Сорбция ионов переходных металлов на хелатных сорбентах с функциональными группами иминодипропионовой кислоты

• Автор: Баранова, Наталья Викторовна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 169 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Перечень условных буквенных обозначений и сокращений

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Синтетические сорбенты с функциональными группами аминополикарбоно-вых кислот

1.2 Кислотно - основные свойства ионитов

1.3 Комплексообразующие свойства хелатных сорбентов

1.4 Изотермы сорбции ионов хелатообразующими сорбентами

1.5 Кинетические закономерности сорбции ионов металлов на хелатных сорбентах

1.6 Постановка задачи исследования

ГЛАВА 2. МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1 Синтез и аттестация сорбентов
2.1.1 Синтез аминополистирола (сорбент 1) и карбоксиэтиламинополистирола (сорбент 2)
2.1.2 Синтез карбоксиэтиламинометилполистирола (сорбент 3)
2.1.3 Синтез карбоксиэтилполиаллиламина (сорбент 4)
2.2 Приготовление растворов и реактивов
2.3 Используемая аппаратура
2.4 Методики проведения экспериментов
ГЛАВА 3. Кислотно - основные свойства сорбентов с функциональными группами иминодипропионовой кислоты
ГЛАВА 4. Равновесие сорбции ионов переходных металлов на новых хелато-образующих сорбентах в зависимости от pH и состава раствора
4.1 Сорбционная способность новых сорбентов 1 - 4 по отношению к ионам переходных металлов в зависимости от pH раствора
4.2 Изотермы сорбции ионов переходных металлов на новых хелатообразующих сорбентах с иминодипропионатными функциональными группами
4.3 Комплексообразующие свойства исследуемых сорбентов

ГЛАВА 5. Кинетические свойства новых хелатообразующих сорбентов с функциональными группами аминополикарбоновых кислот
5.1 Изучение кинетики сорбции ионов меди(П) на новых хелатообразующих аминополикарбоксильных сорбентах
5.2 Изучение кинетики сорбции переходных металлов на новых аминополикарбоксильных сорбентах из растворов при их совместном присутствии
ГЛАВА 6. Физико - химические предпосылки практического использования иминодипропионатных сорбентов
6.1 Сорбционная емкость сорбентов с функциональными группами иминодипро-пионовой кислоты
6.2 Влияние pH растворов на сорбцию ионов переходных металлов из растворов при их совместном присутствии новыми хелатообразующими аминополикар-боксильными сорбентами
6.3 Степень набухания новых хелатообразующих сорбентов с иминодипропио-натными функциональными группами
6.4 Термическая устойчивость хелатообразующих аминополикарбоксильных сорбентов с иминодипропионатными функциональными группами
6.5 Влияние микроволнового излучения на скорость сорбции ионов переходных металлов на аминополикарбоксильных сорбентах с иминодипропионатными группами
6.6 Условия регенерации новых хелатообразующих сорбентов с иминодипропионатными группами
6.7 Извлечение ионов металлов из водопроводной воды новыми аминополикар-боксильными сорбентами с функциональными группами иминодипропионовой кислоты
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

Перечень условных буквенных обозначений и принятых сокращений
ПС - полистирол ДВБ - дивинилбензол а - степень диссоциации (ионизации) рКа - константа диссоциации ДВБ - дивинилбензол
ЭДТА - динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты
ДЭТАТА - диэтилентриамин-НКМ',]Г-тетрауксусная кислота
ПС - полистирол
МВИ - микроволновое излучение
ААС - атомно-абсорбционная спектроскопия
АЭС-ИСП - атомно-эмиссионная спектроскопия с индуктивно связанной плазмой
ААПК - ариламинопропионовая кислота
СОЕ - статическая обменная ёмкость, ммоль/г
pH - водородный показатель
pH - кислотность раствора в фазе ионита
С - концентрация, моль/дм
(3 - коэффициент селективности
^Куст - логарифм константы устойчивости комплекса т - навеска вещества, г I - время, ч Т - температура, °С
Я2 - квадрат коэффициента корреляции
а - количество сорбированного вещества, ммоль/г
ТГА - термогравиметрический анализ
ПО - предел обнаружения
Се/ - электростатическая свободная энергия
пн ,Пт - количество молей ионов водорода и функциональных групп, зафиксированных в матрице сорбента
пр - моляльность отрицательно заряженных групп в фазе полиэлектролита т. - моляльность отрицательно заряженных ионов в растворе
Однако из-за невозможности измерить активности частиц в фазе сорбента, считали, что отношение коэффициентов активностей равно 1.
Для сравнения были рассчитаны термодинамические константы комплексо-образования в соответствии с рекомендациями ИЮ ПАК по уравнению (1.21)
Установлено [85,87], что медь и никель образуют комплексы состава 1:1 (МЬ), тогда как в случае цинка и кадмия существуют комплексы состава 1:1 и 1:2 (М(1 11л)). Существованием комплексов такого состава, устойчивость которых близка к константам устойчивости комплексов состава 1:1 для меди и никеля, объясняют низкую селективность сорбента СЬе1ех 100 по отношению к ионам переходных металлов. Авторы [87] указывают на хорошее согласование полученных результатов по определению констант комплексообразования ионов меди, никеля, цинка и кадмия с функциональными группами сорбента СЬе1ех 100 с данными для мономерных аналогов. Поэтому они считают, что отношение коэффициентов активности незначительно отличается от 1. Показано, что константа устойчивости комплексов определяется так же ионным составом и ионной силой раствора, наличием комплексообразователей.
Сущность сорбционного метода состоит в определении концентрационной константы равновесия реакции, проходящей при контакте ионита с комплексом металла, в зависимости от концентрации электронодонорных групп в растворе или в фазе ионита. Для определения константы устойчивости комплекса в фазе полимера необходимо знать концентрационную константу равновесия и константу устойчивости находящегося в растворе комплекса. Метод дает надежные результаты при условии, что состав комплекса остается постоянным при всех степенях заполнения полимера ионами металла - комплексообразователя [12]. Сорбционный метод использован авторами [77,88,89] для определения констант устойчивости комплексов меди и никеля на сорбентах Ооуех А-1, АНКБ-10 и АНКБ-50 (таблица 1.7). Устойчивость комплексов металлов с макромолекулярными лигандами в целом подчиняется основным закономерностям, характерным для низкомолекулярных соединений (таблица 1.7). Ряды селективности, характеризующие прочность комплек-
[85,87]:

(1.21)
{м}{ьу{ну