РАЗДЕЛ 2
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Реактивы и материалы
Объектами исследования являлись промышленные образцы слабоосновных
полиакриловых анионитов Amberlite IRA 67 (производство фирмы Rohm and Haas),
Lewatit VP.OC.1072 (Bayer AG), Purolite A 845 (Purolite Company), Relite MG 1 и
Relite MG 1/P (Mitsubishi Chemical Corporation). Полимерная основа данных
анионитов синтезирована на основе акриловой кислоты. Первый и второй иониты
содержат только третичные аминогруппы [102,103]. Анионит Purolite A 845, кроме
третичных аминогрупп, содержит некоторую долю сильноосновных четвертичных
групп. Такое предположение можно сделать на основе косвенной информации о том,
что применение этого анионита в циклах с регенерацией гидроксидом натрия
допустимо только при температуре не выше 40 0С [104], поскольку при более
высокой температуре происходит разрушение четвертичных аминогрупп. Аниониты
Relite MG 1 и Relite MG 1/P в качестве обменных центров содержат полиамины, но
различны по структуре матрицы: первый из них синтезирован на основе гелевой
матрицы, второй – пористой [105].
В работе использовались следующие химические реактивы: HCl, NaOH, NaCl
квалификации "хч" и стандарт-титры соляной кислоты. В качестве индикаторов
использовались дифинилкарбазон, бромфеноловый синий, метиловый красный,
метиленовый синий. Индикаторы растворяли в этиловом спирте.
Растворы реактивов для титрования и изучения равновесной сорбции готовили на
прокипячённой бидистиллированной воде. Растворы для проведения исследований
динамики сорбции готовили на прокипячённой дистиллированной воде.
2.2. Подготовка образцов ионитов к исследованиям
Образцы товарных анионитов попеременно обрабатывали растворами 1 М соляной
кислоты и гидроксида натрия с промежуточной отмывкой дистиллированной водой,
предварительно освобождённой от углекислоты кипячением. Завершение отмывки
анионитов от кислоты фиксировали исходя из концентрации кислоты в растворе (не
более 10 ммоль/дм3). Завершение отмывки от щёлочи определяли по титрованию
пробы отработанной воды по универсальному индикатору (щелочность не более
0,3 ммоль/дм3).
Для измерения кривых титрования образцы анионитов в форме свободного основания
сушили над твердым гидроксидом натрия при комнатной температуре до сыпучего
состояния. Такие образцы в дальнейшем рассматриваются как воздушно-сухие.
2.3. Определение влагосодержания и удельного объема при набухании рабочих
образцов ионитов
Для определения влагосодержания воздушно-сухих образцов, навески анионитов в
форме свободного основания были дополнительно высушены до постоянного веса над
твердым гидроксидом натрия при температуре 35 0С. Нагрев до более высокой
температуры не применяли, поскольку известно, что некоторые четвертичные
аминогруппы в ОН-форме разлагаются при температуре > 35 0C [102,104]. Среднее
значение влажности находили из результатов 3-х параллельных определений.
Для определения удельного объема образца анионита аналитическую навеску ионита
помещали в градуированный цилиндр, добавляли дистиллированную воду до полного
смачивания навески ионита. Через сутки определяли объем набухшего образца, V.
Удельный объем набухшего ионита Vуд, дм3/кг, рассчитывали по формулам:
Vуд = V / m, (2.1)
Характеристики рабочих образцов анионитов приведены в табл. 2.1.
2.4. Методика измерения и расчет кривых потенциометрического титрования
Определение кривых потенциометрического титрования форм свободного основания
анионитов соляной кислотой осуществляли по следующей методике.
Аналитическую навеску воздушно-сухого образца анионита в форме свободного
основания массой около 1,00 г помещали в колбу с притертой пробкой и добавляли
раствор хлорида натрия и раствор смеси хлорида натрия и соляной кислоты. Объем
полученного раствора во всех опытах составлял 0,1 дм3. Концентрацию хлорида
натрия во всех пробах поддерживали постоянной (0,1 моль/дм3), а соляной кислоты
варьировали. Полученную суспензию перемешивали встряхиванием, термостатируя при
23 0С в течение 10 - 15 дней для достижения равновесия в системе.
Для приготовления раствора хлорида натрия аналитическую навеску хлорида натрия
количественно переносили в мерную колбу, растворяли в бидистилированной воде,
освобожденной предварительным кипячением от углекислоты, доводили объем до
метки и перемешивали. Кислотно-солевой раствор готовили путем совместного
растворения стандарт-титра соляной кислоты с навеской хлорида натрия в мерной
колбе.
В равновесном растворе определяли величину рН, а также его кислотность или
щелочность титриметрически с использованием стандартного раствора НСl и
раствора NaOH с точно известной концентрацией в присутствии универсального
индикатора.
На основе данных потенциометрического титрования по соотношению, вытекающему из
материального баланса, вычисляли количество фиксированных ионов, переведенных в
солевую форму в расчете на единицу массы воздушно-сухого образца:
, (2.2)
где С0 – молярность соляной кислоты в кислотно-солевом исходном растворе; Ср –
молярность кислоты (или щелочи со знаком "минус") в равновесном растворе; V1 и
V2 – объемы кислотно-солевого и солевого исходных растворов, дм3; m – навеска
ионита, г.
Экспериментальные кривые потенциометрического титрования полиакриловых
анионитов соляной кислотой представлены на рис. 2.1. Кривые титрования анионита
Amberlite IRA 67 определены в работе [56].
Полную обменную емкость анионитов Е0, необходимую для расчетов степени перевода
фиксированных обменных центров в солевую форму (a = е/Е0), находили из участков
плато кривых потенциометрического титрования в области кислых значений рН
внешнего раствора.
Таблица 2.1.
Результаты определен
- Київ+380960830922