Введение к работе
Актуальность темы. К числу важнейших проблем, успешное решение которых определяет возможность снижения антропогенного воздействия на окружающую среду, относится очистка сточных вод, в основе которой лежат, как правило, технологии сорбционных процессов. Это делает весьма важной задачу создания различных типов хемосорбционных материалов, в частности волокнистой формы.
Многочисленными исследованиями в области получения и изучения свойств сорбционно-активных волокон доказана эффективность и универсальность метода модифицирования волокнистых материалов прививочной полимеризацией с последующим введением функционально-активных групп для получения широкого ассортимента химических волокон экологического назначения, а возможность регенерации позволяет многократно использовать такие сорбенты при концентрировании ионов тяжелых металлов, что делает целесообразным их применение для этих целей.
Современное состояние экологической обстановки определяет интерес к сорбционно-активным материалам и актуальность исследований в этой области, направленных на расширение ассортимента хемосорбционных волокон, обеспечивающих создание высокоэффективных процессов очистки водных сред от ионов тяжелых металлов.
Данная диссертационная работа выполнялась в соответствии с основными направлениями научных исследований кафедры технологии химических волокон и наноматериалов Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный текстильный университет имени А.Н. Косыгина» в рамках тематического плана Рособразования (темы № 06-633-45 и 09-631-45).
Целью работы являлось получение аминогидроксилсодержащего волокнистого комплексита и установление закономерностей сорбции ионов тяжелых металлов. Для достижения поставленной цели было необходимо:
исследовать закономерности синтеза аминогидроксилпроизводных привитого сополимера поликапроамида и полиглицидилметакрилата по реакции полимераналогичных превращений;
изучить их строение;
установить условия получения волокнистого комплексита;
изучить основные закономерности процессов сорбции ионов тяжелых металлов полученным волокнистым комплекситом.
Методы исследования. При выполнении экспериментальной части диссертационной работы были использованы химические и физические методы исследования (химико-аналитические, физико-механические, рент-генфлуоресцентный, ИК-спектроскопия, атомно-силовая микроскопия; электронная микроскопия, термогравиметрический анализ, дифференциально-сканирующая калориметрия). Научная новизна работы. Впервые экспериментально на основании данных о локальной жесткости полимеров, определенной с помощью сканирующей зондовой микроскопии, и их деформационных свойствах, доказано сохранение линейной
формы привитых цепей аминопроизводного сополимера поликапроамида и полиглицидилметакрилата при использовании в реакции полимерана-логичных превращений моноэтаноламина и образование сетчатой структуры в случае этилендиамина.
Выявлено влияние функциональности алифатических аминов на эффективную энергию активации и конверсию оксирановых групп, обусловленное изменением конформации и молекулярной динамики привитых цепей полиглицидилметакрилата в результате структурных преобразований в процессе синтеза его аминопроизводных.
Дано количественное описание закономерностей процессов сорбции ионов Cu2+, Cd2+, Ni2+ аминогидроксилсодержащим волокнистым комплекси-том. Определены основные кинетические (скорости сорбции, время полусорбции, коэффициенты внутренней диффузии) и концентрационные (степень сорбции и извлечения, коэффициенты распределения) характеристики процессов, а также координационные свойства комплексов, образующихся в фазе сорбента (константы устойчивости и термодинамические показатели комплексообразования).
Установлено, что процесс сорбции ионов тяжелых металлов данным комплекситом в основном лимитируется внутренней диффузией, а равновесные процессы сорбции ионов меди, никеля, кадмия с высокой достоверностью описываются уравнением Фрейндлиха, а в случае ионов меди и уравнением Ленгмюра. Определены средние диаметры комплексных соединений ионов Си2+ и Cd2+ с аминогруппами сорбента, которые находятся в диапазоне от 80 до 120 нм.
Практическая значимость.
Найдены условия получения волокнистого комплексита с COEHci 2,3 - 2,5
ммоль/г с использованием в качестве прекурсора - модифицированного
поликапроамидного волокна, содержащего привитой полиглицидилме-
такрилат, и ионогенного модификатора моноэтаноламина.
Показана возможность очистки водных сред от ионов меди и никеля до
значений ПДК в области низких концентраций (1-4 ммоль/л), что позволя
ет рекомендовать полученный комплексит для использования в системах
доочистки сточных вод и экологического мониторинга.
Установлена высокая эффективность комплексита на основе аминогид-
роксилпроизводного ПКА-ПГМА, содержащего ионы серебра, при удале
нии из воды микробиологических примесей
Апробация результатов работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на Межвузовской научно-технической конференции молодых ученых и студентов «Студенты и молодые ученые КГТУ- производству», Кострома, 2009; IV Всероссийской научной конференции (с международным участием) «Физикохимия процессов переработки полимеров», Иваново, 2009; Международной научной конференции «Новое в технике и технологии текстильной и легкой промышленности», Витебск, 2009; Международной научной конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (Текстиль-2009), Москва, 2009; Пятой Международной Каргинской Конференции «Полимеры -2010», Москва, 2010.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 статьи в том числе З в журналах, включенных в перечень ВАК, и 5 тезисов докладов.
Структура и объем работы. Работа содержит введение, литературный обзор, посвященный методам получения волокнистых хемосорбентов и закономерностям сорбции ионов тяжелых металлов полимерными хемосор-бентами, методическую часть, экспериментальный раздел, выводы, список литературы (114 наименований). Диссертация изложена на 158 страницах текста, содержит 38 таблиц, 43 рисунка.
![Получение и свойства олиго- и поли[алкил(C6-C9)оксиметилен]силоксанов и гидрофобных покрытий на их основе](/i/i/4600/393591.png "Получение и свойства олиго- и поли[алкил(C6-C9)оксиметилен]силоксанов и гидрофобных покрытий на их основе Неделькин Александр Владимирович")
