Физико-химические закономерности синтеза, микроструктура и функциональные свойства композиционного сорбента катионит КУ-2х8 - гидроксид железа(III)

• Автор: Иканина, Елена Васильевна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 176 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Г лава 1. Методы очистки сточных вод от меди (II) и других тяжелых металлов (литературный обзор)

1.1 Биогенные и токсические свойства тяжелых цветных металлов

1.2 Реагентные методы очистки

1.3 Электрохимические методы очистки

1.4 Термическое концентрирование

1.5 Биохимические методы очистки и фиторемедиация

1.6 Сорбционный метод очистки

1.6.1 Общая характеристика метода и проблем его развития

1.6.2 Органические композиционные сорбенты

1.6.3 Неорганические композиционные сорбенты
1.6.4 Органоминеральные композиционные сорбенты
1.6.5 Композиционные сорбенты с активной оксидной и гидроксидной фазой
Выводы
Глава 2. Методы исследований
2.1 Методика синтеза композиционного сорбента КУ-2><8-ГЖ
2.2 Аттестация композиционного сорбента КУ-2х8-ГЖ
2.2.1 Определение массовой доли гидроксида железа (III)
2.2.2 Определение удельной поверхности
2.2.3 Потенциометрическое титрование
2.2.4 Определение влагоемкости, гидратируемости и истинной плотности в гидратированном состоянии
2.2.5 Определение рабочего диапазона pH
2.3 Исследование равновесия и кинетики сорбции тяжелых цветных металлов композиционным сорбентом КУ-2х8-ГЖ
2.4 Исследование микроструктуры композиционного сорбента КУ-2х8-ГЖ
2.5 Методы анализа металлов в водных растворах

2.5.1 Определение меди
2.5.2 Определение железа
2.5.3 Определение никеля и кадмия
2.5.4 Определение цинка
2.5.5 Определение кальция
2.6 Оценка точности результатов исследований
Г лава 3. Исследование влияния условий синтеза на структуру и сорбционные свойства композиционного сорбента КУ-2х8-ГЖ
3.1 Ионные равновесия в растворах солей железа (III)
3.1.1 Гидролиз ионов железа (III) без учета комплексов с анионами соли
3.1.2 Ионные равновесия в водном растворе нитрата железа (III)
3.1.3 Ионные равновесия в водном растворе сульфата железа (III)
3.1.4 Ионные равновесия в водном растворе хлорида железа (III)
3.2 Роль аниона соли железа (III) при синтезе композиционного сорбента КУ-2х8-ГЖ
3.3 Роль катиона щелочи при синтезе композиционного сорбента КУ-2х8-ГЖ
3.4 Исследование структуры гидроксидной фазы композиционного сорбента КУ-2х8-ГЖ
3.5 Потенциометрическое титрование композиционного сорбента КУ-2 х 8-ГЖ
3.6 Аттестация композиционного сорбента КУ-2х8-ГЖ
Выводы
Глава 4. Исследование равновесия и кинетики сорбции меди (II) композиционным сорбентом КУ-2Х8-ГЖ
4.1 Изотермы сорбции меди (II) композиционным сорбентом КУ-2х8-ГЖ
4.2 Кинетические исследования сорбции меди (II)
композиционным сорбентом КУ-2Х8-ГЖ в динамических условиях
4.2.1 Внешнедиффузионный кинетический коэффициент
4.2.2 Коэффициент внутренней диффузии

4.2.3 Зависимость коэффициента внутренней диффузии от температуры.
Энергия активации диффузии
4.2.4 Определение лимитирующей стадии сорбции
4.2.5 Определение оптимальных условий динамики сорбции методом
математического моделирования
4.3 Кинетические исследования сорбции меди (II) композиционным
сорбентом КУ-2х8-ГЖ из ограниченного объема раствора
4.3.1 Внешнедиффузионная кинетическая модель
4.3.2 Внутридиффузионная кинетическая модель
4.3.3 Определение кинетического механизма сорбции
Выводы
Глава 5. Извлечение тяжелых цветных металлов композиционным сорбентом КУ-2х8-ГЖ из растворов сложного солевого состава
5.1 Зависимость емкости композиционного сорбента КУ-2Х8-ГЖ от величины
pH раствора сорбата
5.2 Механизм сорбции тяжелых цветных металлов
5.3 Исследование десорбции тяжелых цветных металлов
5.4 Исследование селективности композиционного сорбента КУ-2х8-ГЖ
по отношению к тяжелым цветным металлам
Выводы
Общие выводы
Библиографический список

металлам - в 2-4 раза ниже приведенных значений. Благодаря прочности сорбентов, возможна их переработка в более удобные для использования нетканые материалы.
Композиционные сорбенты на основе ионообменных смол. Смолы используют для извлечения металлов как индивидуально, так и в составе композитов. Авторы [174] получили сорбент из хитозана и смолы Amberjet в Н-форме. Синтез включает в себя диспергирование частиц смолы в уксуснокислых растворах хитозана и золь-гель переход хитозана, интенсифицируемый охлаждением системы до -20 °С. Высокая проницаемость сорбента обусловлена трехмерной сетчатой структурой хитозана с равномерно встроенными в нее гранулами смолы, что отчетливо видно на SEM изображениях. Медь сорбируется одновременно на сульфогруппах смолы и аминогруппах хитозана, расположенных как на поверхности, гак и в объеме полимерного каркаса. Сшивка хитозана до превращения в гель поливиниловым спиртом [175] делает сорбент устойчивым в кислых средах и пригодным для многократного применения после десорбции меди раствором ЭДТА. При этом удельная поверхность сорбента уменьшается в 10 раз: с 78.0 до 7.9 м2/г; а емкость - в 2.4 раза: с 224.7 до 93.5 мг/г.
1.6.3 Неорганические композиционные сорбенты
Композиционные сорбенты на основе глинистых минералов. Синтез сорбентов из часто встречающихся в природе соединений - важная задача, один из вариантов решения которой рассмотрен в работах [176-178]. Базальты - самые распространенные магматические породы, идущие на изготовление базальтового волокна, из него и бентонитовых глин методом механосинтеза получен материал «Бентосорб» с размерами пор 1.0 и 1.5 нм. Процесс состоит из трех этапов: механической активации базальтового волокна и увеличения его пористости и адгезионных свойств щелочью; введения глины, предварительно активированной содой; гомогенизации и высушивания смеси при температуре 120-200 °С [176]. Путем подбора различных бентонитовых глин можно повысить селективность «Бентосорба» к определенным ионам металлов [177], для оптимизации сорбции без дополнительных исследований технологически выгодно применять смешанную глину [178]. Допустима трехкратная регенерация ионита равноколичественной смесью ЫагСОз и NaCl.
Технология получения композиционного сорбента из силикатных отходов алюминиевого производства предложена авторами [179]. Отходы в равных частях