Алкоксисилильные производные гуминовых веществ: синтез, строение и сорбционные свойства

• Автор: Карпюк, Леонид Александрович
• Шифр специальности: 02.00.03, 03.00.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 187 с. : ил.

1.Обзор литературы.

1.1. Общая характеристика гуминовых веществ

1.1.1. Элементный состав гуминовых веществ.

1.1.2. Функциональногрупповой состав гуминовых веществ

1.1.3. Характеристика структуры гуминовых веществ

1.1.4. Молекулярномассовые характеристики гуминовых веществ.

1.2. Методы химической модификации гуминовых веществ

1.3. Связывающие свойства гуминовых веществ и их применение в природоохранных технологиях.

1.3.1. Взаимодействие гуминовых веществ с металлами

1.3.2. Взаимодействие гуминовых веществ с органическими экотоксикантами

1.3.3. Проницаемые реакционные барьеры и использование гуминовых материалов для очистки грунтовых вод
1.4. Иммобилизация гуминовых веществ на различных минеральных фазах и сорбционные свойства гуминовых пленок.
1.4.1. Взаимодействие гуминовых веществ с минеральными и органоминеральными комплексами
1.4.2. Иммобилизация гуминовых веществ па модифицированных силикагелях
1.4.3. Иммобилизация гуминовых веществ в минеральной матрице.
1.5. Функциональные органосиланы
2. Результаты и их обсуждение.
2.1. Выделение и характеристика препаратов гуминовых веществ
2.1.1. Элементный состав исходных гуминовых веществ
2.1.2. Функциональный состав исходных гуминовых веществ
2.1.3. Молекулярномассовые характеристики исходных 1уминовых веществ
2.1.4. ИКсиектроскопическое исследование препаратов гуминовых веществ.
2.1.5. С ЯМР спектроскопическое исследование исходных гуминовых веществ
2.2. Иммобилизация гуминовых веществ на модифицированных силикагелях
2.2.1. Синтез и характеристика модифицированных силикагелей
2.2.2. Иммобилизация гуминовых веществ на модифицированных силикагелях
2.3. Адкоксисилилирование модельных соединений гуминовых веществ
2.3.1. Синтез алкоксисилнльных производных модельных соединений гуминовых веществ.
2.3.2. Строение и состав алкоксисилильных производных ароматических оксикислот.
2.4. Получение и характеристика алкоксисилнльных производных гу миновых веществ.
2.4.1. Модификация гуминовых веществ с использованием
Заминопропилтриметоксисилана
2.4.1.1. Изучение влияния мольного соотношения реагентов на свойства модифицированных гуминовых веществ.
2.4.1.2. Оптимизация условий проведения реакции модификации гуминовых веществ с помощью АРТЭ.
2.4.1.3. Влияние растворителя на протекание реакции модификации гуминовых веществ с использованием ЛРТ8.
2.4.2. Модификация гуминовых веществ с использованием
Зглицидоксииронилтриметокеисилана
2.4.3. Модификация гуминовых веществ с использованием
Зизоцианатопропшггриалкоксисиланов.
2.5. Изучение сорбционной способности алкоксисилнльных производных гуминовых веществ на минеральных поверхностях
2.5.1. Иммобилизация алкоксисилнльных производных гуминовых веществ на силикагеле в безводной среде
2.5.2. Иммобилизация алкоксисилнльных производных гуминовых веществ на силикагеле из водной среды
2.6. Оценка перспективности применения алкоксисилильпых производных гуминовых веществ в природоохранных технологиях
2.6.1. Изучение сорбции липополисахарида на иммобилизованных на силикагеле алкоксисилильпых производных гуминовых веществ
2.6.2. Оценка сорбциошюй способности алкоксисилнльных производных гуминовых веществ, иммобилизованных на силикагеле, по отношению к актинидам.
3. Экспериментальная часть.
3.1. Реактивы и оборудование.
3.1.1. Реактивы.
3.1.2. Оборудование.
3.2. Техника экспериментов
3.2.1. Выделение гуминовых веществ.
3.2.2. Осушка растворителей
3.2.3. Методики модификации силикагеля 3аминопропилтримстоксисиланом и Зизоцианатопропилтриметоксисиланом.
3.2.4. Методика иммобилизации гуминовых веществ на модифицированных силикагелях.
3.2.5. Методика модификации ароматических оксикислот функциональными органосиланами
3.2.6. Методика модификации гуминовых веществ с помощью 3аминопропилтриметоксисилана.
3.2.7. Методика проведения реакции ДМФА с АРТ8.
3.2.8. Методика прокаливания АРТ8модифицированных препаратов гуминовых веществ.
3.2.9. Методика модификации гуминовых веществ с помощью
Зглицидоксипропплтримстоксисплана.
3.2 Методика модификации гуминовых веществ с помощью Зизоцианатопропилтриметоксисилана и Зизоцпанатопропилтриэтоксисилана.
3.2 Методика иммобилизации модифицированных гуминовых веществ на силикагеле в безводной среде
3.2 Методики исследования состава, строения и свойств нативных, модифицированных и иммобилизованных препаратов гуминовых веществ
Список цитируемой литературы
Выражение признательности.
Приложения
Введение


Согласно публикации, посвященной данной проблеме , распределение серы в торфяных гуминовых веществах можно представить следующим образом в от общей серы 8 лабильные сульфонатные группы, аминокислоты, 4 эфиры серной кислоты. Хинонные и семихипоппые фрагменты. Методом ЭПР показано, что содержание несиаренных электронов в ГВ составляет 0. Присутствие данных групп обусловливает возможноегь протекания реакций с участием ГВ по свободнорадикальному механизму, в частности, восстановление ионов металлов и декарбоксилирование отдельных фрагментов ГВ. Окислителыювоссгановительные переходы хинонных, семихинонных и гидрохиноиных фрагментов определяют окислительновосстановительные свойства гуминовых веществ . Таким образом, наличие большого числа функциональных групп, таких как , i, СООИ, 2, позволяет рассматривать ГВ как высокореакционные вещества, способные реагировать с широким классом химических соединений. С другой стороны, это открывает большие возможности для химической модификации гуминовых веществ, часть из которых будет реализована в представленной работе. Гумииовые вещества являются природными полимерами переменного сосгава и нерегулярной структуры 2. Для описания характеристик такого объекта, используется предположение, что вещество нерегулярного строения состоит из ограниченного числа более мелких фрагментов. Это позволяет охарактеризовать структуру объекта через его фрагментный состав. Одним из основных методов исследования структуры органических соединений является спектроскопия ЯМР. Типичный ,3С ЯМР спекгр гуминовых веществ приведен на рис 1. Как видно из рисунка, полидиспсрсность и химическая гетерогенность гуминовых веществ приводит к тому, что их С ЯМР спектры не содержат разрешенных индивидуальных пиков, представляя собой суперпозицию большого числа сигналов. Рис. Общим подходом к интерпретации получаемых ,3С ЯМР спектров модифицированных гуминовых веществ является разбиение на спектральные диапазоны, соответствующие сигналам атомов углерода со сходным химическим окружением табл. Таблица 1. Со. С и Нзамещенпые атомы углерода САгн. Соо. В ряде работ было выполнено сопоставление фрагментного состава гуминовых веществ различного происхождения. Так. С ЯМР исследования структуры препаратов ФК дерновоподзолистых почв и природных вод показано, что последние характеризуются более высоким содержанием алифатических фрагментов, в то время как фрагментный состав ГК этих природных сред довольно близок . Также проводилось сопоставление гуминовых веществ торфа и дерновоподзолистых почв. Показано, что ГВ торфа характеризуются более высоким содержанием ароматических и углеводных фрагментов, нежели ГВ почв, а содержание карбоксильных и алкильных групп в случае гуминовых веществ торфа несколько ниже , . Сравнительное исследование структуры ГК бурых углей, ФК и ГК дерновоподзолистых почв показало, чго содержание СООН групп в ГК угля ниже, чем в ФК почв, однако выше, нежели в ГК почв , . По сравнению с ГК почв ГК угля характеризуются значительно более высокой ароматичностью, и очень низким содержанием углеводных структур. Таким образом, данные по количественному исследованию струкурных фрагментов гуминовых веществ свидетельствуют о том, что все гуминовые вещества независимо от источника происхождения обладают сходным набором основных струкзурных фрагментов. При этом количественное соотношение структурных фрагментов может варьировать в зависимости от источника. Молекулярная масса ММ фундаментальная характеристика любого химического вещества, в том числе и гуминовых веществ. Молекулярные массы ГБ по разным данным составляют от 0 до Дальтон Да , , . Озразмеров и конфигурации частиц ГК и ФК зависят их растворимость, способность к миграции, возможность поглощения микроорганизмами и высшими растениями 2. Гак же молекулярная масса ГВ в некоторой степени определяет их способность к связыванию ионов различных металлов. В работе рассмотрена способность ГВ к связыванию кадмия. Отмечено, что фракция гуминовых веществ с молекулярной массой 0 Да связывает основную часть ионов кадмия.