Сорбция анионов из водных растворов гелеобразными оксигидроксидами железа(III), хрома(III) и циркония(IV)

• Автор: Семушина, Юлия Петровна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Апатиты
• Количество страниц: 179 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Общая характеристика поверхностных и сорбционных свойств

неорганических сорбентов оксигидроксидов переходных ме

галлов.

1.2. Сорбция анионов на оксигидроксидах.

1.2.1. Сорбция анионов на кристаллических оксигидроксидах

1.2.2. Инструментальное исследование строения СК.

1.2.3. Сорбция анионов на аморфных оксигидроксидах.

1.3. Постановка задач исследования

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1. Реактивы, методики экспериментов и оборудование.
2.1.1. Реактивы.
2.1.2. Приготовление гидрогелей.
2.1.3. Определение концентрации фосфатионов в растворе
2.1.4. Определение содержания арсенатионов в растворе.
2.1.5. Определение концентраций комплексных ионов РеСИД4 в
растворах.
2.1.6. Методика сорбционных экспериментов.
2.1.7. Определение рНП гидрогелей О по методу Паркса.
2.2. Изучение сорбции анионов на феррогелях гидро и ксеро.
2.2.1. Зависимость сорбции от концентрации сорбата изотермы сорбции.
2.2.2 Зависимость сорбции фосфат и ГеСМД43ионов от сре
2.2.3. Зависимость сорбции фосфатионов от ос феррогеля при различных концентрациях сорбента.
2.2.4. Десорбция фосфат и ферроцианидионов с поверхности гидроферрогелей.
2.3. Изучение сорбции на цирконогслях гидрои ксеро.
2.3.1. Зависимость сорбции фосфат и ферроцианидионов от их концентрации Изотермы сорбции.
2.3.2. Зависимость сорбции фосфат и ферроцианидионов от рНос.
2.4. Изучение сорбции на гидро и ксеро хромогелях.
2.4.1. Изучение кинетики сорбции фосфатионов на поверхности гидрохромогелей.
2.4.2. Зависимость сорбции от концентрации сорбата изотермы сорбции.
2.4.3. Зависимость сорбции РеСИ 63ионов от среды на гидрохромогелях.
2.5. Определение рНТнз гидрогелей ОГ железа III, хрома III и циркония IV по методу Паркса.
2.6. Изучение пористости ксерогелей ОГ железа III, хрома III и циркония IV.
ГЛАВА 3. ОБСУЖДЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Необходимо уделить внимание хотя и старым, но очень ценным работам 7, 8, которые на многие годы определили подход, как к сорбции анионов, так и вообще к сорбции заряженных частиц, т. МПКо. Работа 7, одна из наиболее фундаментальных работ на эту тему, посвящена специфической сорбции фосфат, пирофосфат, гриполифосфат, селенит, силикат и фторидионов. Авторы 7 нашли, что такие анионы, как фосфат, пирофосфат, триполифосфат, селенит, силикат и фторидионы сорбируются специфически. В зависимости от наблюдаются максимумы сорбции. Авторы утверждают, что максимумы наблюдаются при рКа, соответствующей аниону кислоты, и что свободная кислота или более высокозарядные анионы не сорбируются при слишком низких или высоких по сравнению с рКа. В работе 7 нашли, что в результате специфической сорбции анионов ТНЗ сдвигается в кислую область, то есть специфическая сорбция анионов делает поверхность более отрицательной. Это должно происходить путем внедрения аниона в слой Гельмгольца, в первую координационную сферу иона металла на оксидной поверхности, путем замещения гидроксила механизм лигандного обмена. ТНЗ 7. Предложенная концепция механизма сорбции анионов подтверждается фактом, что специфически сорбированные при данном анионы не вытесняются неспецифически сорбируемыми, тогда как более специфически сорбируемыми десорбировать их можно. В работе 8 изучали механизм сорбции анионов на границе раздела оксид железа оксид хрома вода. Как и в работе 7, здесь нашли, что сильно сорбируемые анионы фосфат, селенит и фторидионы сорбируются по механизму лигандного обмена, а нитрат и хлоридионы нет. Относительно фосфатиона авторы 8 высказали мнение, что он сорбируется за счет образования водородных связей с поверхностными аква и гидроксогруппами. Сравнение между сорбцией анионов на оксидах хрома и железа аСг2 и гетит1 позволило установить механизм сорбции. Водная химия катионов Ре III и СгШ очень сходна, и главное различие имеет место в скоростях реакции замещения лигандов во внутренней сфере комплексов, которые у хрома много ниже, чем у железа . Если сорбция идет по механизму лигандного обмена, то предполагалось, что должно быть аналогичное различие в скоростях сорбции. В работе 9 подробно описана координационнохимическая модель сорбции на оксидной поверхности на границе раздела с водным раствором и приведены уравнения констант кислотноосновного равновесия на оксидной поверхности. Указано, что концентрация поверхностных ОНгрупп зависит от способа определения приводятся примеры расхождения экспериментальных результатов на порядок величины. Как и в работах 7,8, обсуждается концепция лигандного обмена. Отмечено, что в суспензии уА максимальные содержания близкие к 0 нейтральных поверхностных ОНгрупп наблюдаются при рН8. Для сорбции фосфатионов предложен состав поверхностных комплексов еРСНг, Ре2РН, РеРОН Ре2Р, БеРО. Статья посвящена сравнению трех наиболее широко применявшихся тогда моделей для описания сорбции анионов на заряженных неорганических поверхностях, под которыми подразумевались главным образом гидр оксиды. Характеристики изученных кристаллических сорбентов даны в таблице I. ОНгрупп. В уравнения констант равновесия всех поверхностных реакций, где ионы перемещаются относительно заряженной плоскости, включается множитель схрпуИЯТ, где у электрический потенциал в плоскости сорбции. Согласно этой модели, ионы на поверхности заменяют друг друга. Эта модель не учитывает влияние ионной силы, нереалистична, т. Трехслойная модель предусматривает, что протоны и гидроксильные группы располагаются в отдельной, наиболее отдаленной от раствора внутренней плоскости э, в следующей плоскости Р располагаются сорбированные ионы и ионы фонового электролита, и за плоскостью б располагается диффузный слой рисунок 2. БОН 2Н Л2 БОН НА 6 и т. В уравнения констант адсорбционного равновесия включается член ехр ЧоГКТ Эта модель воспроизводит влияние сорбции на электрофоретическую подвижность частиц сорбента и влияние ионной силы на сорбцию. Е недостаток состоит в том, что ионы с различными размерами и степенью гидратации располагаются в одной плоскости, и она рассматривает поверхностные центры, как если бы они были свободными молекулами.