Исследование полимерных фосфатов в качестве новых неорганических сорбентов и обнаружение факторов, влияющих на их сорбционные свойства

Общие сведения о неорганических ионитах. Селективные и комплексообразующие иониты. Основные характеристики ионообменников. Синтез дифосфатов Со, Ni и Fe и их характеристика. Идентификация синтезированных фосфатов Со, Ni и Fe и определение их свойств.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Размещено на

Выпускная работа

Исследование полимерных фосфатов в качестве новых неорганических сорбентов и обнаружение факторов влияющих на их сорбционные свойства

РЕФЕРАТ

Выпускная работа состоит из введения, трех разделов , выводов , списка использованных источников, состоящего из 40 наименований. Работа изложена на ___ страниц машинописного текста, включает __ рисунков и ___ таблиц.

Перечень ключевых слов: дифосфаты, сорбция, ионный обмен, комплексообразование ...

Работа посвящена проблеме изучения и исследования полимерных фосфатов в качестве новых неорганических сорбентов и обнаружению факторов влиящих на их сорбционные свойства. Также поставлена задача установления механизма протекающего процесса.

Во время проведения работы использованы следующие аналитические методы: фотоколометрический метод, рентгенофазовый и ИК-спектроскопический и химический анализ.

Содержание

Введение

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Краткие сведения о конденсированных фосфатах

1.2 Общие сведения о неорганических ионитах

1.3 Селективные и комплексообразующие иониты

1.4 Основные характеристики ионообменников

1.5 Ионообменные процессы

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Характеристика исходных веществ. Методика химических и физико-химических методов исследования

2.2 Синтез дифосфатов Со, Ni и Fe и их характеристика

2.3 Идентификация синтезированных фосфатов Со, Ni и Fe и определение их свойств

2.4 Исследование сорбицонных свойств

2.5 Химизм ионного процесса

3. ВЫВОДЫ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Введение

Казахстан занимает ведущее место в стране по запасам фосфоритов. Фосфатное сырье республики - один из главных источников фосфора для производства фосфорных удобрений кормовых фосфатов, фосфорно-кислых солей, моющих средств и других ценных продуктов, применяемых в сельском хозяйстве технике, биологии, медицине и т.п.

Исследование адсорбции, комплексообразования и ионного обмена в растворах фосфатов позволяет изучать химизм превращений фосфорных удобрений в почве и изыскивать пути повышения их эффективности. Работы в области химии и технологии фосфатов различного назначения ведутся также в Казахском Национальном университете им. аль-Фараби на кафедре неорганической химии. Это прежде всего создание технологии удобрений на базе актюбинских фосфоритов совместная переработка фосфатного и калийного сырья с получением продуктов типа ренанита и полифосфатов.

В последние годы неорганические ионообменные материалы привлекают все большее внимание, главным образом вследствие их способности удовлетворять ряду требований, предъявляемых современной техникой; к ним относятся, в частности, устойчивость при повышенных температурах и достаточно интенсивном радиоактивном излучении. Как известно, существующие многочисленные органические ионообменные смолы, применение которых хорошо разработано, неустойчивы в указанных условиях.

Существует огромное множество неорганических веществ, которые, как кажется с первого взгляда, могли бы выполнять функции ионообменников в определенных экстремальных условиях. К ним относится прежде всего многочисленные природные минералы с силикатным скелетом. Включающие в свой состав наряду с такими типичными для них катионами, как алюминий, кальций, железо, магний и т.д., катионы щелочных металлов, чаще всего натрия, и калия, наиболее способные к ионному обмену. Не меньшее значение имеют силикаты, в которых способные к обмену ионы водорода находятся в форме гидроксильных групп или анионов.

Вопросы сорбции тяжелых металлов неорганическими сорбентами представляют самостоятельный интерес. Большое разнообразие сфер применение этого явления делает актуальным всестороннее изучение кинетики сорбции ионов с осадками различного типа. Среди многочисленных труднорастворимых соединений-сорбентов внимание исследователей постоянно привлекают фосфаты металлов, поскольку они обладают большей емкостью и избирательностью по отношению ко многим ионам. Сведения по сорбции ионов марганца (II) дифосфатами железа, цинка и кобальта в литературе весьма ограничены. Поэтому целью настоящей работы является восполнение этих данных: осуществить синтез дифосфатов Со, Zn, Ni, и Fe2+ изучить их ионообменную емкость.

1. Литературный обзор

1.1 Краткие сведения о конденсированных фосфатах

Конденсированные фосфаты издавна были объектом многих исследований. Эти соединения многочисленны и существуют в виде специфических кристаллических солей и в виде аморфных стекол, последние являются смесью веществ. Все разновидности образованы в результате неоднократной конденсации тетраэдрических групп РО4, которые через общие атомы кислорода могут иметь общие вершины с подобными же тетраэдрами.

О^- О^-

| |

^-О - Р - О - Р - О^-

| |

О О

Простейшим представителем конденсированных фосфатов является дифосфат (пирофосфат-) анион, который образуется при конденсации двух ортофосфатных анионов. Одним из наиболее простых способов получения полимеризованных фосфатов является процесс поликонденсации. Это процесс состоит в усложнении фосфорных анионов за счет межмолекулярного выделения воды согласно по схеме:

О^- О^- О^- О^-

| | | |

^-О - Р - ОН + НО - Р - О^- > О - Р - О - Р - О^- +Н2О

| | | |

О^- О^- О^- О^-

В этом процессе теряются два отрицательных заряда и образуется новый анион и образуется новый анион Р2О74-. Тетраэдры РО4 в конденсированных фосфатах никогда не соединяются через общие ребро или грань, но каждый тетраэдр может иметь максимально три общие вершины с соседними тетраэдрами.

Конденсированные фосфаты разделяются на три основных типа:

1. Линейные фосфаты (полифосфаты), образующие бесконечный ряд солей, анионы которых состоят из РО4- тетраэдров, соединенных друг с другом атомами кислорода в неразветвленные цепи. Общий состав полифосфатов соответствует формуле МIn+2PnO3n+1.

2. Циклические фосфаты (метафосфаты) состава МInPnO3n, которые при n=(3,4) имеют кольцевую структуру;

3. Разветвленные фосфаты (ультрафосфаты) представляют собой комбинации колец и цепей с общей формулой аниона PnO3n+m.

Все конденсированные фосфаты можно представить в виде общей формулы МnPnO(5+R/2), где М - эквивалент катиона, R - молярное отношение оксида металла пентоксида фосфора, т.е. R = МеО/Р2О5, n - степень полимеризации. Величина R определяет вид конденсированного фосфата (линейных, циклических, разветвленных фосфатов).

Существуют несколько структурных блоков, с помощью которых можно представить структуру цепных разветвленных и кольцевых полимерных соединений. Наиболее распространенными являются:

О - М

|

- О - Р = О - концевая группа,

|

О - М

О - М

|

- О - Р - О^- - срединная группа,

| |

O

О^-

|

- О - Р - О^- - точка разветвления.

| |

О

Вследствие трудностей разделения образующихся полимерных продук...