Публикация научных статей.
Вход на сайт
E-mail:
Пароль:
Запомнить
Регистрация/
Забыли пароль?
Научные направления
Поделиться:
Статья опубликована в №90 (февраль) 2021
Разделы: Химия
Размещена 28.02.2021. Последняя правка: 27.02.2021.
Просмотров - 394

ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СИНТЕЗИРОВАННЫХ АНИОНИТОВ

Эшкурбонов Фуркат Бозорович

доктор химических наука, доцент

Термезский филиал Ташкентского государственного технического университета имени Ислама Каримова

Декан факультета энергетики и транспортных систем

Рахмонкулов Жасур Эшмуминович, преподаватель, Термезский филиал Ташкентского государственного технического университета имени Ислама Каримова


Аннотация:
В статье рассмотрены состав и структура комплексообразующих ионитов, проведен ИК – спектральный анализ, с помощью которого определены химические связи и функциональные группы ионита. В таблице показаны результаты степени сорбции ионов (металл, ОН-, Cl-) полученного ионита. Данные результаты показали, что полученные иониты имеют селективные сорбционные свойства цветных и благородных металлов.


Abstract:
The article describes the composition and structure of chelating ion exchangers held IR - spectrum analysis with which to determine the chemical bonds and functional groups of the ion exchanger. The table shows the results of the degree of adsorption of ions (metal, OH-, Cl-) produced resin. These results showed that the obtained resins are selective sorption properties of base and precious metals.


Ключевые слова:
физико-химические свойства; комплексообразующий анионит; коэффициент диффузии; кинетика; процесс сорбции; поглощение ионов

Keywords:
physico-chemical properties; complexing anion exchanger, the coefficient of diffusion, kinetics, sorption process, the ion absorption


УДК 541.64.678

Большое значение при решении конкретной научной и технической задачи является подробное исследование физико-химических и сорбционных свойств синтезированных анионитов, позволяющих определить области применения. Прежде чем исследовать физико-химических, физико-механических и сорбционных свойств синтезированных анионитов, их переводили в активную ОН-форму.

Синтезированные самопроизвольной полимеризацией эпихлоргидрин с винилпиридинами и дипиридилом высокомолекулярные продукты, после обработки водным раствором щелочи для перевода их ОН-форму, представляют собой анионообменные смолы, обладающие высокой обменной емкостью и комплексом ценных свойств.

Полученные анионообменные смолы подвергались физико-химическим и механическим испытаниям. В данной работе подробно изучены такие основные свойства синтезированных анионитов как обменная емкость, сорбционные свойства по отношению к двухвалентным металлам (кобальт, никель, медь), термическая, радиационная, химическая устойчивость и механическая прочность.

Самой исчерпывающей характеристикой обменной способности ионита является полная обменная емкость, обусловленная содержанием всех активных групп, независимо от их природы. Для ионитов со смешанными функциями, интерес представляет обменная емкость по ионогенным группам определенного вида, обычно по тем из них, которые определяют конкретные особенности данного полимера в условиях его применения или исследования.

Если в реальном эксперименте или производственном процессе в обмен вступает только часть противоионов, то говорят о рабочей емкости ионита. Эта величина зависит от рН и скорости фильтрования раствора через слой ионита, от размера его зерен и самой ионообменной колонны, от концентрации электролита и температуры, от природы обменивающихся ионов и растворителей. Ясно, что рабочая емкость не является однозначной физико-химической характеристикой анионита. Эта величина от рН и скорости фильтрования раствора через слой ионита, от размера его зерен и самой ионообменной колонки, от концентрации электролита и температуры, от природы обменивающихся ионов и растворителя.

Нужно сказать и о так называемой статической обменной емкости (СОЕ), которую определяют, заливая анионит в ОН-форме раствором нейтральной соли и титруя аликвотную часть фильтрата [1,2].; полученного после установления равновесия в системе. Однако следует иметь в виду, что и в статических условиях можно найти полную обменную емкость, если для использовать растворы реагентов, связывающих противоионы данного ионита малодиссоциированные соединения и этим обеспечивающих протекание реакции до конца, В качестве таких реагентов при исследовании ОН-анионитов применяют сильные кислоты.

Как видно из табл. 1, аниониты на основе диглицидилтиокарбамида с полиэтиленполиамином и диглицидилтиокарбамида с меламином обладают хорошими емкостными свойствами. Поэтому несомненный интерес представляло исследование кинетических свойств анионитов.

Таблица 1. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СИНТЕЗИРОВАННЫХ АНИОНИТОВ

  Исходные мономеры

  Мольное соотношение мономеров

СОЕ по 0,1н.

Сорбция

 СОЕ по 0,1н. после обработки 5н

   Влажность, %

 Механическая прочность, % по ГОСТу 13504-68

 HSO4

 HCl

 HNO3

 CH3COOH

Cu++

Ni++

Co++

 из 0,1н

CuCl2

NiSO4

CoSO4

H2SO4

NaOH

мг. экв / г

ДГТ+ ПЭПА

1,0:1,0

5,0

4,6

4,3

2,2

1,8

1,4

1,6

4,7

4,7

12-14

99,7

ДГТ+М

1,5:1,0

4,8

4,5

4,2

2,1

1,6

1,2

1,3

4,6

4,7

12-14

99,7

ДГТ+ ГИПАН

2,0:1,0

4,5

4,2

4,0

2,1

1,4

1,2

1,1

4,3

4,3

12-14

99,5

ДГТ+ФК

1,0:1,0

4,8

4,5

4,0

2,4

1,6

1,0

1,4

4,5

4,5

8-10

98,0

ДМТ+ ПЭПА

1,5:1,0

4,6

4,3

3,7

2,3

1,4

1,0

1,4

4,3

4,3

8-10

97,9

ДМТ+М

2,0:1,0

4,5

4,2

3,5

2,3

1,3

1,0

1,3

4,2

4,2

8-10

97,9

ДМТ+ ГИПАН

1,0:1,0

4,6

4,4

4,1

2,0

1,8

1,1

1,2

4,7

4,7

10-12

99,5

ДМТ+ФК

1,5:1,0

4,5

4,3

4,1

2,0

1,6

1,0

1,1

4,6

4,6

10-12

99,5

ДГК+ ПЭПА

2,0:1,0

4,3

4,1

4,0

1,9

1,2

1,1

1,1

4,4

4,4

10-12

99,5

ДГК+М

2,0:1,0

3,7

3,2

3,0

1,8

1,3

1,2

1,0

3,5

3,4

10-12

100,0

ДГК+ ГИПАН

2,5:1,0

3,5

3,1

2,8

1,8

1,1

1,1

1,0

3,4

3,1

10-12

100,0

ДГК+ФК

3,0:1,0

3,5

3,1

2,8

1,7

1,1

1,0

0,9

3,3

3,1

10-12

100,0

ДМК+ПЭПА

1,0:1,0

-

2,6

-

-

1,8

1,0-1,8

0,8

2,4

2,6

-

99,0

ДМК+М

1,0:1,0

-

2,7

-

-

0,8-1,4

1,3

1,8

2,2

2,8

-

90,0

ДМК+ ГИПАН

1,0:1,0

-

3,4

-

-

1,0-1,8

1,0

0,8

2,6

3,0

-

96,6

Для определения области применения синтезированных нами анионитов целесообразно подробное исследование сорбционных свойств этих полимеров и сопоставление их с известными анионитами, полученными на основе винилпиридинов, такими как АН-23, АН-25, АН-40 и синтезированными в проблемной лаборатории полимеров ТНИИХТ полимерами на основе ДГТ+ПЭПА. В табл. 2 приведены результаты сорбции ионов меди, никеля и кобальта с 0,1н. растворами CuSO4, NiSO4 и CoSO4, где для сравнения приведены также литературные данные по сорбции ионов меди на анионитах АН-23 (2-винилпиридин и дивинилбензол), АН-25 (2-метил-5-винилпиридин и дивинилбензол) и АН-40 (4- винилпиридин и дивинилбензол), а также синтезированные в нашей лаборатории анионитах на основе ДГТ-ПЭПА. (диглицидилтиокарбамида и полиэтиленполиамином) [3,4] и и ДГТ-М (диглицидилтиокарбамида и меламином) [5].

Таблица 2. Сравнительные данные сорбции двухвалентных металлов на анионитах.
(рН исходных растворов CuSO4, NiSO4, CoSO4-4,0-4,5)

Аниониты на основе

Мольное соотнощение мономеров

Сорбция ионов из 0,1н растворов мг-экв/г.

 Cu++

 Ni++

 Co++

ДГТ+ПЭПА

1:1

1,8

1,4

1,6

ДГТ+М

1:1

1,8

1,0-1,8

0,6-0,8

АН-35(2-ВП+ДВБ)х

 10:1

 0,12

 -

 -

4-ВП+ЭХГх

1:1

1,6

1,0

1,4

4-ВП+ВБХ

1:1

0,8-1,4

1,34

1,8

АН-40(4-ВП+ДВБ)х

 10:1

 0,82

 -

 -

2-М-5-ВП+ЭХГх

1:1

1,8

1,1

1,2

2-М-5-ВП+ВБХ

1:1

1,0-1,8

0,8-1,0

0,6-0,8

АН-25(2-М-5-ВП+ДВБ)х

 10:1

 0,37

 -

 -

Примечание: х-медь сорбировали из 0,1н. СuCl2.

Сравнение сорбции ионов меди, никеля и кобальта показывает, что синтезированные нами аниониты обладают лучшими сорбционными свойствами, чем подобные аниониты диглицидилтиокарбамидогоряда.

Кинетическое исследование скорости и сорбции меди синтезированными анионитами проводили из 0,1н. сернистого раствора этого металла.

Чтобы определить промежуток времени, за которое происходит насыщение анионитов ионами меди, был определен фактор насыщения F для всех синтезированных анионитов, который находили на основе кинетических кривых сорбции и максимальной обменной

Из вышеизложенного можно вделать вывод, что аниониты на основе продуктов взаимодействия эпихлоргидрина с винилпиридинами и дипиридилом обладают лучшими сорбционными свойствами, чем подобные аниониты винилпиридинового ряда.

Существенными недостатками большинства полимеризационных ионитов является их относительно низкая химическая и термическая устойчивость, малая механическая прочность вследствие чего ограничиваются возможности и сферы их применения[6]. В то же время, развитие науки и техники требует синтеза ионообменных смол с повышенной стойкостью к растворам кислот ищелочей, а также с высокой термической устойчивостью и механической прочностью [7].

Для определения области применения синтезированных нами анионитов целесообразно подробное исследование сорбционных свойств этих полимеров и сопоставление их с известными анионитами, полученными на основе винилпиридинов, такими как АН-23, АН-25, АН-40 и синтезированными в проблемной лаборатории полимеров ТНИИХТ полимерами на основе ДГТ+ПЭПА. В табл. 2 приведены результаты сорбции ионов меди, никеля и кобальта с 0,1н. растворами CuSO4, NiSO4 и CoSO4, где для сравнения приведены также литературные данные по сорбции ионов меди на анионитах АН-23 (2-винилпиридин и дивинилбензол), АН-25 (2-метил-5-винилпиридин и дивинилбензол) и АН-40 (4- винилпиридин и дивинилбензол), а также синтезированные в нашей лаборатории анионитах на основе ДГТ-ПЭПА (диглицидилтиокарбамида и полиэтиленполиамином) [3,4] и и ДГТ-М (диглицидилтиокарбамида и меламином) [5].

Библиографический список:

1. Эшкурбонов Ф.Б. Получение ионитов на основе реакции взаимодействия тиомочевины, эпихлоргидрина и различных аминов// Узб.хим.журн. – 2013. №5. – С. 27-30.
2. Эшкурбонов Ф.Б., ДжалиловА.Т. Изучение кинетики сорбции молибдена комплексообразующим анионитом // XXVII- международной научно-практической конференции «Инновации в науке». 2 декабрь 2013 г. С.27.
3. Eshkurbonov F.B., Rakhmonkulov J.E., Ulugov B.D. Research of morphology and optical properties of complex-forming the ionit and their complex compounds of certain metals // EurAsian Journal of BioSciences. – 2020. №2. Т.14. P. 6045-6050.
4. Эшкурбонов Ф.Б. Изучение физико-химических свойств синтезированного комплексо-образующего анионита // Узб.хим.журн. – 2013. №1. – С. 10-12.
5. Иззатиллаев Н.А., Ширинов Ш.Д., Джалилов А.Д., ЭшкурбоновФ.Б., Исследование скорости сорбции ванадия анионитами на основе тиомочевины и эпихлоргидрина // «Наука вчера, сегодня, завтра»: сб. статей по материалам VII Международной научно-практ конф. – 2013. С.19.
6. Эшкурбонов Ф.Б., Джалилов А.Т., Тураев Х.Х., Амонова Н.Д., Абдурахмонова Н.Х. Исследование сорбции некоторых металлов на синтезированных комплексообразующих ионитах // Universum: Химия и биология: электрон. научн. журн. -2018. № 5(47). URL: http://7universum.com/ru/ nature/archive/item/5834.
7. Эшкурбонов Ф.Б., Джалилов А.Т. Исследование сорбционных свойств полученного ионита на основе гидролизованного полиакрилонитрила // Universum: Химия и биология : электрон. научн. журн. 2014. № 3 (4). URL: http://7universum.com/ru/nature/archive/item/1068.




Рецензии:

28.02.2021, 22:43 Голубев Владимир Константинович
Рецензия: Рассматриваемая статья посвящена изучению физико-химических и сорбционных свойств синтезированных авторами комплексообразующих ионитов. Полученные результаты по сорбции ионов меди, никеля и кобальта показали, что синтезированные аниониты обладают лучшими сорбционными свойствами, чем ранее используемые аналоги. Материалы статьи подготовлены на высоком профессиональном уровне, обладают несомненными научной новизной и практической ценностью и могут быть рекомендованы к опубликованию в журнале Sci-article.

2.03.2021, 13:51 Балтаева Мухаббат Матназаровна
Рецензия: Рецензия. Данная статья посвящена получению анионитов на основе полимера и изучению физико-химических и сорбционных свойств синтезированных авторами комплексообразующих ионитов. В статье рассмотрены состав и структура комплексообразующих ионитов, проведен ИК – спектральный анализ, с помощью которого определены химические связи и функциональные группы ионита. Определены области применения синтезированных анионитов. Рецензенту интересно - изучена-ли сорбционная свойства полученного анионита в смеси, т.е. когда все три ионы находятся в очищающем смеси. Статья очень интересная, актуальная и рецензент рекомендует статью к публикации в журнале Sci-article.

02.03.2021 17:17 Ответ на рецензию автора Эшкурбонов Фуркат Бозорович:
Спасибо за рецензия.Исследованные ионы, по степени сорбции, ионитом можно расположить в следующий ряд: Cu > Ni > Co.



Комментарии пользователей:

Оставить комментарий


 
 

Вверх