Физико-химические основы получения органоминеральных сорбентов для защиты гидросферы от загрязнения ионами металлов и радиоактивными изотопами

• Автор: Тиньгаева, Елена Александровна
• Шифр специальности: 03.00.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 153 с. : ил.

1.1 Физикохимические свойства неорганических сорбционных материалов

1.1.1 Сорбенты на основе ферроцианидов переходных металлов

1.1.2 Оксигидратные сорбенты и их сорбционные характеристики

1.1.3 Сульфиды переходных металлов и их сорбционные характеристики

1.2 Основные способы получения гранулированных неорганических сорбентов.

1.2.1 Методы осаждения

1.2.2 Зольгель метод.

1.2.3 Импрегнирование пористых носителей

1.2.4. Анализ способов получения сорбентов из отходов производств и

природных минералов.

1.2.5 Получение гранулированных сорбентов со связующим

Глава 2 Характеристика объектов исследования. Методы исследования
2.1 Выбор сорбционноактивных неорганических материалов для получения органоминеральных сорбентов.
2.2Выбор органических связующих.
2.3 Выбор органических растворителей полимеров
2.4 Методы исследования.
2.5 Статистическая обработка результатов
Глава 3 Разработка способа получения гранулированных сорбентов диспергированием органоминеральных суспензий.
3.1 Исследование влияния состава суспензий на их вязкость.
3.2 Исследование влияния состава суспензий на сорбционные свойства
и гидромеханическую устойчивость органоминеральных сорбентов
3.3 Оптимизация внутренней структуры гранулы материала за счет гидротермальной обработки.
Глава 4. Получение органоминеральных сорбентов из водно
органических растворов.
4.1 Выбор оптимального состава водноорганических растворов при получении сорбентов
4.2 Получение сорбента совмещением стадий химической реакции и отверждения гранулы
4.3 Зависимость скорости ионного обмена от размера гранул сорбента Глава 5 Использование отходов производств для получения органоминеральных сорбентов
5.1 Проблема утилизации гальваношламов.
5.2 Получение органоминеральных сорбентов на основе гальваношламов и их сорбционные характеристики
5.3 Оценка предотвращенного экологического ущерба от загрязнения поверхностных и подземных водных объектов
5.4 Экономическая оценка технологии получения органоминеральных
сорбентов
Глава 6 Разработка технологии получения органоминеральных сорбентов и их применение для очистки сточных вод и радиоактивных жидких отходов
6.1 Технологическая схема получения органоминеральных сорбентов.
6.2 Использование сорбентов на основе ферроцианидов переходных металлов для извлечения цезия
6.3 Применение сорбентов на основе гидратированных оксидов титана
и алюминия для излечения ионов лития и СГ ионов
6.4 Очистка сточных вод от мышьяка сорбентом на основе гидратированного оксида железа.
6.5 Оценка воздействия технологии получения органоминеральных
сорбентов на окружающую среду.
Основные результаты и выводы
Библиографический список
Приложение
ВВЕДЕНИЕ


Показана возможность использования метода синтеза органоминеральных сорбентов для получения широкого спектра сорбционных материалов, в частности, с использованием отходов производств, позволяющих решить различные экологические задачи. Определены сорбционные и кинетические характеристики полученных органоминеральных сорбентов при глубокой очистке сточных вод от ионов тяжелых металлов и обезвреживании радиоактивных жидких отходов. Разработана и утверждена нормативнотехническая документация на три новых вида органоминеральных сорбентов, защищенных патентами Российской Федерации. Создана опытнопромышленная установка для получения органоминеральных сорбентов и освоен выпуск опытных партий этих сорбционных материалов. Физикохимические основы процессов получения гранулированных органоминеральных композитов, позволившие создать технологию синтеза композиционных сорбентов, основанную на образовании сферического гранулята в результате диспергирования в водную среду суспензии, содержащей раствор полимера в гидрофильном растворителе и порошкообразный неорганический сорбционный материал. Закономерности получения органоминеральных сорбентов. Результаты исследования сорбционнокинетических характеристик сорбентов. Результаты испытаний сорбентов по очистке РЖО и сточных вод от ионов тяжелых металлов. Научные и практические результаты, полученные в диссертационной работе, могут быть использованы для получения сорбционных материалов, позволяющих решить задачи по извлечению токсичных, в том числе радиоактивных, компонентов из жидких сред. Дальнейшее развитие научных исследований но теме диссертационной работы целесообразно проводить в направлении создания новых композиционных сорбентов, а также далее исследовать возможность использования для синтеза отходов производств. Возможностью избирательного извлечения ионов из сложных по составу растворов и обезвреживания жидких радиоактивных отходов обладают только селективные неорганические сорбенты. Благодаря высокой селективности, термической и радиационной устойчивости они способны обеспечить лучшее решение поставленной задачи по сравнению с органическими ионитами и активными углями. Неорганическими сорбентами могут быть многие трудно растворимые неорганические соединения. Классификация их может быть проведена по типам химических соединений. Можно выделить несколько типов неорганических сорбентов. По современным представлениям ферроцианиды железа и других переходных металлов полимерные комплексные соединения . Их получают путем взаимодействия между растворами М Бе СЫ6, где М ЬГ, К ЛЬ Сб и растворами солей переходных металлов. В зависимости от способа получения ФОЦ ПМ могут содержать в своем составе то или иное количество одновалентного катиона. В целом состав смешанных ферроцианидов можно выразить формулой Мх Мпх Бе СИб2, где М1 Иа К ЛЬ СзМ ион переходного металла Бе3, гп2, Со2, БИ2, Си2, Сс и ионы других элементов. Полимерный анионный каркас М1 Мп СБ1б 4 2М построен на чередующихся в узлах решетки Бе и М1, связанных СБ1 мостиками. Рисунок 1. Элементарная ячейка ферроцпапида переходного металла В зависимости от соотношения Ре и М2М общий заряд решетки может быть переменным. Отрицательный заряд анионного каркаса компенсируется подвижными противоионами, расположенными в центре октантов кубической решетки, однозарядными К4, Ыа4, ЫН4, Сб4, Шэ4 и многозарядными. Ионообменные свойства ферроцианидов обусловлены способностью к эквивалентному и обратимому замещению этих подвижных катионов. При низких степенях обмена ряд селективности на ферроцианидах имеет вид Сбт ТГ ЯЬ М К4 Иа4 1л. Высокая избирательность ФОЦ ПМ по отношению к ионам Сб4 и Ь связана с соответствием параметров решетки и радиуса иона щелочного металла. Соотношение Эп Тс СИ6 4 зависит от природы ионов, входящих в состав ферроцианидов и условий приготовления осадков. Наиболее характерное соотношение ЭпЬ Ре СМг, I4 1,1,. Исследования показали, что при определенных условиях ферроцианиды способны к молекулярной сорбции, замещению катионов в узлах анионного каркаса и являются твердыми редокситами. Способность к окислительновосстановительному процессу, сопровождающемуся изменением заряда анионного каркаса, позволила проводить десорбцию и регенерацию в присутствии восстановителей .