Адсорбция и электросорбция моно- и полифункциональных органических соединений из водных и водно-органических сред на гранулированных и волокнистых углеродных материалах

• Автор: Цветнов, Михаил Александрович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 190 с. : ил

Содержание.
Введение

1. Г лава. Литературный обзор.

1.1 Физикохимические свойства водноорганических растворов.

1.1.1 Структура водноорганических растворов.

1.1.2 Некоторые особенности водных растворов ацетонитрила и тетра гидрофурана.

1.2 Факторы, влияющие на адсорбируемость молекул органических ве ществ из растворов.

1.2.1 Диссоциация адсорбата в растворе.

1.2.2 Поверхностные функциональные группы.

1.2.3. Присутствие сильных электролитов солей в растворе.

1.2.4. Пористая структура углеродного адсорбента.

1.2.5. Адсорбция из неводных и смешанных водноорганических раство рителей.
1.3 Адсорбция органических веществ из растворов.
1.3.1 Адсорбция органических веществ на неполяризованных углерод ных материалах.
1.3.2 Электросорбционные и электрохимические свойства углеродных адсорбентов в растворах слабых органических электролитов.
2. Глава. Экспериментальная часть.
2.1 Объекты исследования.
2.1.1 Адсорбенты.
2.1.2 Адсорбаты. 5
2.2 Методы исследования.
2.2.1 Подготовка растворов и адсорбентов.
2.2.2 Равновесные изотермы адсорбции в статических условиях.
2.2.3 Электросорбционные измерения.
2.2.4 Электрохимические измерения.
2.2.5 Спектрофотометрические исследования.
3. Глава. Результаты и их обсуждение.
3.1 Электрохимические свойства адсорбентов и адсорбатов.
3.1.1 Электрохимические свойства углеродных материалов в водно органических средах.
3.1.2 Электрохимическая устойчивость адсорбатов.
3.2 Адсорбция и электросорбция из водных растворов.
3.2.1 Адсорбция и электросорбция органических ионов.
3.2.2 Адсорбция и электросорбция амфолитов.
3.3 Адсорбция и электросорбция из водноорганических смесей.
3.3.1 Влияние органических растворителей на адсорбцию.
3.3.2 Электросорбция из водноорганических растворителей.
Выводы.
Литература


Для системы водатетрагидрофуран характерны положительные по избыточной энергии Гиббса отклонения от идеальности Ск0, которые вызываются очень большими отрицательными Т8Е в 1,52 раза превышающими таковые для спиртоводных систем. Учитывая, что для рассматриваемой системы сЮБдТ 0 и Т8ЕНЕ, можно отметить, что она близка к расслаиванию, а именно к появлению нижней критической температуры растворения, которая равна 5 К 2. Система же водаацетонитрил характеризуется верхней критической температурой растворения Т2 К при 0,. Р0, в
формировании положительных значений в . Отмечается 2, что существует зона нечувствительности при добавлении вещества к чистой воде 0 х2х х2гтгУ, в пределах которой возмущающее действие растворенных молекул на свойства воды проявляется мало. Верхняя граница зоны нечувствительности х, соответствует минимумам парциальных мольных объемов, первым максимумам светорассеяния, минимумам изотермической сжимаемости и т. Таким образом, начиная с концентрации х хтпУ2Е9 при дальнейшем увеличении х2 резко изменяется характер концентрационной зависимости многих свойств водных растворов. Оно продолжается вплоть до концентрации х2х При дальнейшем росте концентрации х2х характер концентрационной зависимости физикохимических свойств раствора становится монотонным, обычным для неводных растворов. В точке х2х2 появляется некоторая склонность к расслаиванию. Для системы водатетрагидрофуран при 3 К х 0,5 0, 2. Усиление структурной организации воды в области 0 х2х подтверждается тем, ЧТО вблизи Х2Х2 коэффициент диффузии воды минимален, проходит через максимум теплоемкость СЕх. Хотя структурная организация водных растворов в области хх2х не вполне ясна, имеются свидетельства в пользу микрогетерогенности подобных растворов, т. В частности, в 8 для системы водаацетонитрил область микрогетерогенности определена в границах 3х222. Аналогичными концепции микрогетерогенности на наш взгляд являются представления о преимущественной сольватации, применяемые иногда для веществ, растворенных в смешанных растворителях. В этом случае принимается, что состав ближайшего окружения растворенной молекулы может отличаться от состава объемного раствора, т. Авторы 9 с помощью рассчетов по квазирешеточной квазихимической теории нашли, что в воднотетрагидрофурановых смесях ионы Н и ацетат ионы преимущественно гидратированы. Также гидратированными оказались молекулы низкомолскулярного пептида лизозима в водноацетонитрильных смесях . Парциальные мольные величины для бинарных водных растворов некоторых использованных веществ приведены в таблице 1. Энергетические параметры взаимодействия компонента с водой важны для интерпретации данных по адсорбции из растворов. В целом свойства этих растворов определяются взаимодополняющим влиянием двух факторов специфическими взаимодействиями между водой и полярными функциональными группами органических молекул и взаимодействием воды с неполярными труппами, в которых важная роль принадлежит структуре воды. Факторы, влияющие на адсорбируемостъ молекул органических веществ из растворов. Диссоциация адсорбата в растворе. При ионизации молекул слабых электролитов появление заряда на органической молекуле вызывает, вследствие иондипольного взаимодействия, ориентацию диполей воды, существенно нарушающую структуру, образованную клатратами. Вследствие нарушения этой структуры возрастает энтропия системы, а иондипольное взаимодействие приводит к уменьшению ее энергии Гиббса. В результате растворимость слабого электролита с увеличением степени ионизации резко возрастает, т. АСа. ДСаДОшДОг 1. Гиббса, вызванное взаимодействием органических молекул с водой при образовании раствора энергия гидратации. Чем больше абсолютное значение , тем меньше суммарное абсолютное значение и, следовательно, меньше адсорбция органического компонента водного раствора. Поэтому ионизация молекул слабых электролитов в водном растворе, приводящая к увеличению , уменьшает их адсорбцию. Не рассматривая энергетические характеристики процесса адсорбции, влияние ионизации слабых электролитов учитывается через фактор. Зависимость от характеристик процесса адсорбции слабых органических электролитов изучалась во многих работах .