Исследование сорбционных и термокинетических свойств волокнистых хемосорбентов ВИОН и их применение для кондиционирования водных сред

• Автор: Зверев, Олег Михайлович
• Шифр специальности: 03.00.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 133 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Основные представления о хемосорбционных процессах

1.2. Физикохимические характеристики хемосорбентов

1.3. Способы получения волокнистых хемосорбентов

1.4. Свойства хемосорбционных волокнистых материалов

1.5. Области применения волокнистых хемосорбентов.

2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Синтез волокнистых хемосорбентов ВИОН

2.2. Методы исследования свойств волокнистых хемосорбентов ВИОН

3. СОРБЦИОННЫЕ И ТЕРМОКИНЕТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
ВОЛОКНИСТЫХ ХЕМОСОРБЕНТОВ ВИОН
3.1. Взаимодействие слабоионизирующих монофункциональных хемосорбентов ВИОН с щелочами и кислотами
3.2. Влияние состава раствора на сорбцию ионов переходных металлов волокнистыми хемосорбентами ВИОН.
3.3. Природа сорбции ионов 1металлов хемосорбентом ВИОН КН1, состав и устойчивость полимерных комплексов
3.4. Термокинетика процессов сорбции ионов металлов ВИОН КН1.
4. ПРИМЕНЕНИЕ ВОЛОКНИСТЫХ ХЕМОСОРБЕНТОВ ВИОН
ДЛЯ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОДНЫХ СИСТЕМ
4.1. Очистка сточных вод от ионов тяжелых металлов.
4.2. Очистка сточных вод от соединений урана хемосорбционными материалами ВИОН.
4,З.Очистка и кондиционирование питьевой воды волокнистыми
хемосорбентами
ЛИТЕРАТУРА


Природа химическиактивных групп сорбента при их контакте с ионами металлов в водной среде обеспечивает два предельных типа химических связей ионную и координационную. Ионная связь образуется за счет взаимодействия активной группы сорбента с ионом металла вследствие ионионного взаимодействия. Координационная связь возникает в результате взаимодействия гетероатомов с неподеленными зр2 или эр3электронными парами. Это приводит к донорноакцепторному взаимодействию функциональных групп хемосорбснта с ионами металлов, которые имеют низкие в энергетическом отношении вакантные били орбитали. Такие орбитали могут заполняться я электронами ароматических фрагментов сорбента. Донорные свойства алифатических аминогрупп выше по сравнению с ароматическими, что, вероятно, связано с сопряжением зр2неподеленной электронной пары азота с системой яэлсктронов ароматического кольца. Однако в реальных процессах сорбции ионов металлов сравнительно редко образуется чисто ионная или ковалентная связь. Чаще всего реализуется промежуточная связь с неравным обобществлением электронов 3. В результате образования водородной связи происходит сорбция органических кислот и фенола хемосорбентами, имеющими в своем составе основные группы 3. Полярные и легко поляризующиеся неполярные молекулы сорбируются за счет поляризации их химически активными группами полимерного хемосорбента и последующего дипольдипольного взаимодействия. По такому механизму происходит сорбция йода и брома. При сорбции органических соединений происходит еще и вандерваальсово взаимодействие с полимерной матрицей. Степень протонирования функциональных групп сорбента также сказывается на типе химического или межмолекулярного взаимодействия хемосорбента с компонентами системы. Окислительновосстановительные хемосорбенты имеют функциональные группы гидрохинонхинон, тиолдисульфид, гидропиридинпиридин 4. Таким образом, каждый хемосорбент характеризуется определенными химическими группами, которые дают представления об их качественном различии. СОЕ и динамическую обменную емкость ДОЕ. В то время как СОЕ учитывает общее количество поглощенных противоионов, ДОЕ относится к той части противоионов, которая используется в хемосорбционных производственных условиях. Статическая обменная мкость СОЕ определяется при синтезе хемосорбентов и обычно выражается в ммоль на 1г высушенного хемосорбента, находящегося в водородной форме для катионитов и в хлоридной форме для анионитов. Теоретическая массовая емкость хемосорбционных волокон обычно несколько отличается от экспериментально найденных значений, поскольку трудно учесть содержание вещества, которое образует пространственную сетку. Кроме того, введение фиксированных ионов, например при Ыалкилировании волокон на основе винилпиридинов, еще не означает полного замещения пиридиниевых групп. В противоположность массовой, объемная мкость хемосорбентов зависит от степени набухания, т. Чем меньше густота пространственной сетки, тем больше набухает волокно и тем меньше его емкость, отнесенная к единице объема набухшего хемосорбента. Способность к хемосорбции зависит от вида сорбента и среды. Кроме того, при хемосорбции наблюдается адсорбция, которая может быть достаточно высокой, особенно при работе с сорбентами, содержащими слабокислотные и низкоосновные группы. В качестве примера можно привести данные 2 об улавливании кислоты низкоосновным сорбентом. ЯЫН2 Н СГ Я Н3 СГ 1. ШНзНЧСГ КШ2 НЧСГ . Реакция 1. раствора. Реакция 1. , находящихся в области, когда активные группы сорбента и кислоты диссоциированы, т. Если это условие не выполняется, происходит обычная адсорбция. Таблица 1. БОзН РООН2 СООН с6н4он БН 1,0 2. ЫСНзз ОН С5Н5МОН эЫ С5Н4Ы 1МН2 1,0 2,03,0 6. Сорбенты, имеющие сильнокислотные и высокоосновные группы, способны обменивать свои ионы в растворе в широком диапазоне , т. Карбоксильные сорбенты диссоциированы в меньшей степени и проявляют способность к обмену преимущественно в нейтральной или слабощелочной средах. Отдельные слабокислотные и низкоосновные сорбенты проявляют способность к обмену только в щелочном и кислотном растворах соответственно.