Кислотно-основное равновесие и сорбция ионов переходных металлов карбоксильным катионообменником КБ-2Э с различным количеством кросс-агента

• Автор: Колобов, Павел Юрьевич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 126 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Основные условные обозначения

Введение.

Г лава 1. Обзор литературы.

1.1 Синтез и структура карбоксильных катионообменников.

1.2 Кислотноосновные свойства карбоксильных

катионообменников

1.3 Сорбционные и координационные свойства карбоксильных

катионообменников

1.4. Влияние условий синтеза на структуру и свойства карбоксильных катионообменников
1.5 Изучение механизма сорбции ионов переходных металлов карбоксильными катионообменниками
1.6 Термокинетика и энтальпия сорбции ионов переходных металлов карбоксильными катионообменниками
Глава 2. Объекты и методы исследования.
2.1 Исследуемый ионообмснник и его физикохимические характеристики.
2.1.1 Подготовка ионообменн и ка к работе
2.1.2 Определение влажности ионообменника.
2.1.3. Определение обменной емкости.
2.1.4. Определение констант диссоциации.
2.1.5. Определение набухания катионообменника.
2.2 Характеристика ионов переходных металлов,
используемых в работе.
2.3 Исследование сорбции ионов переходных металлов карбоксильными катионообменниками в статических условиях
2.4 Микрокапориметрические исследования.
2.4.1. Определение метрологических параметров
микрокалориметра.
2.4.2 Измерение энтальпии взаимодействия ионов переходных металлов
карбоксильным катионообменником КБ2э.
2.4.3.Измерение энтальпии процесса нейтрализации функциональных групп
Глава 3. Кислотноосновное равновесие в водных растворах катионообменника КБ2э с различным количеством кроссагента
3.1 Потенциометрическое титрование карбоксильного
катионообменника КБ2э
3.2 Прогнозирование влияния количества кроссагента
на кислотноосновные свойства карбоксильных катионообменников
Глава 4. Сорбционные характеристики катионообменника КБ2э
с ионами переходных металлов.
4.1 Сорбция ионов переходных металлов катионообменником КБ2э в Ыа форме.
4.1.1. Изотермы сорбции ионов меди II, никеля II, кобальта II, марганца II и цинка II.
4.1.2. Прогнозирование влияния количества кроссагента на сорбционные свойства катионообменника КБ2э
4.1.3. Термохимия процесса сорбции ионов металлов
с катионообменником КБ2э в натриевой форме.
4.1.4. Оценка состава комплексов ионов переходных металлов с карбоксильным катионообменником КБ2э в натриевой форме
4.2. Сорбция ионов переходных металлов катионообменником КБ2э
в водородной форме.
4.2.1. Изотермы сорбции ионов меди II и никеля II.
4.2.2. Термохимия процесса сорбции ионов меди II
катионообменником КБ2э в протонированной форме.
4.3. Влияние ионной формы катионообменника на энтальпию и термокинетичсскис характеристики взаимодействия
с ионами переходных металлов.
Выводы.
Список литературы


Успешное применение ионообменников, обладающих большей обменной емкостью по отношению к катионам металлов, может быть основано на знании условий синтеза, влияния количества кроссагснта, состава сорбатных комплексов, образующихся в фазе полимера. Для этого необходимо определение зависимости кислотноосновных и сорбционных свойств, селективности ионообменников от типа и количества кроссагента. Указанные обстоятельства делают необходимым изучение процесса взаимодействия ионов металлов с макросетчатыми ионообменниками, и детального описания энергетических затрат соответствующих процессов. Однако имеющиеся литературные данные в настоящее время не дают полных представлений о поставленной выше проблеме. Карбоксильные катионообменники широко используются при водоподготовке и водоочистке 13, с их помощью осуществляются извлечение и селективное разделение тяжелых металлов 49, выделение редкоземельных элементов ,. Особое значение макросетчатые карбоксильные полимеры имеют для создания новых типов эффективных катализаторов, используемых при синтезе химических и биохимических веществ , а также для выделения биологически активных веществ в медицинской технологии . Поэтому рассматриваемая проблема является актуальной не только в научном, но и практическом аспектах. Работа выполнена на кафедре общей и неорганической химии Воронежской государственной технологической академии в соответствии с координационным планом Научного Совета РАН по адсорбции и хроматофафии на . Цель работы определение энтальпии и равновесных характеристик процессов нейтрализации функциональных групп и сорбции ионов переходных металлов карбоксильным катионообменником КБ2э с различным количеством кроссагента. КБ2э. КБ2э в натриевой форме. КБ2э. II, никеля II, кобальта II, марганца II и цинка II. С увеличением степени сшивки наблюдается уменьшение энтальпии взаимодействия. В более сшитом полимере происходит снижение доступности функциональных групп для необходимой координации с ионом металла и, как следствие, уменьшение энергетических затрат, связанных с сорбцией. Практическая значимость. Полученные экспериментальные данные могут быть использованы при синтезе новых полимеров с заданными физикохимическими свойствами, а также для прогнозирования избирательности поглощения катионов в водных растворах. Результаты работы могут применятся при извлечении и концентрировании ионов меди II, никеля II, марганца II, кобальта II и цинка II из сточных и промышленных вод в гидрометатлургических производствах. Апробация работы. Основные результаты представлены и доложены на Х научнотехнической конференции Проблемы химии и химической технологии, Воронеж, г. I Всесоюзной конференции Физикохимические процессы в конденсированном состоянии и на межфазных границах, Воронеж, г. ВГТА. Структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы, приложения. Работа изложена на 6 страницах, содержит рисунка, таблиц и список литературы, включаюший 3 наименования. Глава. Свойства карбоксильных катионообменников во многом зависят от физической структуры полимерной матрицы последних. Поэтому рассмотрим основные направления синтеза карбоксильных катионообменников. Полимеризационные карбоксильные ионообменники обычно получают на основе метакриловой и акриловой кислот или их эфиров, так как эти соединения наиболее доступны и относительно легко сополимеризуются с другими мономерами 1. Менее распространен способ синтеза ионообменников, заключающийся в хлорметилировании сополимеров стирола и дивинилбензола с последующим омылением и окислением. В качестве основного мономера или сополимера с акриловыми кислотами применяю также акрилонитрил, нитрильная группа которого легко может быть переведена в карбоксильную . Реже используются эфиры и ангидриды двухосновных кислот, хотя в специальных случаях ионообменник, полученный из этих мономеров представляет интерес ввиду наличия двух смежных карбоксильных групп . Для повышения обменной емкости и селективности к поливалентным неорганическим ионам сополимеризацию акриловых кислот или их эфиров осуществляют в сочетании с эфирами и ангидридами малеиновой и фумаровой кислот, а также с различными поливинильными соединениями .