Введение к работе
Актуальность темы. Получение ионитов с заданными свойствами является важной задачей современной химии и химической технологии. В зависимости от конкретных вопросов, решаемых методами ионного обмена, к свойствам используемых ионитов предъявляются различные требования. Например, ионообменники, применяемые для аналитических разделений в ионных хроматографах должны обладать низкими значениями обменных емкостей (в 10-1000 раз меньшими, чем у стандартных ионитов) и высокими скоростями массопереноса. Иониты с такими свойствами отечественной промышленностью не выпускаются.
В данной работе для получения ионитов с указанными свойствами применен метод импрегнирования - пропитки полимерных носителей растворами жидких ионитов.
импрегнирование как метод получения ионообменных материалов к началу данной работы был изучен недостаточно.
цель работы. Отработка методики получения ионитов с заданными свойствами путем модифицирования полистирол-дивинил-бепзольных матриц голевого и макропористого типов динонил-(ДННСК) и дидецилнафталинсульфокислотами (ДШСК). Изучение характеристик этих ионитов (стабильность, обменная емкость, сорбция электролита, селективность и др.).
Основные новые результаты
-
Определены условия^получения импрегнированннх сульфо- кагионитов с заданными обменными емкостями модифицированием полистирол-дивинилбензольных матриц макропористого и гелевого типов толуольными растворами динонил- и дидецилнафталинсуль-фокислот.
-
Предложена мицеллярная модель структуры ионитов, полученных "мокрым" методом импрегнирования.
3. Установлена зависимость обменной емкости образцов от:
а) концентрации модификатора и удельной площади'поверх
ности матрицы для макропористых полимеров;
б) концентрации модификатора, содержания сшивающего вгента (ДВБ) матрицы и последовательных импрегниро-ваний для гелевых полимеров.
-
Изучена стабильность полученных образцов. Показано, что термообработка путем кипячения стабилизирует обменную емкость, а также улучшает кинетические характеристики импрегнированных ионитов.
-
Определены равновесные характеристики в системах: импрегнированные сульфокатионити с различной полной обменной емкостью - раствор NaCl - HOI заданного состава при суммарной концентрации 5-10"г и 1-Ю"3 М. Найдены зависимости коэффициентов однократного разделения о от обменной емкости ионитов и концентраций равновесных растворов.
-
Показана возможность расчета изотермы ионного обмена на импрегнированнні ионитах по выходной динамической кривой путем решения обратной задачи нв основе одномерной математической модели, учитывающей внешнедиффузионную кинетику процесса и продольное перемешивание.
-
На ионном хроматографе BIOTRONIK ІС-5000 определены времена удерживания ионов щелочных металлов на макропористом образце импрегнированного сульфокатионита обменной емкости 4>10~г мт-экв/г, рассчитаны коэффициенты разделения пар ионов Ha/Ll, K/Na, Rb/K, Са/Ло. Показана возможность использования макропористых импрегнированных сульфокатионитов для аналитического разделения смеси указанных ионов.
Практическая ценность. Результаты диссертации использованы на кафедра аналитической химии Московского Государственного университета, также могут быть использованы в ГЕОХй АН ССОР, Воронежском Государственном университете. Институте неорганической химии СО АН СССР.
На защиту выносятся следующие основные положения:
Методика получения импрегнированных сульфокатионитов с заданным значением обменной емкости, основанная на модифицировании полистнрол-дивинилбензольных гранулированных полимеров голевого и макропористого типов толуольныш растворами диалкштафталинсульфокислоты.
Методика повышения стабильности и улучшения кинетических свойств импрегнированных сульфокатионитов, основанная на удалении Из матрицы свежеприготовлешэдх оОменнико'в остатков растворителя при выдерживании образцов в течении нескольких часов при температуре ЮО'с.
Представления о мицеллярной структуре сульфокатионитов, полученных методом "мокрого" импрегнирования.
Равновесные характеристики реакций обмена Уа+-Я+ на полученных образцах при различных суммарных концентрациях раствора, соотношениях Na*:H* в растворе и ПОЕ образцов.
Расчет изотермы сорбции по выходной кривой путем решения обратной задачи динамики сорбции на ЭВМ.
Коэффициенты разделения пар ионов Na/Ll. K/Va, Rb/K, Сэ/Kb, определенные ионохроматографическим методом и подтверждающие возможность использования полученных образцов в качестве фаз для ионной хроматографии.
Апробация работы. Результаты работы докладывались на двух конференциях молодых ученых (г. Москва, МГУ, 1989 г. и г. Алма-Ата, 1986 г.), на Всесоюзной конференции "Применение ионообменных материалов в промышленности и аналитической химии" (г. Воронеж, 1986 г.), на Первой всесоюзной конференции по ионной хроматографии (г. Москва, 1989 г.), на XIII Симло- зиуме по жидкостной хроматографии (г. Стокгольм, Швеция, 1989 г.), на VII Дунайском'симпозиуме по хроматографии и аналитической химии (г. Лейпциг, ГДР. 1989 г.), на VI Симпозиуме по ионному обмену (Балатонфюред, Венгрия, 1990 г.).
Публикация. По материалам диссертации имеется II публикаций.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 150 страницах мааинописного текста.Она сост.гит из введения, двух глав, еьшодов, списка литература и ;;.>полнена 9 приложениями. Работа иллюстрирована 5?, рисунками ;: содержит 30 таблиц. Из них в приложение вынесено 10 рисунков и 7 таблиц. Список литературы включает 132 источника на русском и иностаншх языках.
