Вы здесь

Сорбційні властивості іонообмінних матеріалів та їх вплив на процес електродеіонізаційного вилучення іонів нікелю (II).

Автор: 
Рождественська Людмила Михайлівна
Тип работы: 
Дис. канд. наук
Год: 
2007
Артикул:
0407U002236
99 грн
(320 руб)
Добавить в корзину

Содержимое

РАЗДЕЛ 2
Методы исследования и характеризация иоМ.
2.1. Реактивы и материалы.
В работе использовались следующие химические реактивы квалификации "ч" и "чда" марки "Реахим": NaCl, Na2SO4 .10H2O, NiSO4.7H2O, HCl, H2SO4, Na2HPO4, CaSO4, MgSO4.H2O, стандарт-титры соляной кислоты, гидроксида натрия и стандарт-титры буферных растворов рН-метрии.
Для синтеза образцов фосфата циркония использовали: ZrOCl2.8H2O, глицерин, гексаметилентетрамин (уротропин), мочевину, H3PO4, NH4OH, NaOH.
Исследования проводили с использованием промышленных катионитов: KУ 2-8 ("Химия", Россия), Purolite C 100E (Purolite International), Dowex HCR-S, Dowex MSC-1, Dowex МАС-3, Dowex-50Х2 (DOW Chemical). Перед проведением исследований ионообменники несколько раз обрабатывали поочередно 1M NaOH и 2M H2SO4, промывали деионизированной водой и подвергали мокрому рассеву согласно [59].
Также в работе были использованы неорганические иониты на основании гидрофосфата циркония, синтезированные в отделе №9 Института общей и неорганической химии им. В.И. Вернадского.
2.2. Ионообменные материалы на основе гидрофосфата циркония.
2.2.1. Синтез ионитов на основе гидрофосфата циркония.
Для проведения настоящего исследования были синтезированы образцы ГФЦ с различным содержанием функциональных групп. Синтез образцов фосфата циркония осуществлялся путем приготовления геля диоксида циркония (ГДЦ) с
последующей обработкой раствором фосфорной кислоты. У полученных таким образом ионообменников функциональные группы фосфата циркония локализованы не в объеме ионита, а на его поверхности [85,88].
Методика получения образцов ГФЦ-1 и ГФЦ-2 включала приготовление гидрогеля диоксида циркония путем взаимодействия 1 M раствора ZrOCl2 со смешанным раствором замедлителя (соотношение объемов растворов составляло 1:1) при интенсивном перемешивании с помощью магнитной мешалки. Полученный гомогенный гидрогель сушили и промывали деионизированной водой до полного отсутствия Cl--ионов в элюате, а затем обрабатывали 5 M раствором H3PO4 в течение различного времени. Образец ГФЦ-3 был синтезирован по известной методике [84], основанной на смешении растворов ZrOCl2 и Н3PO4. В случае ГФЦ-4 для обеспечения равномерного распределения функциональных групп в объеме гранул ионита свежеполученный гель, минуя стадии сушки и отмывки от Cl-ионов, подвергали фосфатированию в течение 1 часа. Методика синтеза образца ГФЦ-5 была такая же, как и для образца ГФЦ-2, однако, в этом случае, гидрогель гидроксида циркония осаждали при помощи раствора, содержащего большее количество мочевины. Форма полученных частиц была близка к сферической. Для характеризации ионитов были использованы фракции 0.2-0.5 мм.
Стандартная методика получения гранулированных образцов гидрогелевых ионитов (ГгФЦ) [82] включала приготовление золя ГДЦ путем взаимодействия 1M раствора ZrOCl2 с 1М NH4OH при кипячении с обратным холодильником (pH золя составлял 1.5), с последующим осаждение гидрогеля 5М раствором NaOH и его фосфатированием 5М H3PO4 при 100o C в течение 1 часа. Фосфатированный гидрогель высушивали при комнатной температуре в течение различного времени. Образец 4 получали путем высушивания гидрогеля до постоянной массы и сохраняли в воздушно-сухом состоянии, а все гидрогелевые образцы - в деионизированной воде. Основные отличительные особенности синтеза образцов ионитов отображены в табл. 2.1.
Таблица 2.1.
Синтез образцов неорганических ионитов на основе ГФЦ.
ОбразецГФЦ -1ГФЦ -2ГФЦ -3ГФЦ -4ГФЦ -5ГгФЦМетод синтеза 1. Получение гидрогеля диоксида циркония.
2. Обработка полученного гидрогеля Н3РО4Получение ГФЦ прямым взаимодействием соли циркония1. Получение гидрогеля диоксида циркония.
2. Обработка полученного гидрогеля Н3РО41.Получение золя ГДЦ с 1М NH4OH.
2.Обработка полученного гидрогеля H3PO4Концентрация ZrOCl2, M112111Концентрация замедлителей гелеобразования, МСмешанный раствор:
Глицерин 1,4
Уротропин 2,0
Мочевина 2М H3PO4Смешанный раствор:
Глицерин 1,4
Уротропин 2,0
Мочевина5М NaOH2,02,02,06,0Длительность сушки ГДЦ при 60оС, ч55--5-Время обработки ГДЦ 5М Н3РО4 при 20оС, ч0,51-111
2.2.2. Химический анализ образцов гидрофосфата циркония и соотношение Zr:P.
Химический анализ образцов, включающий определение соотношения P:Zr проводили согласно методике [59]. Навеску измельченного сорбента (0,1-0,2 г) растворяли в 10 мл концентрированной H2SO4 в течение 3-12 часов. Объем полученного раствора доводили водой до 100 мл. Определение фосфора и циркония осуществляли спектрофотометрическим методом [59, 130].
Элементный состав поверхности неорганических ИОМ был определен с помощью сканирующего электронного микроскопа SEM JSM-84 A. Ионообменные частицы располагали на золотой пластине. Поскольку исследуемые материалы являются непроводящими, то тонкую пленку золота осаждали на поверхности ионита методом распыляющего покрытия при 10-3 барр. Метод сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) позволяет определить элементный состав прямо на внешней поверхности ионита. Полученные результаты представлены в табл. 2.2.
2.2.3. Определение влагосодержания и насыпной плотности ионитов
Плотность сухих частиц определяли методом взвешивания известного объема ионита. Определение влажности исследуемых образцов осуществляли аналогично [59]. Навеску ионита массой около 1г помещали в предварительно взвешенный с точностью до 0,0002 г бюкс. Ионит высушивали в сушильном шкафу при температуре 110-1200 С в течение двух часов с целью удаления сорбированной влаги. Затем бюкс закрывали, помещали в эксикатор с хлористым кальцием и охлаждали до комнатной температуры Охлажденный ионит взвешивали вместе с бюксом с точностью до 0,0002 г. Расчет влагосодержания ионита W, %, осуществляли по формуле:
, (2.1.)
где m0 - масса бюкса, m1 - масса бюкса с навеской до высушивания, m2 - масса бюкса с навеской после высушивания. Насыпная плотность (?н) была измерена путем определения объема заданной навески предварительно просушенного