У3е объем бинарного раствора электролита в объеме У3, мл
уе1 средний моляльный коэффициент активности вещества в РНМЭ
уГ табличная величина, соответствующая среднему моляльному
коэффициенту активности данного вещества в РНМЭ с активностью воды, равной активности воды в смеси
средний моляльный коэффициент активности полярной группы в
с1 средний моляльный коэффициент активности электролита в РСЭ
табличная величина, соответствующая среднему моляльному
коэффициенту активности данного вещества в РСПЭ с активностью воды, равной активности воды в смеси
химический потенциал воды в РСПЭ
Др д химический потенциал полярной группы в РСПЭ р химические потенциалы компонентов РСПЭ Рн2о плотность воды, гмл
рх плотность равновесного раствора с концентрацией С,, гмл рк плотность ионита, гсм
СО скорость течения раствора через колонку, м3м2 час
константа интегрирования
о площадь основания колонны, м время, час
У число молей воды в г воды,
Хдх, Хвх, ХКА, хкв доли соответствующих НМЭ и ионных форм в исследуемой фазе Хдх хВх 1 хКА хав I
ВВЕДЕНИЕ. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность


Это привело к выяснению макромолекулярной природы полимеров и выделению в х годах химии высокомолекулярных соединений в самостоятельную область науки, чему в значительной степени способствовали работы У. Карозерса и Г. Штаудиигсра , с. Набухание в основном стали рассматривать как первую стадию растворения полимеров и, в меньшей степени, как способ получения гелей химически сшитых полимеров и нерастворимых высокомолекулярных соединений, способных к ограниченному набуханию. В связи с этим, с учетом достижений коллоидной и физической химии детально изучали вопросы сорбции растворителя, начало которым было положено А. В. Ракове ним кроме того, рассматривали изотермы оводнения и обезвоживания природных макромолекулярных веществ, энергетический и энтропийный аспекты набухания. Общепризнанной стала точка зрения, что сорбция и набухание представляют собой две стадии одного процесса. Вначале имеет место химическое взаимодействие макромолекул с молекулами растворителя, которое сопровождается положительным тепловым эффектом. Затем наступает истинное растворение полимера с увеличением энтропии смешения. Для описания ограниченного набухания Г. Джи с сотрудниками разработали теорию, основанную на предположении о сходстве набухания и смешения двух низкомолекулярных жидкостей . В работах С. М. Липатова и С. И. Меерсон, В. А. Карг ина и А. А. Тагер было установлено, что набухание полимеров в общем случае следует рассматривать как сложный процесс сольватации молекул высокомолекулярного соединения и диффузионного проникновения молекул низкомолекулярной жидкости между цепями полимера. Это приводит к увеличению объема и давления системы. Самопроизвольное набухание наблюдается при уменьшении свободной энергии системы и зависит как от энергии связей различных групп в молекулах полимера и их взаимодействия с растворителем, так и от энтропии системы. Состояние равновесия при набухании аморфных полимеров отвечает равенству химических потенциалов низкомолекулярной жидкости в чистом виде и в набухшем полимере. При ограниченном набухании образуется гель, при неограниченном полимер, полностью растворяющийся по прошествии некоторого времени. В этом смысле можно говорить об аналогии растворения высокомолекулярных соединений и смешения изкомолекул ярных жидкостей. В гг. П. Флори , в которых были математически описаны условия, приводящие к образованию трехмерной молекулярной сетки в результате реакции пол и конденсации, а также изложена теория растворов полимеров. Независимо от него к тем же выводам пришел М. Хаггинс . Теория растворов полимеров Флори Хаггинса основана на предположении о том, что сегмент макромолекулы в растворе низкомолекулярного соединения НМС ведет себя подобно последнему, если они близки по химической природе. То есть энергия взаимодействия между сегментом макромолекулы и молекулой НМС близка к энергии взаимодействия молекул этого НМС в растворе. Тогда теплота смешения будет близка к нулю и, таким образом, термодинамические свойства раствора будут определяться изменением энтропии смешения. Для описания растворов полимеров ими была использована решеточная модель, в которой принимается, что макромолекула занимает некоторое количество ячеек в решетке, а молекула растворителя одну. Причем длина сегмента макромолекулы, занимающая одну ячейку, равна длине молекулы ИМС. Исходя из этих положений, можно рассчитать число конформаций, доступных каждой цепи, и термодинамическую вероятность состояния раствора, выражаемую произведением числа способов размещения всех цепей и всех молекул растворителя. После ряда преобразований было получено уравнение для расчета энтропии смешения
ЛЗС 8р. ДБ к
п
1
П. А8С ЯР 1п, р п р2 П. II универсальная газовая постоянная. Вместе с тем наличие тепловых эффектов при набухании указывало на более сильные взаимодействия, чем простое раздвижение цепей и изменение конформационного набора. АНС Ду, 2Р, П. Р среднее число контактов растворитель полимер, которое не может быть определено в рамках теории. Поэтому Флори ввел безразмерный параметр X, характеризующий избыточную свободную энергию взаимодействия, приходящуюся на 1 молекулу растворителя в растворе. ДНС кТхП,2 П. А2С А3с ч. Аг, Аз и т.

Рекомендуемые диссертации данного раздела

28.06.2016

+ 100 бесплатных диссертаций

Дорогие друзья, в раздел "Бесплатные диссертации" добавлено 100 новых диссертаций. Желаем новых научных ...

15.02.2015

Добавлено 41611 диссертаций РГБ

В каталог сайта http://new-disser.ru добавлено новые диссертации РГБ 2013-2014 года. Желаем новых научных ...


Все новости

Время генерации: 0.231, запросов: 240