Препаративная фронтальная эксклюзионная хроматография неорганических электролитов на нанопористом сверхсшитом полистироле

• Автор: Блинникова, Зинаида Константиновна
• Шифр специальности: 05.11.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 94 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
1. ВВЕДЕНИЕ

2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

2.1. Предшествующие работы по хроматографическому разделению смесей неорганических электролитов
2.1.1. Разделение смесей электролитов на амфотерных ионообменных смолах. Метод «задерживания ионов»
2.1.2. Разделение смесей электролитов на ионообменных смолах в условиях, исключающих ионный обмен. Метод «задерживания кислоты»

2.1.3. Разделение смесей неорганических электролитов на незаряженных сорбентах

2.1.4. Эксклюзионная хроматография минеральных электролитов

2.2. Размеры гидратированных анионов и катионов разбавленных

растворах

2.3. Сверхсшитый полистирол

3. МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТА
3.1. Материалы и реактивы
3.2. Хроматографические эксперименты
3.3. Определение коэффициентов «межфазного» распределения
3.4. Анализ электролитов
3.5. Измерение размеров пор сорбента методом 'Н ЯМР криопорометрии
3.6. Измерение объема гранул сорбента в растворах
электролитов
4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
4.1. Характеристика сорбента NN
4.1.1. Пористая структура сорбента NN
4.1.2. Изменение объема гранул сверхсшитого сорбента NN-381 в растворах электролитов разной концентрации
4.1.3. Химическая устойчивость сверхсшитого
полистирола
4.2. Разделение модельной смеси СаСІ2-НС1
4.2.1. Поведение СаСЬ, НС1 и их смеси в динамической
системе
4.2.2. «Межфазное» распределение электролитов в статических
условиях
4.3. Влияние концентрации электролитов на эффект самоконцентрирования.
Эксперименты с сухим сорбентом
4.4 «Задерживание» кислот, солей и оснований
4.5. Особенности разделения минеральных солей
4.5.1. Разделение хлоридных солей щелочных и щелочноземельных металлов
4.5.2. Обмен ионами между электролитами в процессе эксклюзионной хроматографии
4.6. Разделение электролитов на других типах сорбентов
4.7 Разделение смесей электролитов, интересных с практической точки
зрения
5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
6. ВЫВОДЫ
7. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Многие отрасли промышленности сталкиваются с проблемой переработки и утилизации отходов, представляющих собой концентрированные растворы смесей неорганических кислот, солей и оснований. Такие отходы образуются в процессе основного неорганического синтеза, при крупнотоннажном производстве соды и минеральных удобрений. К этому же типу отходов относятся гальванические стоки предприятий машиностроения и электронной техники, а также отработанные травильные растворы металлургических заводов. В отходах таких производств чисто кислотные и чисто щелочные стоки встречаются сравнительно редко. Чаще они представляют собой кислотный или щелочной раствор различных солей. В отходы уходят производные олова, никеля, кадмия, висмута, меди. Зачастую годовой сброс многих из них сопоставим с использованием, а объем регенерации тяжелых металлов в целом по России не достигает и 10%. Извлечение ценных компонентов из достаточно концентрированных растворов с помощью ионного обмена неэффективно, поскольку иониты быстро отрабатывают свою емкость и требуют частой регенерации. Это значительно повышает стоимость вторичного сырья. Хранение больших объемов кислотных и щелочных растворов электролитов и их последующая нейтрализации также дороги. Поэтому разработка экологически безопасного, безреагентного, простого в эксплуатации и дешевого метода разделения концентрированных растворов неорганических электролитов на индивидуальные компоненты с целью их дальнейшего использования по прямому назначению является актуальной задачей.
Цель работы. Целью диссертационной работы является разработка основ метода препаративной фронтальной эксклюзимонной хроматографии концентрированных растворов неорганических электролитов на нанопористоых сверхсшитых полистирольных сорбентах промышленного

5.000 г подсушенных, но набухших гранул помещали в плоскодонную колбу и добавляли 20 мл водного раствора хлористого кальция или соляной кислоты, или их смеси известной концентрации. Колбу закрывали и выдерживали при комнатной температуре и периодическом перемешивании в течение суток. По истечении этого времени содержание анализируемых компонентов во внешнем растворе определяли титрованием его аликвоты. Параллельно навеску влажного сорбента высушивали до постоянного веса при 80 °С для определения содержания воды.
Зная исходную и конечную концентрацию анализируемого компонента во внешнем растворе и суммарное количество воды в системе (внесенное со смолой и с добавленным раствором), рассчитывали концентрацию электролитов внутри гранул полимера (С;) и во внешнем растворе (С?), а затем и коэффициент «межфазного» распределения К соли и кислоты как
К=Сх1Сг. (3.2)
3.4. Анализ электролитов
Концентрации кислоты или основания в каждой фракции элюата определяли прямым титрованием 200 мкл аликвоты, добавляя к каждой пробе 20 мл воды и используя 0.2 н. раствор ИаОН (индикатор -фенолфталеин) или 0.1н. раствор НС1 (индикатор - метиловый оранжевый) соответственно.
Концентрацию ионов Са2+ в каждой фракции элюата определяли методом прямого комлексонометрического титрования [76]. К аликвоте 100-200 мкл добавляли 40 мл дистиллированной воды и 1 мл 5 н. раствора ЫаОН (до pH 12, (поскольку комплекс Са2т с ЭДТА устойчив только при высоких значениях pH). В качестве индикатора использовали смесь мурексида и нафтолового зеленого. Б (1:1) [77] и титровали раствором 0.05 М ЭДТА до перехода окраски раствора от винно-красного цвета до ярко-фиолетового.