Физико-химия адсорбции флокулянтов и синтетических поверхностно-активных веществ на сорбенте СВ-1-А

• Автор: Шачнева, Евгения Юрьевна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Астрахань
• Количество страниц: 139 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение. Актуальность, задачи исследования

Глава I. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ХИМИИ ФЛОКУЛЯНТОВ И ПО 8.

ВЕРХНОСТНОАКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ

1.1. Строение и физикохимические свойства флокулянтов

1.1.1. Методы определения флокулянтов в воде

1.2. Общие сведения о поверхностно активных веществах

1.2.1. Методы определения поверхностно активных веществ

Глава II. ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ, МАТЕРИАЛЫ И МЕТО

2.1 Методы определения, реагенты и аппаратура

2.2. Общая характеристика опоки сорбента СВ1А

2.2.1. Структура опок и глинистых материалов
2.2.2. Минеральный и химический состав опок Астраханской
области
2.2.3. Способ получения сорбента СВ1А
2.2.4. Основные характеристики сорбента
2.2.4.1. Определение пористости сорбента СВ1А по ацетону
2.2.4.2. Определение суммарного объема пор сорбента СВ1А по
2.2.4.3 Определение содержания влаги в сорбенте СВ1А
2.2.4.4. Определение водной суспензии сорбента СВ1А
2.2.4.5. Определение удельной поверхности сорбента СВ1А.
2.2.4.6. Определение насыпной плотности сорбентов СВ1А
2.2.4.7. Определение прочности при истирании сорбента СВ1А.
2.2.4.8. Результаты исследования физикохимических и адсорб
ционноструктурных характеристик сорбента СВ1А
2.3. Изучение физикохимических свойств частиц флокулян
тов в зависимости от ионной силы растворов
2.3.1. Определение размеров частиц методом Геллера
2.3.2. Определение толщины диффузного слоя
2.3.3. Определение толщины гидратных оболочек
2.3.4. Определение энергии взаимодействия частиц в растворе
2.4. Адсорбция флокулянтов и синтетических поверхностно
активных веществ на сорбенте СВ1А
2.4.1. Адсорбция флокулянтов на сорбенте СВ1А
2.4.2. Кинетика сорбции флокулянтов на сорбенте СВ1А
2.5. Адсорбция поверхностноактивных веществ на примере
ОП на сорбенте СВ1А
Глава III. Результаты и их обсуждение
3.1. Закономерности изменения физикохимических характе
ристик частиц водных растворов флокулянтов в зависимости от ионной силы раствора.
3.1.1. Размеры частиц
3.1.2. Толщина диффузного слоя.
3.1.3. Толщина гидратных оболочек
3.1.4. Энергия взаимодействия частиц в растворе
3.2. Закономерности адсорбции флокулянтов на сорбенте СВ
3.2.1. Изучение адсорбции флокулянтов на сорбенте СВ1А.
3.2.2. Кинетика сорбции флокулянтов на сорбенте СВ1А.
3.2.3. Влияние ионной силы на основные адсорбционные характеристики.
3.3. Адсорбция поверхностноактивных веществ на примере
ОПЮ на сорбенте СВ1А
3.4. Очистка воды от флокулянтов и синтетических поверхностноактивных веществ на сорбенте СВ1А.
Перспективы дальнейших исследований.
Выводы.
Публикации автора по теме диссертации.
Литература


Основным назначением флокулянтов является повышение скорости и эффективности очистки природных и сточных вод от коллоидных и тонкодисперсных примесей различной природы, не удаляющихся механическими методами отстаиванием, фильтрацией и флотацией. Менее распространенной областью использования этих соединений является непосредственно очистка воды от водорастворимых органических примесей, образующих с флокулянтами нерастворимые соединения ПАВ, гуми новых и фульвокислот красителей, белков, высокомолекулярных органических кислот. Кроме того, флокулянты применяются для обезвоживания осадков 1. Независимо от области использования флокулянтов, основными характеристиками их флокулирующих свойств является эффект очистки воды или степень обезвоживания осадка и доза флокулянта 7, 8. Для флокулянтов характерна цепочечная структура макромолекул. Разветвленная структура характерна для активной кремневой кислоты, амилоиектина и некоторых синтетических флокулянтов полиэтиленимина и замещенных при азоте полиакриламидов. Макромолекулы состоят из большого числа групп звеньев, связанных между собой силами химического сродства. Эти звенья могут быть однородными гомонолимеры и разнородными сополимеры. Количество звеньев в макромолекулах степень полимеризации составляет 0 0, общая длина молекулярной цепочки может дос
тигать 0 им, молярная масса находится в пределах от 1 до 1,5 . Как правило, флокулянты молидисперсны и представляют собой смесь полимергомологов с различными степенями полимеризации, молярной массой и длиной молекулярной цепочки , . Молекулы флокулянтов обладают достаточной гибкостью и находятся в воде обычно в свернутом состоянии, в виде молекулярных клубков. В зависимости от химической структуры полимера, его молярной массы, наличия в цепочке тех или иных полярных групп, содержания в воде иизкозаряженных катионов и анионов, а также от расстояния между отдельными макромолекулами и их взаимной ориентации макромолекулы могут иметь различные размеры и конформацию 1, . Основными способами получения флокулянтов являются полимеризация и сополимеризация акриламида и ионогенных мономеров, полимераналогичные превращения . К этой наиболее обширной группе принадлежат полиакриламид, полиэтилеиимин, полиэтиленоксид, полиметилвинилпиридин, полидимегиламиноэтилметакрилат, поливинилсульфокислота и др. Основность флокулянтов определяется наличием и количеством ионогенных групп. Макромолекулы этих соединений могут находиться в воде в неионизированном состоянии или диссоциировать. В соответствии с этим различают неионные флокулянты и флокулянтылолиэлектролиты . Неионные флокулянты не имеют ионогенных групп и растворяются в воде за счет образования водородных и химических связей. К полиэлектролитам относятся полимеры, в молекуле которых имеются группы, обладающие кислотными или основными свойствами СООН Н РООН2 11 МЯз 11 ЫНЯ2ОН и др. В зависимости от характера этих групп полиэлектролиты представляют собой сильные или слабые кислоты и основания или их соли. По знаку заряда высокомолекулярных ионов различают анионные и катионные флокулянты, макроионы которых заряжены, соответственно отрицательно и положительно. Катионными флокуляитами являются отечественные препараты К, К0 серии АК, Флокатон 0, Флокатон 0, КФ, ВПК2, анионными А0, А, гидролизованный полиакриламид ГПАА. Некоторые полимеры имеют в молекуле одновременно кислотные и основные группы. Амфотерными флокуляитами являются . Кама 1, 5, . Водные растворы высокомолекулярных веществ являются молекулярными или истинными растворами, то есть гомогенными однофазными термодинамически устойчивыми системами. Растворение высокомолекулярных веществ в воде протекает медленно. Вначале происходит набухание полимера, а затем образование однородного раствора в результате взаимной диффузии молекул воды и макромолекул полимера. Эти процессы можно ускорить нагреванием и перемешиванием , . При добавлении к водным растворам флокулянтов веществ, способных к гидратации неорганические соли оксалаты, сульфаты или органические растворители спирты, ацетон, растворимость флокулянтов уменьшается, и они выделяются из раствора в твердом состоянии высаливание. Присутствие в воде сильных электролитов КС1, ЫазЗС и др.