Введение к работе
Актуальность проблемы. Комплексообразующе синтетические ионообменные смолы широко применяются в теплоэнергетике, химической, металлургической, пищевой, медицинской промышленности, для водоподготовки, извлечения и разделения близких по свойствам ионов, очистки сточных вод и др.; комплексы на их основе используются в качестве катализаторов. Воздействие на ионит химически агрессивных сред и повышенных температур может сопровождаться глубокими структурными изменениями полимерной матрицы, а также состава и строения ионитных комплексов.
Для успешного применения существующих ионообменников и их металлокомплексов в технологических процессах, а также для успешного синтеза новых высокомолекулярных полимеров с заданными свойствами необходимо знать особенности состава, строения и распределения ионитных комплексов металлов, учитывать возможные изменения основных физико-химических характеристик при воздействии на ионит-различных факторов.
Высокая чувствительность метода электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) к изменениям ближайшего окружения парамагнитного центра делает его наиболее перспективным среди физических методов исследования, дающих значительную информацию о взаимодействии парамагнитных ионов с высокомолекулярными лигандами, о подвижности этих ионов в фазе полимера и др. Особенно эффективным метод ЭПР оказывается в тех случаях, когда в фазе ионита образуются координационные центры различных типов или имеются неоднородности в" распределении ионитных комплексов в матрице полимера. Поэтому применение метода ЭПР, дающего надежную информацию о структурной организации ионитов (составе, строении и распределении ионитных комплексов), особенно актуально для построения полной теории ионообменных процессов.
Цель настоящей работы заключается в исследовании механизмов сорбции -ионов меди (II) комплексообразующими ионитами различных марок; в выяснении состава, строения и прочности ионитных комплексов, характера их распределения в каркасе смолы; в установлении влияния ряда факторов, (концентрации сорбированных ионов, наличия ионов-конкурирующего металла-комплексообразова-теля Ni , степени сшивки смолы и природы сшивающего агента, вл'агосодержания ионитов, характера предварительной химической
обработки матриц ионообменников, природы высокомолекулярных ли-гандов) на образование в ионообменных сколах моноядэрных центров, магнитных ассоциатов и долиядерннх соединений.
Научная новизна. Впервые методом ЭПР исследовано влияние предсорбционной химической обработки матрицы ионита на структуру и состав центров, образующихся в монометаллической и биметаллической формах ионитов.
Методом ЭПР с привлечением данных оптической спектроскопии детально изучена структурная организация медьсодержащих карбоксильных ионитов с исходной Na-формой. Показано, что образование и распределение в фазе смолы моноядерных металлоцентров, ассоциатов и полиядерных соединений, а также их взаимные перестройки существенно зависят от исходной формы ионита и лабильности матрицы полимера.
Практическая значимость работы. Проведенные исследования позволили получить конкретные данные о ближайшем окружении парамагнитных ионов в ионитах, о прочности к распределении ионит-ных комплексов в зависимости от степени влажности образцов, условий сорбции, природы и концентрации парамагнитных ионов, природы высокомолекулярных лигандов и степени сшивки матриц ионообменников. Полученная информация будет способствовать обоснованному выбору ионообменников для решения технологических задач в сфере гетерогенного катализа химических реакций,а также сорбции ионов поливалентных металлов из растворов сложного состава.
Выводы и рекомендации, основанные на материалах работы, могут быть использованы для исследования новых ионообменных смол, создания систем, обладащих заданными свойствами, и повышения еффективности применения уже существующих марок ионитов.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на X Всесоюзном совещании по физическим методам в координационной химии (г.Кшшшев, 1990), XVIII Межвузовской конференции молодых ученых по современным проблемам физической химии растворов (г.Ленинград, 1991), VII Всесоюзной конференции по применению ионообменных материалов в промышленности и аналитической химии (г.Воронеж, 1991), XI конференции по физическим методам в координационной химии (г.Кишинев, 1993), а также итоговых научных конференциях КНЦ РАН (г.Казань, 1991, 1993 гг.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, достаточно полно отражающих ее-содержание.
Объем и структура диссертации, диссертация состоит из введения, четырех глав, включающих литературный обзор, методическую часть и обсуждение экспериментальных результатов, и заключения. Работа изложена на 116 машинописных страницах, иллюстрирована 6 таблицами и 18 рисунками. Библиография содержит 73 наменования.
