Физико-химические основы хемосорбции ионов d-металлов модифицированными целлюлозосодержащими материалами

• Автор: Никифорова, Татьяна Евгеньевна
• Шифр специальности: 02.00.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 293 с. : 72 ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Закономерности влияния природы полисахаридных

материалов на распределение ионов тяжелых металлов в гетерофазной системе биосорбент - водный раствор

1.1. Обзор литературы

1.1.1. Использование полисахаридных материалов для

извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов

1.1.2. Кинетика сорбции ионов тяжелых металлов из водных

растворов полисахаридными полимерными материалами

1.1.3. Равновесие процесса распределения ионов тяжелых

металлов в гетерофазной системе водный раствор соли металла - полисахаридный материал
1.2. Экспериментальная часть
1.2.1. Характеристика объектов исследования
1.2.2. Определение содержания карбоксильных групп в
целлюлозных материалах потенциометрическим
титрованием
1.2.3. Определение содержания карбоксильных групп в
целлюлозных материалах по сорбции метиленового
голубого
1.2.4. Определение удельной поверхности, объема пор и
распределения пор полисахаридных материалов по размерам методом адсорбции - десорбции азота
1.2.5. Исследование равновесия и кинетики сорбции ионов
тяжелых металлов биополимерами на основе целлюлозы
1.2.6. Определение набухаемости полимерных материалов
1.2.7. Определение гранулометрического состава
полисахаридных материалов методом лазерной дифракции

1.2.8. Элементный анализ полисахаридных материалов
1.2.9. Предварительная обработка полисахаридных материалов
1.2.10. Статистическая обработка результатов измерений
1.3. Обсуждение результатов
1.3.1. Оценка сорбционной емкости полисахаридных материалов
по содержанию карбоксильных групп
1.3.2. Исследование полисахаридных материалов методом
адсорбции - десорбции азота
1.3.3. Кинетика сорбции ионов тяжелых металлов целлюлозосодержащими биополимерными материалами
1.3.4. Равновесие сорбции ионов тяжелых металлов целлюлозосодержащими биополимерными материалами
Глава 2. Разработка новых способов модифицирования
биополимеров с использованием физических, физикохимических, химических и биохимических воздействий
2.1. Обзор литературы
2.1.1. Анализ известных способов модифицирования
целлюлозосодержащих материалов
2.2. Экспериментальная часть
2.2.1. Характеристика используемых материалов
2.2.2. Методики модифицирования сорбентов на основе
целлюлозы с использованием физических, физикохимических, химических и биохимических воздействий
2.3. Обсуждение результатов
2.3.1. Физические способы модифицирования
2.3.1.1. Действие высоких и низких температур
2.3.1.2. Размол
2.3.1.3. Ультразвуковая обработка
2.3.2. Физико-химические способы модифицирования
2.3.2.1. Микроволновое модифицирование
2.3.2.2. Модифицирование плазмой разряда атмосферного
давления и газоразрядной плазмой низкого давления
2.3.3. Химические способы модифицирования
2.3.3.1. Модифицирование раствором NaOH
2.3.3.2. Модифицирование раствором монохлорацетата натрия
2.3.3.3. Модифицирование гидрофильными азотсодержащими
полимерами
2.3.3.4. Модифицирование дихлортриазиновым соединением
2.3.3.5. Модифицирование карбоновыми многоосновными
кислотами
2.3.3.6. Окислительно-бисульфитное модифицирование
2.3.3.7. Получение гидроксамовых производных целлюлозы
2.3.4. Биохимические способы модифицирования
2.3.4.1. Модифицирование ферментными препаратами
Глава 3. Установление закономерностей влияния различных
факторов на кинетику и термодинамику распределения ионов тяжелых металлов в гетерофазной системе биосорбент - водный раствор
3.1. Обзор литературы
3.1.1. Влияние температуры
3.1.2. Влияние pH среды
3.1.3. Влияние концентрации ионов металлов с зарядом 1+, 2+
и 3+
3.2. Экспериментальная часть
3.2.1. Исследование влияния модуля раствор/сорбент
3.2.2. Исследование влияния температуры
3.2.3. Исследование влияния концентрации однозарядного
катиона
3.2.4. Исследование влияния pH раствора
3.3. Обсуждение результатов

1.1.3. Равновесие процесса распределения ионов тяжелых металлов в гетерофазной системе водный раствор соли металла - полисахаридный
материал
Равновесие в сорбционных процессах определяется в первую очередь суперпозицией равновесий в фазах раствора и сорбента. Физико-химические подходы имеют наибольшее значение для понимания и количественного описания равновесия, особенно в условиях многообразия форм существования компонентов в фазах раствора и сорбента. Эти подходы дают необходимую информацию по исходным и конечным формам реагирующих веществ и определяют пути возможного технологического воздействия на химические процессы. Именно они позволяют определить такие важнейшие параметры сорбции, как емкость и избирательность, а также найти возможности для направленного смещения равновесия и оценить возможную эффективность процессов в конкретных условиях их проведения.
Задача равновесия сорбции и ионного обмена - описать концентрацию сорбируемого компонента в твердой фазе (емкость сорбента А) в зависимости от его равновесной концентрации в жидкой фазе С. Основные практические задачи - это определение констант различного уровня для описания изотерм сорбции целевого компонента или расчет величин равновесной емкости с использованием определенных констант изотермы. Исследование равновесия на уровне оценки термодинамических параметров позволяет определить энтальпийный и энтропийный вклады в энергетику взаимодействия и причины изменения сродства «сорбат -сорбент».
Адсорбция — процесс самопроизвольного перераспределения компонентов системы между поверхностным слоем и объемной, более плотной фазой адсорбента (жидкой или твердой). При этом в системе происходит изменение химических потенциалов, то есть превращение поверхностной энергии в химическую.
Процессы адсорбции классифицируют по типу движущих сил или взаимодействий, определяющих перераспределение компонентов между объемной фазой и поверхностью. Для физической молекулярной адсорбции характерно