Безреагентное концентрирование и очистка растворов электролитов на термочувствительных сшитых полиэлектролитах

• Автор: Титова, Оксана Ивановна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 142 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ .

ВВЕДЕНИЕ.

I. СОРБЦИОННЫЕ СВОЙСТВА СШИТЫХ ПОЛИЭЛЕКТРОЛИТОВ И ИХ

ГЕЛЕЙ В ПРОЦЕССАХ РАЗДЕЛЕНИЯ И ОЧИСТКИ РАСТВОРОВ ЭЛЕКТРОЛИТОВ обзор литературы.

1.1. Строение и способы получения катионных сшитых полиэлектролитов СПЭ. Направления и способы их использования

1.1.1. Ионообменные смолы

1.1.2. Слабосшитые гидрофильные полимеры суперабсорбенты.

1.2. Взаимодействие полиакрилатов и полиметакрилатов с катионами металлов закономерности и механизмы .

1.2.1. Взаимодействие ПА и 1МА в растворах с однозарядными попами

1.2.2. Взаимодействие сшитых ПА и ПМА с однозарядными ионами.

1.2.3. Взаимодействие ПА и ПМА в растворах с многозарядными ионами
1.2.4. Взаимодействие сшитых ПА и ПМА с многозарядными ионами
1.3. Термодинамические основы описания межфазового перераспределения компонентов системы гель СПЭ раствор смсси электролитов
1.4. Набухание СЭ и сшитых гидрофильных гелей. Влияние температуры
1.5. Безреагентные способы разделения растворов электролитов на СПЭ и ССГП
1.5.1. Разделения, основанные на сверхэквивалентной сорбции электролитов.
1.5.2. Двухтемпературные процессы разделения .
И. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.
.1. Материалы
И.2. Методы анализа .
.3. Методики изучения сорбционных свойств ионитов .
.4. Методика изучения набухания СПЭ оптическим методом
И.5. Методика изучения упруго пластических свойств полимеров
II.6. Методики изучения структуры исследуемых полимерных материалов
И.7. Динамические двухтемпературные эксперименты
1. БЕЗРЕАГЕНТНОЕ КОНЦЕНТРИРОВАНИЕ И ОЧИСТКА РАСТВОРОВ ЭЛЕКТРОЛИТОВ НА ТЕРМОЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ СШИТЫХ ПОЛИЭЛЕКТРОЛИТАХ обсуждение результатов
III. 1. Влияние температуры на набухание полиакриловых и полиметакриловых СНЭ.
1.2. Двухтемпературное безреагентое концентрирование и очистка растворов электролитов на термочувствительных СПЭ
1.3. Закономерности сверэквивалентиого поглощения электролитов гелем СПЭ
1И.4. Оценка дифференциальных термодинамических функций сорбции воды СПЭ.
III. 5. Кинетика набухания и сжатия СПЭ при изменении температуры
Ш.б.Сгруктура сшитого ПМА в форме двухзарядного иона
III. 7. Упругопластические свойства СПЭ .
III. 8. Квантовохимическое моделирование взаимодействия ионов Са и ЬН с карбоксильными группами катионита
III. 9. Выбор оптимальной системы для проведения двухтемпературного процесса разделения.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Проанализировать возможность использования влияние температуры на сорбцию воды СПЭ различных типов для двухтемпературного концентрирования и очистки растворов электролитов. Подобрать оптимальные условия для проведения данного процесса. Установлено, что повышение температуры вызывает существенное уменьшение набухания СПЭ акрилового и метакрилового типов в различных ионных формах, для слабосшитых гелей достигающе при переходе от 3 К до 3 К. Исследован метод двухтемпературного концентрирования и очистки растворов СаСЬ, МСЬ и МСЬ, основанный на влиянии температуры па набухание СПЭ акрилового и метакрилового типов. Показано, что использование сильно набухающих слабосшитых гелей не позволяет повысить степени концентрирования изза высокой сверхэквивалентной сорбции. Максимальная эффективность процесса наблюдается на полиметакриловом ионите КЬ4П2, сшитом ДВБ. Изучено влияние температуры на кинетику сорбции воды СПЭ акрилового и метакрилового типов. Обнаружено, что некоторые материалы, которые значительно уменьшили свой объем после повышения температуры, после последующего охлаждения объем восстанавливают крайне медленно, или вообще не восстанавливают. Различие в объмах увеличивается с ростом концентрации внешнего раствора хлорида никеля. Обнаружено, что ионная форма СПЭ акрилового и метакрилового типов и концентрация раствора влияют на упругопластические свойства геля в растворе хлорида натрия и в разбавленном растворе хлорида кальция гели проявляют упругие свойства, тогда как в концентрированном растворе хлорида кальция и в растворах хлорида никеля при деформации проявляется пластичность. Рассчитаны оптимальные структуры и энергии связывания катионов Са и в комплексах с ацетатапиоиами с различными количествами молекул воды. Показано, что механизмы взаимодействия катионов Са2 и 1Чг с атомами кислорода карбоксильных групп существенно различаются. Полученные результаты могут быть использованы при создании безреагентных и малореагентных процессов умягчения воды и рассолов, извлечения ценных компонентов из сточных и природных вод, в процессах глубокой очистки солей щелочных и щелочноземельных металлов. Теоретические и экспериментальные результаты диссертации могут быть использованы в Институте геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского РАН г. Москва, Институте химии высокочистых веществ РАН г. Нижний Новгород, Институте физической химии РАН г. Москва, Институте проблем геотермии Дагестанского филиала РАН г. Махачкала, Воронежском государственном университете, Нижегородском государственном университете, Российском химическотехнологическом университете им. Д. И. Менделеева г. Москва. Результаты экспериментальной проверки безреагентного метода двухтемпературного концентрирования и очистки растворов хлоридов кальция, магния и никеля различной концентрации на СПЭ акрилового и метакрилового типов, с разной сшивкой и с разным ее содержанием, основанного на зависимости набухания СПЭ от температуры. Зависимости коэффициента набухания гранулированных СПЭ от исходного состояния зерна сухая или набухшая в воде гранула, ионной формы, концентрации раствора и температуры. Кинетические кривые изменения объемов зерен СПЭ акрилового и метакрилового типов в Са, Г и ионных формах при изменении ионной формы, концентрации раствора и температуры. Зависимость упруго пластических свойств полиметакрилового катионита сшитого ДВБ КБ4П2 и полиакрилового катионита сшитого диметакрилаттриэтиленгликолсм ДМТЭГ КБ2эЗ от ионной формы и концентрации раствора электролита. Результаты изучения строения зерен СПЭ в различных ионных формах методами рентгеновской дифракции и рентгеновских спскгров поглощения с использованием сипхротронного излучения ХАРБ спектроскопия. Результаты квантовохимических расчетов строения комплексов ионов кальция и никеля с водой и ацетатионами. СИ Новосибирск, , V Всероссийской конференции Физико химические процессы в конденсированном состоянии и на межфазных границах Воронеж, . По материалам диссертации опубликованы 3 статьи в рецензируемых научных журналах, входящих в перечень журналов ВАК РФ и тезисы 7 докладов на конференциях.