Научные основы синтеза высоконаполненных композиционных неорганических сорбентов

• Автор: Зильберман, Михаил Владимирович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 161 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ
1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА
1.1 Синтез селективных неорганических ионообменных материалов
1.2 Гранулирование неорганических сорбционных материалов
1.3 Цели и задачи работы
2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ГРАНУЛИРОВАНИЯ НЕОРГАНИЧЕСКИХ
ИОНООБМЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ
2.1 Проблема осмотической устойчивости ионообменных материалов с точки ЗРЕНИЯ ТЕОРИИ прочности
2.2 Модель поровой структуры гранулы
2.2.1 ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ФАЗ И СТРУКТУРНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГРАНУЛЯТОВ
2.2.2 ЭВОЛЮЦИЯ ПОРОВОГО ПРОСТРАНСТВА В ПРОЦЕССЕ ФОРМОВАНИЯ ГРАНУЛЫ
2.2.3 РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПОР ПО РАЗМЕРАМ
2.2.4 Параметры пористой структуры и осмотическая устойчивость
2.3 ВЛИЯНИЕ структуры ГРАНУЛЯТОВ неорганических сорбентов на скорость
МАССОБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ
2.4 Влияние связующего на структуру и свойства гранулятов
3 СИНТЕЗ И СВОЙСТВА ФЕРРОЦИАНИДНО-СИЛИКАГЕЛЕВЫХ КОМПОЗИЦИИ
3.1 Получение ферроцианидно-силикагелевых композиций
3.2 Строение гранул композиционных ферроцианидно-силикагелевых
СОРБЕНТОВ
3.3 Осмотическая устойчивость ферроцианидно-силикагелевых композиций
4 СОРБЕНТЫ С ПОЛИМЕРНЫМ СВЯЗУЮЩИМ
4.1 Принцип синтеза
4.2 Свойства сорбентов с полимерным связующим
4.2.1 Связь гранулометрического состава и емкостных характеристик
4.2.2 Влияние содержания полимерного связующего в составе сорбента на его
свойства
4.3 Строение гранул сорбентов с полимерным связующим
5 КИНЕТИКА СОРБЦИИ НА НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОРБЦИОННЫХ
МАТЕРИАЛАХ
5.1 Некоторые сведения из теории кинетики обмена на ионообменных смолах и возможности их приложения к неорганическим ионообменным материалам
5.1.1 ПОСТАНОВКА И РЕШЕНИЕ ДИФФУЗИОННЫХ ЗАДАЧ ИОННОГО ОБМЕНА
5.1.2 Экспериментальное изучение кинетики сорбции в условиях быстрого
УСТАНОВЛЕНИЯ РАВНОВЕСИЯ МЕЖДУ ПОРОВЫМ РАСТВОРОМ И ГОМОГЕННЫМИ УЧАСТКАМИ ТВЕРДОЙ ФАЗЫ
5.1.3 Эффекты торможения на уровне гомогенных участков твердой фазы
5.2 Влияние геометрических факторов на решение диффузионных задач
5.2.1 Влияние формы гранул
5.2.2 Влияние эффектов полидисперсности
5.2.3 Эффекты фрактальности
6 РЕГУЛИРОВАНИЕ РАВНОВЕСИЯ СОРБЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ НА НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОРБЕНТАХ
6.1 Специфические способы обращения равновесия на неорганических сорбционных материалах
6.1.1 Предварительные замечания
6.1.2 Изменение заряда матрицы сорбента
6.1.3 Использование эффектов комплексообразования
6.2 Влияние буферных свойств раствора на равновесие ионного обмена
6.3 Химическая деструкция неорганических сорбентов
7 ТЕХНОЛОГИЯ СИНТЕЗА КОМПОЗИЦИОННЫХ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОРБЕНТОВ
7.1 Установка для производства опытных партий неорганических сорбентов
7.1.1 ОБЩЕЕ ОПИСАНИЕ
7.1.2 Блок осаждения малорастворимых соединений
7.1.3 Блок химической модификации
7.1.4 Блок ПОМОЛА
7.1.5 Блок гранулирования с полимерным связующим
7.2 Примеры синтеза и использования некоторых неорганических сорбционных материалов
7.2.1 СОРБЕНТ ИСМА1-МП
7.2.2 Сорбент на основе гидроксида железа и перхлорвинила
7.2.3 Сорбент на основе гальваношлама и полистирола
7.2.4 Сорбент ФС
7.2.5 Разработка опытно-промышленной технологии препарата ферроцин
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Развитие наукоемких технологий, реализация стремления к более рациональному использованию природных ресурсов и предотвращению загрязнения окружающей среды в существенной мере зависит от успешного решения традиционных для химии и химической технологии задач разделения смесей веществ.
Для решения задачи разделения смеси веществ используется эффект распределения компонента между двумя фазами, например, газ и жидкость, жидкость - твердое, газ - твердое. В зависимости от химической специфики разделяемых веществ, в процессах разделения могут использоваться разнообразные материалы - адсорбенты, экстрагенты, ионообменные материалы и т.д.
Ионообменные методы обеспечивают возможность эффективного разделения веществ, способных к электролитической диссоциации в полярных растворителях. При этом характер межфазного распределения определяется, в первую очередь, свойствами применяемого ионообменного материала.
Широкий круг малорастворимых неорганических соединений в той или иной мере обладает способностью поглощать ионы из растворов. Такое поглощение широко используется в практических целях, например, при химическом анализе, очистке растворов и т.д.
Одним из направлений использования поглотительных свойств малорастворимых неорганических соединений является синтез неорганических сорбционных материалов. Работы проводимы в СССР в этом направлении, привели к созданию значительного количества неорганических сорбентов, в том числе ионообменников. Только в [1] содержатся сведения о 75 типах сорбционных материалов, прошедших государственную аттестацию. Часть из этих материалов выпускалась в значительных объемах и использовалась при проведении научно-исследовательских работ и в промышленности. Научные и практические результаты, полученные в этой области, безусловно, заслуживают самого пристального изучения и являются основой для определенных обобщений.
Исследования, проводившиеся в течение 60-90 годов, обнаружили весьма тесную связь между строением неорганических ионообменных материалов и их сорбцион-

На рис. 5 изображена зависимость величины И/АВ от значения К и объемной доли фазы А.

У12

рис. 5. Зависимость У12 от К и объемной доли фазы.
Уменьшение величины параметра К приводит к уменьшению вероятности соседнего расположения разнородных фаз и, соответственно, уменьшению межфазной поверхности.
2.2.2 Эволюция порового пространства в процессе формования гранулы.
Гранулирование сопряжено с переходом системы из вязкотекучего состояния в
твердое. В ряде случаев этот переход обеспечивается удалением из системы растворителя. Например, в технологиях гранулирования неорганических сорбентов, основанных на сушке пает или гидрогелей, такое удаление происходит за счет испарения растворителя, а в технологии замораживания - за счет удаления в фазу льда.
В любом случае в ходе таких процессов происходит увеличение объемной доли твердой фазы в гранулируемой системе, и всегда существуют определенные пределы этого роста.
Удаление растворителя из высушиваемого материала может происходить за счет сокращения объема порового пространства, либо опорожнения пор. В первом случае объемная деформация высушиваемого материала линейно связана с объемом удаляемо-