Хромато-масс-спектрометрия продуктов трансформации несимметричного диметилгидразина на поверхности шунгитового материала

• Автор: Голуб, Светлана Леонидовна
• Шифр специальности: 05.11.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 164 с. : ил.

1. Введение

2. Обзор литературы

2.1. Несимметричный диметилгидразин и его производные

2.1.1. Физические свойства и реакционная способность

2.1.2. Токсичность НДМГ и продуктов его трансформации

2.1.3. Объекты загрязнения НДМГ и продуктами его трансформации

2.1.4. Методы определения НДМГ

2.1.5. Методы нейтрализации НДМГ

2.1.6. Применение НДМГ

2.2. Природный минерал шунгит

2.2.1. Происхождение, состав, структура

2.2.2. Физические и химические свойства шунгитов
2.2.3. Адсорбционные свойства шунгитов
2.2.4. Модифицирование поверхности природных шунгитов
2.2.4.1 Прокаливание шунгита при высоких температурах
2.2.4.2. Обработка шунгита растворами кислот, щелочей или неорганических солей
2.2.4.3. Экстракция шунгита органическими растворителями
2.2.5. Применение шунгитов
2.3. Масс-спектрометрические методы исследования, использованные при выполнении работы
2.4. Молекулярно-статистический метод определения термодинамических характеристик адсорбции
3. Экспериментальная часть
3.1. Реагенты и оборудование
3.2. Исходные вещества
3.3. Минералогическое изучение
3.4. Пробоподготовка
3.5. Термодесорбционное масс-спектрометрическое исследование
3.6. Хромато-масс-спектрометрическое исследование
3.7. Исследование с помощью метода МА1ЛЭ1.
3.8. Молекулярно-статистический расчет
4. Обсуждение результатов
4.1. Исследование шунгитового материала
4.2. Продукты взаимодействия НДМГ с шунгитовым материалом, идентифицированные ГХ-МС методом
4.3. Сравнительный анализ различных методов регенерации шунгитового материала
4.4. Экспериментальное определение и теоретическая оценка термодинамических характеристик адсорбции молекул разного типа на поверхности шунгитового материала
4.5. Сравнение процессов десорбции относительно высокомолекулярных продуктов трансформации НДМГ с поверхностей разного типа
5. Заключение
6. Выводы
7. Приложение 1.
8. Приложение 2.
9. Приложение 3.
10. Список использованной литературы

Несимметричный диметилгидразин (НДМГ) - компонент ракетного топлива (горючее) широко используемого в нашей стране. Токсичность и длительность применения НДМГ привело к серьезному загрязнению объектов ракетно-космической отрасли. Высокая реакционная способность НДМГ приводит к образованию большого набора продуктов его трансформации, причем, некоторые превосходят его то токсичности. НДМГ и продукты его трансформации способны длительное время (до 15 лет) сохраняться и накапливаться в местах аварийных проливов, делая эти участки опасными для пребывания человека. Вместе с тем, до настоящего времени не создано методов эффективной нейтрализации объектов, загрязненных НДМГ и продуктами его трансформации. Существующие методы: использование окислителя (хлорной извести и перманганата калия), галоидных алкилов и прожиг грунта не отвечают современным требованиям экологической безопасности. В связи с этим, поиск новых способов обезвреживания НДМГ с использованием доступных, дешевых и экологически безопасных материалов является в настоящее время актуальной задачей. Природные сорбенты как нельзя лучше подходят для их использования в больших количествах на обширных территориях, в соответствии с требованиями сложившейся экологической ситуации.
Природный сорбент - шунгитовый материал (ШМ) полностью удовлетворяет требованиям дешевизны, доступности и экологической безопасности, но, прежде чем рекомендовать его для нейтрализации проливов НДМГ и рекультивации грунтов, необходимо было провести исследование продуктов трансформации НДМГ на поверхности ШМ. Очевидно, что решение такой сложной задачи возможно только при комплексном использовании масс-спектрометрических методов разного типа, позволяющих анализировать физически адсорбированные и хе-мосорбированные соединения на поверхности твердого тела. К таким методам относят газовую хроматографию - масс-спектрометрию (ГХ-МС), термодесорбци-онную масс-спектрометрию (ТДМС), метод инициируемой матрицей лазерно-десорбционной ионизации (МАЬ01) и теоретический расчет термодинамических характеристик адсорбции на основании молекулярно-статистической теории.

Таблица
Физико-химические показатели исходного шунгитового материала
№ Наименование показателя Размер- ность Значе- ние Погреш- ность Нормативные документы
1 Фракционный состав, мм +5,0 -5,0+3,0 -3,0+0,5 -0,5 % 42.5 55.5 1,8 0,2 5,0 % ГОСТ 16187
2 Плотность истинная (пикно-метрическая) г/дм3 2210 - ГОСТ 2160(2)
3 Механическая прочность % 81,0 3,0 ГОСТ 16188
4 Суммарный объем пор по воде см3/г 0,046 4% ГОСТ 17219
5 Адсорбционная активность но йоду мг/г 3,12 3% ГОСТ 6217(4.4)
6 Массовая доля влаги % 1,11 0,3% ГОСТ 12597
7 Массовая доля золы % 63,42 0,6 ГОСТ 12596
8 Концентрация водородных ионов (pH) водной вытяжки ед. pH 3,4 3% ГОСТ 4453 (4.7.)
9 Пористость по ацетону см3/г 0,088 - *)
1 0 Адсорбционная активность по метиленовому голубому мг/г 9,39 ГОСТ 4453 (4.4.)
1 1 Массовая доля водорастворимой золы % 0,11 0,02 % ГОСТ 4453 (4.6.)
1 2 Удельная поверхность по аргону (БЭТ) м2/г 2,0 - 1БО 4652-1/94
*) Д.А. Колышкин, К.К. Михайлова., Справочник., Активные угли. Свойства и методы испытаний, «Химия», Ленинградское отделение, 1972 г.. 57с.
3.4. Пробоподготовка
В навески грунтов и образцов шунгитовой породы (400 г) добавляли по 20 мл растворов НДМГ (10 % и 90% концентрации). Образцы выдерживали при температурах -15°С, +4°С, +20°С. Исходная загрязненность грунтов НДМГ составила 37.5 мг/г для 90% раствора и 5 мг/г для 10% раствора.