Розділ 2
ОБ’ЄКТИ ТА МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ
2.1. Об’єкти дослідження
Об’єкти дослідження: комплексоутворення U(VI) та Со(ІІ) з ПЕІ різної структури
та молекулярної маси – реагентами водоочищення методу КУУФ; вплив реакцій
комплексоутворення ГР, ЕДТА, НТА, НАс, Na2CO3 з U(VI) та Со(ІІ) на процеси їх
сорбції-десорбції типовим глинистим мінералом – монтморилонітом з різним
вмістом сорбованих ГР та глауконітом – мінералом з високим коефіцієнтом
фільтрації – в статичних та динамічних умовах.
2.1.1. Реагенти, використані в роботі.
Вихідні розчини U(VI) та Co(II) готували з їх солей: UO2SO4·3H2O та
CoSO4·7H2O.
В якості реагентів водоочищення використовували ПЕІ (фірм “Aldrich” та “Fluka”)
з різною просторовою структурою та молекулярною масою (розгалужені з М.м. 2 та
60 кДа та лінійний з М.м. 800 кДа). Для лінійного ПЕІ (ПЕІЛ) функціональними
групами є вторинні аміногрупи (–NH–), його елементарна ланка має вигляд:
(–СH2–CH2–NН–). Розгалужений ПЕІ (ПЕІР) містить три типи функціональних груп з
різною основністю: первинні (–NH2), вторинні (–NH–) та третинні (–N<)
аміногрупи, співвідношення яких змінюється в залежності від процесу його
отримання. Одна бокова гілка в головному ланцюзі ПЕІР приходиться приблизно на
3-3,5 мономерних залишки. Таким чином, в структурі полімеру існує достатньо
багато бічних відгалужень. Високий вміст в ПЕІР первинних аміногруп дозволяє
здійснювати модифікування полімеру, а розгалуженість та жорстка структура
забезпечує високий коефіцієнт затримання полімерних комплексів металів.
Молекулярна маса ПЕІ коливається в межах 1-1000 кДа.
ПЕІ є слабкою основою, його водні розчини мають лужну реакцію. За аналогією до
гідроокисів диалкіламонійних сполук, гідроокис ПЕІ має лужні властивості, хоча
вони є більш слабкими за його низькомолекулярні аналоги [109]. ПЕІ є промислово
доступним полімером, що знайшов широке застосування в процесах очистки вод.
Розчини ПЕІ готували з промислових концентрованих (50 %) розчинів шляхом
розбавлення до потрібної концентрації. Молярність розчинів ПЕІ розраховували як
кількість елементарних ланок, що містяться в одному дм3 розчину: для ПЕІЛ 1 М =
43 г/дм3 (елементарна ланка – СH2 – CH2 – NH –); для ПЕІР 1 М = 129 г/дм3
(елементарна ланка
– CH2 – CH2 – N – CH2 – CH2 – NH –
¦
СH2 – CH2 – NH2 ).
Розчини динатрієвої солі ЕДТА готували з фіксаналів Na2ЕДТА (у випадку
амонієвих солей ЕДТА – розчиняли наважку ЕДТА в розчині аміаку у мольному
співвідношенні NH4OH:ЕДТА = 3:1). Розчини НТА готували аналогічним чином із
мольним співвідношенням NaOH:НТА = 2:1. Розчини ЕДА та карбонатів – розчиненням
наважки відповідних реагентів (солянокислого ЕДА та Na2CO3) марки “х.ч.” у
дистильованій воді. Вихідний розчин оцтової кислоти готували з фіксаналу.
Робочі розчини готували шляхом розбавлення вихідних до потрібної концентрації.
Практично беззольні препарати (зольність <0,1 %) ГК та ФК, використані в
роботі, отримані з донних осадів сапропелей Святошинських озер.
Визначення суми кислотних груп ГР проводили титруванням HCl за стандартною
методикою [328]: на початковій стадії при титруванні спостерігається
нейтралізація надлишку NaOH і величина рН змінюється мало. В точці, що
відповідає повній нейтралізації надлишку лугу, спостерігається перший “стрибок”
потенціалу, далі починається титрування кислотних груп гумінових речовин, при
цьому знову спостерігається незначна зміна рН. Другий “стрибок” потенціалу
відповідає повній нейтралізації кислотних груп. Після цього величина рН знову
змінюється мало.
Рис.2.1. Крива потенціометричного титрування ГК, виділених із сапропелей
Святошинських озер (mГК= 10 мг).
Рис.2.2. Крива потенціометричного титрування ФК, виділених із сапропелей
Святошинських озер (mФК= 10 мг).
Суму кислотних груп розраховували за формулою:
, (2.1)
де Х –кількість кислотних груп препарату ГР, ммоль/г;
V – об’єм титранту (0,02 N розчин НСl), см3;
С –молярна концентрація титранту;
m –наважка гумінових речовин, взята для аналізу, г.
На рис.2.1 та 2.2 представлені дані потенціометричного титрування ГР (ГК та ФК)
розчином HCl (різниця об’ємів кислоти між двома максимумами еквівалентна сумі
кислотних груп). Як видно з приведених даних сума кислотних груп для ГК складає
9,5 мг-екв/г, для ФК – 12,0 мг-екв/г.
2.1.2. Підготовка зразків мінералів для дослідження процесів
сорбції-десорбції.
Природні зразки. В роботі використані практично мономінеральні зразки
монтморилоніту Черкаського родовища загальної формули
(Ca0,12Na0,03K0,03)0,18(Al1,39Mg0,13Fe0,443+)1,96.[(Si3,88Al0,12)4,0O10](OH)2.2,6H2O.
Породу мінералу очищали від домішок польових шпатів, кварцу, цеолітів та ін.
методом седиментаційного розділення. Чисту фракцію монтморилоніту отримували
наступним чином: подрібнені куски породи засипали в скляний бутиль та заливали
дистильованою водою у співвідношенні мінерал:вода = 1:10, ретельно перемішували
та відстоювали на протязі 24 годин. Після відстоювання воду з частинками, що не
осіли, (< 0,001 мм) зливали. Процес осадження інтенсифікували добавкою
електроліту MgCl2 (10 см3 0,5 М розчину на 1 дм3 суспензії). Процедуру
повторювали. Суспензію центрифугували на протязі 30 хв зі швидкістю обертання
5000 об/хв. Після центрифугування осад переносили в керамічні чашки та
висушували при 60-80° С до повного висихання. Висушені зразки розтирали в
фарфоровій ступці та просіювали крізь сито для отримання фракції Ј 0,25 мм.
Мономінеральність отриманих зразків контролювалася на рентгенівському
дифрактометрі ДРОН-2,0 з двома щілинами Соллера, з використанням
відфільтрова
- Київ+380960830922