Межфазные равновесия в системе дисперсная медь - сульфокатионообменник (КУ-23, КУ-2) - водный раствор сульфата меди (II)

• Автор: Золотухина, Екатерина Викторовна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 153 с. : ил.

Введение
Глава 1. Современные представления об окислительновосстановительных и ионообменных процессах в проводящих полимерах

1.1. Общая характеристика проводящих полимеров

1.2. Электронный и ионный перенос в редоксполимерах

1.3. Элешронный и ионный перенос в металлполимерах

1.4. Определение потенциала Доннана на межфазной границе ионообменникраствор

1.5. Ионообменное равновесие К Ме

1.6. Методы расчета термодинамических констант и коэффициентов активности компонентов ионообменного равновесия
1.7. Выводы
Глава 2. Физикохимические характеристики медьсодержащих электроноионообменников ЭИ, ЭИ2 и методы экспериментального исследования

2.1. Физикохимические характеристики ионообменных матриц КУ, КУ2 и мембраны МК

2.2. Физикохимические характеристики медьсодержащих электроноионообменников
2.2.1. Синтез медьсодержащих электроноионообменников и подготовка к эксперименту
2.2.2. Определение размера частиц меди, ионообменной емкости, влагоемкости и емкости по металлу
2.3. Методика измерения электродного потенциала электроноионообменников
2.3.1. Электроды. Подготовка к работе
2.3.2. Приготовление исследуемых растворов и определение их концентрации
2.4. Исследование ионообменных свойств электроноионообменников и их катионообменных матриц по изотермам обмена
2.5. Методика измерения граничной разности потенциалов ионообменной мембраны
2.6. Выводы
Глава 3. Установление межфазных равновесий в системе электроноионообменник раствор
3.1. Процессы с участием дисперсной меди и ионообменной матрицы в деаэрированных условиях
3.2. Влияние концентрации противоионов меди на перекристаллизацию частиц металлической меди
3.3. Особенности протекания процессов в системе медьсодержащий электроноионообменник раствор сульфата меди II в
условиях естественной аэрации
3.4. Выводы
Г лава 4. Равновесие обмена Н Си на макропористом сульфокатионообменнике в присутствии ультрадисперсной меди
4.1. Область эквивалентного ионного обмена
4.2. Влияние дисперсного металла на ионообменные процессы
4.2.1. Роль стерического фактора
4.2.2. Влияние ионизации меди на равновесие обмена. Роль фонового электролита
4.3. Расчет активности участников ионообменного равновесия Н4 Си и константы равновесия обмена
4.3.1. Расчет активности компонентов раствора
4.3.2. Расчет активности резинатов, противоионов и константы равновесия в сульфокатионообменнике КУ
4.3.3. Расчет активности противоионов и константы обмена на медьсодержащем ЭИ
4.4. Выводы
Глава 5. Роль потенциала Доннана в достижении устойчивого состояния ультрадисперсной меди в ионообменной матрице
5.1. Распределение потенциала в системе дисперсный металл ионообменник раствор
5.2. Обоснованиенернстовойзависимости квазиравновесногопотенциала медьсодержащего электроноионообмешшка ЭИ от концентрации ионов меди И в растворе
5.3. Роль потенциала Доннана в формировании устойчивого потенциала ионметаллической пары в сульфокатионообменной матрице
5.3.1. Расчет доннановской разности потенциалов
5.3.2. Устойчивость дисперсного состояния частиц меди в макропористом электроноионообменнике
5.4. Выводы Общие выводы Литература Приложение
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Проводящие полимеры делят на две группы полимеры с ионной твердые полимерные электролиты и электронной проводимостью 8. К последнему типу относят два больших и наиболее полно исследованных класса соединений электронопроводящие и редоксполимеры. Носителями тока в первом классе являются делокализованиые электроны, возникающие в полисолряженных яэлектронных системах большой протяженности 9. Редоксполимеры электронообменники состоят из неподвижных редоксцентров, встроенных в полимерную матрицу с низкой проводимостью 7. Классическим примером являются хинонгидрохинонные редоксполимеры рис. Многообразие типов полимерных матриц и способов размещения в них редоксгрупп определяет классификационные особенности редоксполимеров жидкие и твердые, природные и синтетические, мембраны, сорбенты, пленки. В редоксполимерах перенос электрона осуществляется главным образом за счет протекания окислительновосстановительных реакций между соседними фрагментами полимерной цепи. Переход из проводящего например, окисленного в непроводящее восстановленное состояние сопровождается выходом зарядкомпенсирующих противоионов из полимера в раствор электролита 2. Здесь Ох окисленная форма редоксполимера с зарядом восстановленная форма редоксполимера с зарядом 2, А зарядкомпенсирующий ион. Черта над символом обозначает принадлежность к редоксполимеру. Восстановленная форма Окисленная форма
СНСН
СН С НСЩ СНСНсн
Рис. Окисленная и восстановленная формы редокс а и металлполимеров б. Исследуемые в настоящей работе металлсодержащие электроноионообменники можно отнести к металлполгтерным композитным материалам , состоящим из металла восстановительные центры и ионообменника ионогенные центры рис. Внедрение микро и нанодисперсных металлов в ионообменный носитель способствует сохранению их дисперсности , . Свойства электроноионообменников находятся в зависимости от природы металла Си, , Вц Ре, Р, 1, количества и степени дисперсности металлического компонента, равномерности его распределения по ионообменному носителю и знака заряда фиксированных групп матрицы катионо или анионообменник 5, ,. Способность металла в ЭИ к окислительновосстановительному превращению, а ионообменной матрицы к ионному обмену за счет наличия фиксированных зарядов, делают возможным протекание одновременно электронного и ионного переноса, что позволяет провести аналогию между металлсодержащими электроном онообменниками и редоксполимерами. В сокращенном виде электронообменная реакция 1. Ох пе ес1. Как указывается в работах Ф. Гельфериха, Г. Д. Кассиди и К. Е Е 1п5с . Для большинства редоксполимерных электродов в это выражение вводят поправочные коэффициенты и дополнительные слагаемые, отражающие влияние функциональных групп полимера и его свойств на редокспотенциал. Взаимодействие функциональных групп полимера заметно влияет на степень его редокслревращения , что влияет на его потенциал. Ер стандартный потенциал редоксполимера при степени окисления а г, Еа кажущийся стандартный потенциал редоксита при выбранной степени окисления ас параметр, учитывающий взаимодействие ближайших соседних групп полимерной цепи. Согласно 2, 8, , при редоксиревращении полимера становится возможен перенос зарядкомпенсирующих ионов через межфазную границу полимерраствор, что делает любые редоксполимеры потенциальными ионообменниками 2. Учет способности проводящего полимера одновременно к электронному и ионному переносу сделан в работах 9, ,. В работе . Е . Е Е x 1. Е Е x, 1. Е и стандартные потенциалы окислительновосстановительной системы в растворе и окислительновосстановительный потенциал полимера соответственно, x, и Ох, активности окисленной и восстановленной форм в растворе и полимере соответственно. Б.П. Никольским, Пендиным и В. В. Пальчевским в учитывается связь окислительновосстановительных групп полимера с кислотноосновными группами и составом внешнего раствора. В выражение для равновесного потенциала редоксионообменника включена зависимость от состава и концентрации солевого фона, влияющего на степень протолитической диссоциации.