Физико-химические свойства силикагелей, модифицированных моноэтаноламином

• Автор: Шаров, Артем Владимирович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Курган
• Количество страниц: 116 с.

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ .

1.1 Силикагели. Строение поверхности силикагелей .

1.2 Модифицирование поверхности силикагелей

1.3 Термические превращения на поверхности силикагелей.

1.4 Модели, описывающие химические реакции

на поверхности модифицированных силикагелей

1.5 Силикагели, модифицированные веществами, содержащими аминогруппы .

2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Материалы, применяемые в исследовании
2.2 Методы исследования .
2.2.1 Регистрация изотерм адсорбции
ионов водорода на модифицированных силикагелях .
2.2.2 Измерение оптической плотности растворов индикаторов .
2.2.3 Получение инфракрасных спектров образцов .
2.2.4 Термический анализ исследуемых образцов .
2.2.5 Расчет нижней границы определяемых содержаний кальция
3. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МОНОЭТАНО Л АМИНА С ПОВЕРХНОСТЬЮ СИЛИКАГЕЛЕЙ КСКГ И КСМГ
3.1 Некоторые характеристики исследуемых силикагелей.
3.2 Взаимодействие силикагелей с моноэтаноламином
4. АДСОРБЦИЯ ИОНОВ ВОДОРОДА
МОДИФИЦИРОВАННЫМИ СИЛИКАГЕЛЯМИ .
4.1 Изотермы адсорбции ионов водорода
на поверхности модифицированного силикагеля .
4.2 Распределение аминогрупп поверхности
изученных образцов по константам протонирования .
4.3 Поведение противоионов в поверхностном слое модифицированных моноэтаноламином силикагелей.
4.4 Термодинамические характеристики адсорбции
ионов водорода
5. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ КАЛЬМАГИТА И АРСЕНАЗО I С ПОВЕРХНОСТЬЮ СИЛИКАГЕЛЕЙ,
МОДИФИЦИРОВАННЫХ МОНОЭТАНОЛАМИНОМ
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Широко исследованы процессы, происходящие при модифицировании, протолитические свойства таких материалов, как кремнеземы с привитыми алифатическими аминами 1. Однако оно ограничено недостаточными сведениями о характеристиках сорбции моноэтаноламина на силикагели, как материалы, имеющие пористое строение и большую поверхностную концентрацию вицинальных силанольных групп, в отличие от аэроеилов. Исследование строения и протолитических свойств поверхностного слоя модифицированных моноэтаноламином силикагелей важно для применения таких материалов в химическом анализе, при проведении ионообменных процессов и т. I, являющимися слабыми кислотами. Исходя из этого, тема, выбранная для исследования, является актуальной. На основании анализа данных, представленных в литературе, была определена цель работы установление структуры и закономерностей протонирования поверхностного слоя силикагелей, модифицированных моноэтаноламином. Для достижения цели были поставлены следующие задачи. Оценить основные параметры процесса взаимодействия моноэтаноламина с поверхностью силикагелей с разным размером пор. Выявить основные закономерности адсорбции ионов водорода на поверхности модифицированных силикагелей. Определить величины условных констант равновесия протонирования поверхностных структур и термодинамические характеристики данного процесса. Рассмотреть процессы взаимодействия исследуемых силикагелей с растворами слабых кислот на примере растворов индикаторов кальмагита и арсеназо I, а так же смесями указанных индикаторов с ионами кальция. Джмоль для КСКГ и ,8 кДжмоль для КСМГ. Показано, что взаимодействие силикагелей с моноэтаноламином явялется химическим. Определено, что в поверхностном взаимодействии с моноэтаноламином участвует от всех силанольных групп силикагеля КСКГ и от силанольных групп силикагеля КСМГ. Выявлено, что привитые аминогруппы обладают энергетической неоднородностью в реакциях протонирования, вследствие чего логарифмы условных констант протонирования меняются в пределах от 6, до 7, при изменении плотности прививки аминогрупп. Показано, что средние значения условных констант протонирования могут быть найдены с использованием уравнения Лэнгмюра. Впервые описано взаимодействие поверхности силикагелей, модифицированных моноэтаноламином с растворами индикаторов кальмагат и арсеназо I и их смесей с нонами кальция. Разработано индикаторное средство для определения жесткости воды в интервале концентраций 3,0 2 ммольл при величине относительного стандартного отклонения, не превышающей патент РФ 8 С1 от , патент РФ 6 Ш от . Разработан метод получения силикагелей, модифицированных моноэтаноламином, которые могут быть использованы в качестве неподвижных фаз в хроматографии, в качестве избирательных сорбентов, ионообменников и т. Моноэтаноламин взаимодействует с поверхностью силикагелей КСКГ и КСМГ с образованием сложноэфирной связи. В процессе участвуют только терминальные силанолыше группы силикагелей. Взаимодействие между аминогруппами и не прореагировавшими силанольными группами приводит к образованию мостиковых структур. Привитый слой моноэтаноламина характеризуется энергетической неоднородностью В реакциях протонирования, которая описывается с использованием модели непрерывного распределения констант. Протонирование модифицированных силикагелей является самопроизвольным экзотермическим процессом. Модифицированные моноэтаноламином силикагели переводят кальмагит и арсеназо I в формы, образующие соединения с ионами кальция и магния, что может быть использовано при разработке экспрессметодов анализа данных ионов. Основные результаты работы были представлены на IX Российском научном семинаре Компьютерное моделирование физикохимических свойств стекол и расплавов, Курган, г. Всероссийской научной молодежной школеконференции Химия под знаком СИГМА исследования, инновации, технологии, Омск, . По материалам диссертации опубликовано научных работ, из них 1 статья в журнале, рекомендованном ВАК, 1 патент на изобретение, 1 свидетельство на полезную модель.