Кинетика многокомпонентной сорбции минеральных ионов и ароматических аминокислот ионитами

• Автор: Карпов, Сергей Иванович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 199 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

Основные условные обозначения.

Введение.

Глава 1. Обзор литературы.

1.1. Кинетика ионного обмена.

1.1.1 .Описание кинетики ионообменных процессов.

1.1 .Многокомпонентный ионный обмен.

1.2.0собенности сорбции органических веществ.

1.2.1.Основные закономерности взаимодействий в системе водааминокислота.

1.2.2. Поглощение аминокислот ионитами.

1.3. РЖ спектроскопия как метод анализа органических веществ и ионообменных материалов.
1.4. Колебательный характер протекания процессов в физикохимических системах.
Выводы к главе 1.
Глава 2. Объекты и методы исследования.
2.1. Ионообменники.
2.1.1. Г елевый сульфокатионит КУ28.
2.1.2. Анионит АВ8.
2.2. Аминокислоты.
2.2.1. Общие сведения об аминокислотах.
2.2.2. Фенилаланин.
2.2.3. Триптофан.
2.3. Методики определения свойств и состава фаз ионита и
раствора.
2.3.1. Определение влажности смолы.
2.3.2. Определение полной обменной емкости ПОЕ ионитов в динамических условиях.
2.3.3. Определение количества Ме2ионов и ионов водорода.
2.3.4.0пределение концентрации аминокислот в рабочих растворах.
2.3.5.Методика изучения кинетики сорбции.
2.3.5.1 .Методика изучения кинетики полного обмена ионов.
2.З.5.2. Методика изучения кинетики сорбции аминокислот.
2.3.6.Методика получения ИК спектров образцов.
2.3.6.1. Инфракрасные спектры образцов таблетированых в КВг.
2.3.6.2. Методика получения ИК спектров на пластинке из монокристаллического кремния.
2.3.7. Микроскопический метод изучения кинетики набухания
сорбентов в ходе сорбции.
2.3.8. Статистическая обработка экспериментальных данных.
Глава 3. Обсуждение и оценка результатов исследования.
3.1. Кинетика тернарного обмена минеральных ионов.
3.1.1. Общие закономерности трехкомпонентного обмена неорганических ионов.
3.1.2. Теоретическое описание тернарного обмена.
3.1.3. Теоретический анализ изменения коэффициентов диффузии и
потоков компонентов при тернарном обмене.
3.1.4. Экспериментальная проверка характера изменения
коэффициентов диффузии и потоков при тернарном обмене.
3.1.5. Влияние фактора избирательности сорбции на
ионообменный процесс.
3.2. Кинетика сорбции триптофана и фенилаланина
ионообменниками.
3.2.1. Кинетика поглощения ФАВ на катионите и анионите в форме
Ни ОН ионов.
3.2.2. Влияние ионной силы на сорбцию триптофана и
фенилаланина ионообменниками.
3.2.3. Влияние ионной формы ионита на характер поглощения аминокислот.
3.2.4. Ионные формы и гидратация аминокислот при их сорбции
ионитами.
3.2.5. Набухание ионообменников при контакте с раствором
аминокислот в ходе кинетического эксперимента.
3.2.6. Роль гидрофобных взаимодействий в системе ароматическая аминокислотаионит.
3.2.7. Автоколебательный массоперенос аминокислот в
сорбционной системе.
Выводы
Список используемой литературы


Однако, такой подход удовлетворительно способен описать только системы, где обмен контролируется взаимодиффузией. Эго положение верно не только для бинарного обмена, но и для многокомпонентных систем. Л.2. Интерес к кинетике многокомпонентного иоиого обмена обусловлен тем, что большинство реальных ионообменных процессов разделения, выделения, концентрирования веществ протекает в системах с числом компонентов более двух. Однако, встает вопрос о возможности использования хорошо разработанных теорий по кинетике бинарного ионного обмена. В большинстве случаев появление еще одного иона в сорбционной системе приводит к усложнению взаимодействий и дополнительным трудностям при математическом описании. Кинетика многокомпонентного ионного обмена МИО не может быть удовлетворительно описана моделями, разработанными для двухкомпонентных систем. Как известно, проблемы кинетики представляют одну из сложнейших областей теории ионного обмена, где обычно требуется решать нелинейные дифференциальные уравнения второго порядка в частных производных. При рассмотрении многокомпонентных систем технические трудности умножаются на число компонентов. Первые качественные заключения по многокомпонентному обмену были сделаны Гельферихом. В работе 1 рассматривался прежде всего ионит, насыщенный противоионами Е и находящийся в контакте с раствором электролитов А У и ВУ. Если подвижность иона А в ионите намного меньше, чем подвижность иона В, то ионит сперва обменивает ионы Е на ионы В без заметного участия в обмене ионов А. Только в дальнейшем в ионит постепенно проникают ионы А и до тех пор, пока не установится равновесие, вытесняют часть противоионов В, поглощенных в первый момент. Количество ионов В в ионите проходит, следовательно, через максимум. Здесь предполагается, что при обмене по крайней мере более медленного иона А имеет место внутридиффузионная кинетика. В этом случае величина скорости обмена ионов Е и А определяется индивидуальными коэффициентами диффузии медленный ион обменивается медленнее. Одна из первых попыток описания трехкомпонентных систем была предпринята в работе для трехионной системы с использованием модели НернстаПланка. Были получены выражения для зависимости потока сорбирующихся ионов от градиентов их концентрации. Также Гельферих и Хванг представили дальнейшее расширение модели НернстаПланка для многокомпонентных систем, включающих быстрые, обратимые реакции при условии локального равновесия . В этой работе был впервые теоретически описан эффект максимума на кинетической кривой одного из компонентов в тройной системе. Группой авторов 3, для описания кинетики многокомпонентного обмена была предложена так называемая макроскопическая модель, имеющая асимптотический характер и сильно упрощающая технику расчетов. Эта модель использует понятие о зерне как об очень малом объекте материальной точке. Поэтому в ее рамках зерно характеризуется только макроскопическими т. Д. В рамках принципа макроскопичности модель имеет не эмпирический характер и базируется на законах диффузии, электромиграции, сохранения вещества и зарядов. Неполная компенсация зарядов в кинетическом процессе, связанная с различием в индивидуальных подвижностях сорбируемых и десорбирующихся ионов и с отсутствием в фазе ионита коионов, приводит к появлению в зерне ионообменника радиальных дипольных моментов, порождающих центральносимметричное электрическое поле. Это утверждение является основной отличительной чертой модели, предложенной в работах 3,,, от локальнодетерминированной модели в работе 2, где возникновение электрического поля рассматривается на микроуровне. Интегрирование приведенного в 2 нелинейного дифференциального уравнения второго порядка в частных производных представляет собой сложную математическую задачу. Сделанное в работах 3,, предположение о макроскопическом характере поля позволило существенно упростить вычисления. Е,г,с0, с, 1,г,с, 1. В рамках этой модели была подтверждена возможность возникновения максимума на кинетической кривой одного из сорбирующихся компонентов.