Синтез и свойства модифицированного гидрофосфата олова (IV) для селективного разделения элементов

• Автор: Даткова, Екатерина Александровна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 171 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОБЛЕМЫ СИНТЕЗА И 9 СВОЙСТВ МОДИФИЦИРОВАННЫХ ГИДРОФОСФАТОВ МЕТАЛЛОВ IV ГРУППЫ ДЛЯ СЕЛЕКТИВНОГО РАЗДЕЛЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ
1.1 Синтез и структура неорганических сорбентов на основе гидрофос 9 фатов металлов IV группы
1.2 Модифицирование неорганических ионообменников на основе гидрофосфатов металлов VI группы
1.3 Термодинамика и кинетика сорбционных процессов на модифи цированных гидрофосфатах металлов IV

2. МЕТОДЫ СИНТЕЗА И ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Исходные вещества, методы синтеза и исследования

2.2 Методы физикохимических исследований

3. ИОНООБМЕННЫЕ СВОЙСТВА МОДИФИЦИРОВАННОГО ГИД РОФОСФАТА ОЛОВА IV

3.1 Синтез и характеристика ионитов

3.2 Влияние основных факторов на сорбцию ионов щелочных металлов модифицированным гидрофосфатом олова IV
3.3 Ионообменные свойства модифицированного гидрофосфата олова IV
3.4 Структурные особенности модифицированного гидрофосфата олова IV
4 ФИЗИКОХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССА СОРБЦИИ ЩЕ 4 ЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ НА МОДИФИЦИРОВАННОМ ГИДРОФОСФАТЕ ОЛОВА IV
4.1 Кислотноосновные свойства модифицированного гидрофосфата
олова IV
4.2 Термодинамика процесса сорбции на модифицированном гидрофос 1 фате олова IV
4.3 Определение лимитирующей стадии процесса сорбции
4.4 Определение коэффициентов диффузии и энергии активации сорбци 4 онного процесса
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Гелевые гидрофосфатные и оксигидратные системы в определенной степени обладают фрактальными, а следовательно, мезофазоподобными свойствами, то есть близкими к жидкокристаллическому состоянию хотя, вероятно, и не полностью тождественны им. Это обстоятельство является в литературе не изученным, но само по себе многозначно, поскольку предопределяет, вопервых, новые подходы к исследованию гелевых гидрофосфатных и оксигидратных систем, вовторых, необходимость учитывать самоорганизующий спиралеобразный характер взаимодействия частиц в гелевой системе. Исследователи полагают, что гелевые гидрофосфатные и оксигидратные системы тяжелых металлов титана, циркония, редкоземельных элементов и др. Действительно, при синтезе гелей и выдерживании, например, под слоем воды в полимерных матрицах развиваются процессы, которые приводят к некоторому направленному формообразованию последних, то есть гели развиваются во времени. Прежде всего, это явления оствальдова структурирования геля, которые осуществляются через мицеллярную жидкую фазу путем позвенной деструкции гелевых фрагментов протонирование геля, перехода легких мономерных фрагментов в раствор, последующей их диффузии к активным гелевым центрам полимеризации образования активного комплекса, вторичной направленной сополимеризации с матрицей геля. Названные явления развиваются в условиях, далеких от равновесия ,. Эти процессы идут, когда раствор взаимодействует с твердой фазой и некоторые структурные фрагменты геля переходят из раствора в твердую фазу. Ю.И. Сухоревым, Б. А.Марковым , доказано, что гелевая система гидрофосфатов и оксигидратов тяжелых металлов является пульсирующей, то есть возбудимой и гель это самоорганизующаяся активная среда. Авторами экспериментально обнаружены спиралеобразные надмолекулярые образования. В теории автоволновых химических реакций спиралеобразные формы изменения концентрационного поля во времени получили название пейсмекеров. При небольшом шаге спирали в плоскости ХУ концентрационный пейсмекер имеет форму кольца. Очевидно, что период и амплитуда таких концентрационных колебаний в гелевых гидрофосфатных и оксигидратных системах во многом определяется структурными особенностями изучаемых систем, поэтому выяснение механизма структурообразования необходимо для определения факторов, на него влияющих, что позволит целенаправленно создавать материалы с заданным комплексом свойств. Ранее показано , что формирование кислых фосфатных солей циркония в процессе осаждения гелей, последующего обезвоживания сопровождаются образованием мезофаз, близких к жидкокристаллическим состояниям. Для свежеосажденных гелевых гидрофосфатных осадков вообще характерно образование ламелярных гелевых фаз с упорядоченным практически параллельным расположением слоев. Один из наиболее изученных ионитов на основе металлов 4 группы Периодической системы фосфат циркония, структура которого существенно зависит от условий его получения. Атомы циркония связаны фосфатными группами, причем, половина атомов фосфора находится в плоскостях кристаллической решетки, а половина в межплоскостных областях. Большинство материалов этого типа характеризуется отношением Ix, равным 1,7, и содержат также аморфную фракцию. Емкость и селективность этого ионита зависят от состава фосфата циркония IV. Фосфат циркония представляет собой среднекислотный катионит, который применяют для разделения продуктов ядерного деления. Основной его недостаток тенденция к гидролизу, особенно в щелочной среде. Исследованы ионообменные свойства ряда других нерастворимых соединений фосфатов, арсенатов, силикатов, оксалатов, сульфидов, хроматов, вольфраматов нескольких поливалентных металлов Бп, 7л, В1, А1, ТЬ, Т1 и т. Со, 7п, Си и т. Получение материалов с различным составом, строением и свойствами, которые имеют широкое применение 9,, связано с особенностями поведения металлов в растворах минеральных кислот. Определяющими из них являются комплексообразование, гидролиз и полимеризация. Степень полимеризации зависит от концентрации металла в растворе и других факторов. Взаимодействие фосфатсодержащих реагентов с полимерными формами металла, находящимися в растворе, приводит к образованию фосфатов.