Вилучення іонів важких металів із водних розчинів з використанням азотовмісного полімерного реагенту - Автореферат

Для обґрунтування розробки простої та ефективної технології видалення іонів важких металів з водних розчинів за допомогою ПГМГ потрібне всебічне вивчення фізико-хімічних характеристик його водних розчинів, оскільки властивості поліелектроліту (електрохімічні, гідродинамічні та конформаційні) в значній мірі залежать від концентрацій в розчині полімеру та солей металів, іонної сили розчину, РН середовища, тощо. Тому встановлення взаємозвязку фізико-хімічних властивостей розчинів ПГМГ у воді, що містять іони металів, з технологічними показниками вилучення іонів металів має наукову та практичну цінність. Для досягнення цієї мети необхідно було вирішити такі основні задачі: 1) визначити будову, хімічний склад та константи стійкості метало-полімерних комплексів; 2) дослідити загальні закономірності комплексоутворення ПГМГ з іонами важких та перехідних металів і визначити роль в цьому комплексоутворенні наступних факторів: концентрації, іонної сили, РН розчину, конформації макромолекул ПГМГ в розчині, хімічної природи іонів металів; 3) побудувати діаграми розчинності трикомпонентних систем розчинник-сіль металу-ПГМГ; 4) визначити реологічні характеристики розчину ПГМГ в умовах асоціації його макромолекул з іонами металів та у відсутності такої асоціації; 5) проаналізувати поверхневі явища в системах вода-ПГМГ та вода-ПГМГ-іони металу і визначити будову граничних шарів; 6)розробити метод аналітичного визначення залишкової концентрації ПГМГ у водному розчині; 7)відпрацювати технологію синтезу ПГМГ, розчинного у воді і з мінімальною залишковою концентрацією мономерів; 8) обгрунтувати оптимальні або раціональні технологічні параметри вилучення іонів важких металів із водних розчинів за допомогою ПГМГ; 9) розробити технологічну схему, виготовити дослідну установку для очищення води від іонів важких та перехідних металів з використанням ПГМГ та провести апробацію технологічних рішень. Предмет дослідження - механізм та закономірності утворення метало-полімерних комплексів у водному розчині, їх стійкість та умови переходу в осад, явища на границі поділу водний розчин (що містить ПГМГ та солі металів) - повітря, технологічні параметри вилучення іонів металів з водних розчинів. Методи дослідження - реологічні характеристики водних розчинів вивчали за допомогою методу віскозиметрії; значення констант стійкості метало-полімерних комплексів встановлено методом потенціометричного титрування з розрахунками за допомогою оригінальної компютерної програми; ізотерми поверхневого натягу встановлені шляхом визначення максимального тиску бульбашки повітря методом Ребіндера; будову та склад метало-полімерних комплексів встановлювали за допомогою спектрофотометрії та ІЧ-спектроскопії; РН розчинів вимірювали на РН-метрі із скляним електродом.Менші значення приведеної вязкості розчинів ПГМГ з солями Na та Ba2 , ніж для розчину ПГМГ вказує на те, що ці солі є індиферентними електролітами, а більші значення приведеної вязкості з солями Cu2 , Ni2 , Co2 , Cr3 , Fe3 , Zn2 є результатом приєднання до макромолекул полімеру катіонів цих металів, яке зменшує гнучкість макромолекул та покращує якість розчинника, а самі солі цих металів є неіндиферентними електролітами. Проведені віскозиметричні дослідження водних розчинів ПГМГ та розчинів цього ж полімеру з солями різних металів дали змогу одержати відомості щодо гідродинамічних, конформаційних і молекулярних характеристик ПГМГ в розведених водних розчинах та впливу на ці характеристики іонів металів. Макромолекули ПГМГ, які адсорбовані з водного розчину полімеру з солями металів, окрім NACL та BACL2, займають на межі поділу фаз більшу площу, ніж макромолекули, які адсорбовані з водного розчину полімеру, що не містить солі. На діаграмі, як і на діаграмах солей інших металів, виділяються три області: 1-область ненасиченого розчину, утвореного компонентами та розчиненим у воді продуктом взаємодії ПГМГ з сіллю Co2 ; 2 - область мікрогетерогенної системи, яку утворюють тверді високодисперсні частинки сполуки полімеру з іонами Co2 при досягненні межі розчинності частинок у розчині; 3 - область утворення щільного осаду. Співставлення спектрів поглинання водних розчинів метало-полімерних комплексів та спектрів дифузного поглинання осадів цих комплексів показало, що комплекси Ni2 та Cr3 з ПГМГ переходять в осад без зміни форми, тобто в осадах цих металів комплекс залишається у формі октаедру, а в осадах з іонами Со2 форма комплексу змінюється від октаедру до тетраедру.На базі проведених досліджень встановлена наявність асоціації іонів важких металів з макромолекулами ПГМГ у водних розчинах з утворенням метало-полімерних комплексів октаедричної форми, які є продуктом часткового витіснення координованих молекул води вихідного аквакомплексу полімерним лігандом за механізмом депротонування полімерного ліганду. Запропонований механізм утворення та схема координаційного вузла метало-полімерного комплексу, що утворюється при взаємодії макромолекул ПГМГ з іонами важких металів. Звязування іонів металів макром

Основний зміст роботи