Жұмыстың жалпы сипаттамасы icon

Жұмыстың жалпы сипаттамасы



НазваниеЖұмыстың жалпы сипаттамасы
Дата конвертации21.10.2013
Размер249.06 Kb.
ТипДиссертация
источник








Жұмыстың жалпы сипаттамасы. Диссертация жұмысы матрицасына бөлшек өлшемі және массасы әр түрлі кептірілген және термобелсендірілген Таған кен орыны бентониті иммобилденген композициялық сорбент синтездеуге және оның физико-химиялық қасиеттерін зерттеуге арналған.

Диссертацияның құрылымы мен көлемі. Диссертациялық жұмыс кіріспе, 4 тарау, қорытынды, әдебиеттер тізімі және қосымшалардан тұрады. Диссертацияның жалпы көлемі 70 бет, мәтіні компьютерде терілген, 42 сурет, 23 кесте, 10 қосымша және 60 библиографиялық тізім атауынан тұрады.

^ Түйінді сөздер тізімі. композициялық гидрогель, бентонит сазы, полимер, сорбент, наноматериал, гидрогель, ауыр металл, коллоид, иондық күш, сорбция-десорбция, модификация, термобелсендірілген, кептірілген, матрица, ісіну кинетикасы.

^ Тақырыпты зерттеудің өзектілігі. Табиғи сорбенттердің ішінде цеолиттер мен бентониттер өзінің химиялық құрамы мен беттік сыйымдылығына байланысты әр түрлі заттарға, соның ішінде ауыр металл иондарына сорбциялық қасиет көрсете алатындықтан, қазіргі кезде түсті металлургия саласынан шығатын қалдық суларды ауыр металл иондарынан тазалауға, концентрлеуге және технологиялық ерітінділердегі сілтілік және түсті металдарды ажыратуға кеңінен қолданылуда.

Бентонит – қазіргі Отандық тәжірибеде жоғары дәрежеде байлағыштық қабілеті бар, адсорбциялық және каталитикалық белсенді болып келетін монтмориллонит тобының 60% минералынан тұратын ұсақ дисперсті саз. Барлық сазды минералдарға катиондық алмасу сыйымдылығы тән. Бұл 100г сазға шаққандағы басқа катионға алмаса алатын (мг/эквивалентпен есептегенде) катион санының көрсеткіші. Бентонит сазының негізгі құрамы болып келетін монтмориллонит – сазды минералдардың ішіндегі катиондық алмасу сыйымдылығы ең жоғары минерал.

Әдебиеттерге жүргізілген зерттеулерге қарағанда бентонит әр түрлі құрамды ерітінділердегі ауыр металл иондарын 34–98 пайызға дейін төмендетіп, жоғары сорбциялық қасиет көрсетеді. Сулы ортадағы дисперсті бөлшектерді бентониттің беткі қабатындағы оң және теріс заряд бетіне қондыру арқылы бөліп алуға болады, сонымен қатар бұл зарядтар эффективті ионалмастырғыш рөлін атқарады. Саз бөлшектерінің беткі қабатына ауыр металл иондары және т.б. органикалық заттардың бөлшектері сіңіріліп, сулы ортадан бөлінеді.

Бірақ, жалпы сазды минералдардың сорбент ретіндегі кемшілігі – сорбция технологиясын бағаналы әдіс, яғни динамикалық жағдайда жүргізу мүмкін емес. Оларды 800-12000С температурада модификациялау – алюмосиликатты қабаттың балқып кетуіне байланысты минералдың сорбциялық қабілетін төмендетеді. Бұл кемшілікті жоюдың негізгі жолы – сазды минерал негізінде жаңа полимерлік сорбенттер, нанокомпозиттер алу екендігі белгілі.

Полимерлік сорбенттер, соның ішінде нанокомпозиттер алуда ісіну қабілеті жоғары минералдар қолданылады.

Осыған байланысты кейбір еріткіштерде ісініп және дұрыс өңдеген (модификациялаған) жағдайда жеке наноқабаттарға диспергирлене алатын монтмориллонит минералы бағалы зат болып есептеледі.

Зерттеу жұмысында Шығыс Қазақстан облысы Таған кен орынының 14 қабатынан алынған және механикалық ұнтақтаудан өткізілген бентониттің коллоидты ерітіндісін акриламид (ААм) мономерімен полимеризациялап, суда ісінетін, динамикалық жағдайда да эффективті сорбциялық материал болатын қатты біртекті материал алынып, оның ауыр металл иондарын сорбциялау қабілеті және физика-химиялық қасиеті анықталды. Композициялық сорбенттердің артықшылығы – синтездеу үрдісі қарапайым, сорбция процесін реттеу және десорбциялау мүмкіншілігі жоғары.

^ Зерттеу жұмысының мақсаты. Таған кен орыны бентонитін ААМ мономерімен полимеризациялап, композициялық полимерлік сорбенттер алу және оның ауыр металл иондарын сорбциялау қабілеті мен физика-химиялық қасиетін зерттеу.

Осыған сәйкес мынадай нақты міндеттер тұжырымдалды:

-Композициялық гидрогель алу тақырыбына сай әдебиеттерге шолу жасау;

-ААм/Таган бентониті құрамды композициялық полимерлік сорбент синтездеу;

-Композициялық полимерлік сорбенттің физика-химиялық қасиетін зерттеу;

-Композициялық полимерлік сорбенттің ауыр металл иондарын сорбциялау мүмкіншілігін зерттеу;

-Зерттеу нәтижесін өңдеу және қорытындылау.

^ Зерттеу жұмысының ғылыми жаңалығы. Зерттеуде механикалық ұнтақтаудан өткен бөлшек өлшемі әр түрлі Таған бентонитінің коллоидты ертіндісін акриламидпен композициялау арқылы жаңа сорбенттің сорбциялық қасиеті зерттеліп, сорбциялау үрдісінің тиімді жағдайы анықталды. Сонымен қатар алынған композициялық сорбенттің судағы, органикалық еріткіштегі және рН ортасы мен иондық күші әр түрлі ерітінділердегі ісіну-жиырылу кинетикасы анықталып, зерттелді.

^ Зерттеу жұмысының теориялық және ғылыми маңызы. Сорбциялаудың статикалық және динамикалық технологиясында кеңінен қолданыла алатын жаңа композициялық полимерлік сорбент алынды. Зерттеу барысында қол жеткізген нәтижелер композициялық материалдар туралы мәліметтерді кеңейтуге пайдаланылады.

Ғылыми жұмыстың практикалық маңызы. Қазіргі кезде кең қолданысқа ие болып отырған табиғи заттардан (Таған бентониті мысалында) оңай утилизацияланатын полимерлік сорбент алуға және гидрогельдік заттардың механикалық қасиетін жақсарту саласына кеңінен қолданылады. Сонымен қатар, қалалық және өндірістік қалдық суды тазалаумен айналысатын коммуналды және өндірістік кәсіпорындарда, ауыр металмен ластану мәселесі өзекті болып отырған басқа да салада қолданыла алады.

^ Зерттеу нысаны. Бентонит табиғи минералын акриламид мономеріне иммобилдеу арқылы алынған композициялық сорбент.

Зерттеу жүргізілген орын. Диссертация Өскемен қаласы С. Аманжолов атындағы Шығыс Қазақстан мемлекеттік университетінің химия кафедрасы мен ұжымдық пайдаланылатын Ұлттық ғылыми зертханада орындалды.

^ Зерттеу жұмысының пәні.

Акриламид матрицасына бөлшек өлшемі әр түрлі болып келетін Таған бентонитін иммобилдеу арқылы алынған композициялық сорбенттің физика-химиялық және сорбциялық қасиеті.

^ Зерттеу жұмысының әдістері. Таган бентонитін ариламид матрицасына иммобилдеу «in situ» әдісі бойынша, радикалды полимеризация арқылы жүргізілді, композициялық сорбенттің физика-химиялық қасиетін зерттеуде – гравиметриялық және рН-метрия әдістері, сорбенттің ауыр металл иондарын сорбциялауы мен матрица көлемінен металл иондарын қайта десорбциялау үрдістерінің сандық анализі рентген-флуорисцентті әдісі көмегімен жүзеге асты. Зерттеу жұмысы 2011-2013 жылдары жүргізілді.

^ Зерттеудің нәтижелері және оны талқылау

Әдеби шолуда полимер-силикатты композиттер, оладың сипаттамасы, түрлері, алу әдістері, құрылыcы мен қасиеттері, сонымен қатар бентонит пен монтмориллонитті минералдар сипаттамасы, құрылысы және қасиеті, монтмориллонит құрамды полимерлерді синтездеу әдістері мен олардың қасиеттері туралы ғылыми деректер жинақталып, сарапталды. Қазіргі кезде өзекті болып отырған түсті металлургия қалдық суларын ауыр металл иондарынан тазалау әдістері қарастырылып, ауыр металдардың қоршаған ортаға әсері, түсті металлургия қалдық суларына қойылатын негізгі талаптар,

қалдық сулардағы ауыр металдар сипаттамасы берілді.

Тәжірибе жұмысына қажетті бастапқы реагенттер, қолданылған ерiткiштер, құрал жабдықтар тізімі мен Таған бентонитін акриламид (ААм) матрицасына in sity әдісімен иммобилдеу, ААм-бентонит құрамды сорбенттің физика-химиялық қасиетін анықтау, ААм-бентонит құрамды сорбенттің ауыр металл иондарын сорбциялау және сорбент матрицасынан десорбциялау әдiстерiнiң жазбаша сипаттамасы келтiрiлген.

^ Бентониттің нанобөлшектерінен тұратын полимерлік сорбент алу және оның физика-химиялық қасиеттерін зерттеу

Зерттеу жұмыстарын жүргізу үшін төмендегі заттар қолданылды: акриламид (АА) («Aldrich Chemical Co» АҚШ), М=71,08, Тқайнау=2150С, маркасы «т»; N,N’-метилен-бис-акриламид (МБАА) «Reoanal» (Венгрия) фирмасының өнімі, М=146, қосымша тазартусыз қолданылды; Аммоний персульфаты (ПСА), М(NH4)2S2O8=222,8 г/моль, tбалқу=1200С, «а.ү.т.»; Таған кен орны 14 қабатының кептірілген және термобелсендірілген бентониті: d=0,5 мм, 0,1 мм, 0,05 мм; Na2HPO4, NaH2PO4, KCl, HCl (конц), «х.т.» және «а.ү.т.»; мыс сульфаты 5 молекула суымен CuSO4•5H2O МЕМСТ 19347-99 «х.т.»; қорғасын нитраты Pb(NO3)2; этил спирті СН3СН2ОН «т» Тқайнау=75,80С.

Зерттеуге Таған кен орнының 14 қабатының кептірілген және термобелсендірілген бентониттері алынды. Бентониттер «ИВ1.ВТ-808.00.000» маркалы вибрациялық ұнтақтағышта бөлшек диаметрі 0,05, 0,1 және 0,5 мм болатындай ұнтақталды. Олардың құрамындағы қышқылдардан арылу үшін 10℅ тұз қышқылы және дистилденген сумен шайылды. Тұз қышқылын өте аз мөлшерде қосып, араластырып рН=3 болғанға дейін шайылды. Қышқылдығынан арылған соң 120-1500С –қа термосттатқа 15 минутқа қойылды.

Бөлшек диаметрі әр түрлі Таған бентонитінен массасы 0,01 және 0,004 г алынып, коллоидты ертінділер әзірленді. Бентониттің коллоидты ерітінділері ААм гидрогеліне «in situ» әдісімен радикалды полимеризациялау арқылы иммобилизацияланды. Ол үшін массасы 0,01 және 0,04 г болатын бөлшек диаметрі әр түрлі бентонитті 4 мл дистилденген суда ерітіп, 2-3 сағат коллоидты ерітінді түзілгенше магнитті араластырғышта ұдайы араластыру керек. Дайындалған коллоидты ерітіндісіне 400 мг акриламид мономерін қосып, араластырып, қоспаға тігуші агент ретінде 20мг МБАА, инициатор ретінде 5 мг ПСА қосады да, диаметрі 1см болатын пластикті трубкада толық гомогенді жүйе түзілгенше арластырылып, 600С температурада термостатқа радикалды полимеризация жүру үшін 1-3 сағатқа қою қажет. Нәтижесінде акриламид полимерінің матрицасына Таған кен орынының бентониті иммобилденген композициялық сорбент алынады (1-сурет А, Б). Алынған сорбент үлгісін құрамындағы реакцияға түспей қалған мономерлерден айыру үшін дистилденген суда мезгіл-мезгіл 1 апта бойы жуады.




Сурет 1 - ААм/бентонит құрамды композициялық сорбент:

А – қалыпты күйдегі, Б – суда ісінген күйдегі


Синтезделген сорбент суды өзіне сіңіру арқылы суда жоғары дәрежеде ісінеді (1-сурет, Б). Судағы ісіну – гель матрицасындағы қарсы иондардың энтропияға ұмтылып, қозғалуы нәтижесінде жүзеге асады.


ААм-бентонит құрамды сорбенттің ісіну дәрежесін және кинетикасын анықтау

Бентонит массасы 0,01 г болатын ААм-кептірілген бентонит құрамды композициялық сорбенттің судағы ісінуі 5 сағатта тұрақталды және суда ісінуі бөлшек өлшеміне тәуелсіз бірқалыпта жүреді (2-сурет). Бөлшек өлшемі 0,5 мм, массасы 0,004 г болатын композициялық сорбенттің суда ісінуі басқа үлгілерге қарағанда салыстырмалы түрде жоғары (3-сурет).

Термобелсендірілген бентониті бар сорбенттің суда жақсы ісінуі бөлшек өлшемі 0,05 мм бентонитте байқалады (4-5 суреттер). Бұл гель көлемінде бос кеуектердің болуымен түсіндіріледі. Кептірілген және термобелсендірілген бентонит иммобилденген сорбенттердің суда ісінуінде көп айырмашылық байқалған жоқ.

Полимерлік композиттегі судың тасымалдануы әр түрлі механизмге байланысты жүреді, атап айтқанда ісінген полимердегі диффузиялық және релаксациялық құбылыстар. Егер судың тасымалы осы құбылыстар негізінде жүрсе, гидрогельдің ісіну кинетикасы төмендегі теңдеу арқылы өрнектеледі:

S/S0 = ktn,

бұндағы S – гидрогельдің t уақытқа тәуелді ісіну дәрежесі, k – полимер-диффундирлеуші зат әрекеттесуі көрсеткішімен байланысты константа, n – заттың ауысу механизмін сипаттайтын көрсеткіш.




Сурет 2 - Массасы 0,01 г, бөлшек өлшемі әр түрлі ААм /кептірілген бентонит сорбентінің судағы ісіну кинетикасының уақытқа тәуелділік қисығы



Сурет 3 - Массасы 0,004 г , бөлшек өлшемі әр түрлі ААм-кептірілген бентонит сорбентінің ісіну кинетикасының уақытқа тәуелділік қисығы




Сурет 4 - Массасы 0,01 г, бөлшек өлшемі әр түрлі ААм/термобелсендірілген бентонит сорбентінің ісіну кинетикасының уақытқа тәуелділік қисығы




Сурет 5 - Массасы 0,004 г бөлшек өлшемі әртүрлі ААм/термобелсендірілген бентонит сорбентінің судағы ісіну кинетикасының қисығы


Кесте 1 - Бөлшек өлшемі 0,5 мм дейін, массасы 0,01 г кептірілген бентонит иммобилденген сорбенттің n және k –сипаттамалық константа мәндері


t, мин

Mt

M

Mt/M

ln(Mt/M)

Lnt

n

k

10,7

1

2,3*10-2

0,64

1,07

0,1

-2,3

0,07

0,67

1,26

0,12

-2,12

0,23

0,88

1,44

0,13

-2,04

0,36

0,97

1,54

0,14

-1,97

0,43

1,06

1,67

0,16

-1,83

0,51

1,36

1,94

0,18

-1,71

0,66




Сурет 6 - Бөлшек өлшемі 0,5 мм дейін, массасы 0,01 г, ААм/кептірілген бентонит құрамды сорбенттің k ln(Mt/M)-тің ln t-ға тәуелділік қисығы


Кесте 2 - Бөлшек өлшемі 0,05 мм дейін, массасы 0,01 г кептірілген бентонит иммобилденген сорбенттің n және k –сипаттамалық константа мәндері


t, мин

Mt

M

Mt/M

ln(Mt/M)

Lnt

n

k

10

1

1,9*10-2

0,60

1,46

0,15

-1,90

0,38

0,72

1,60

0,16

-1,83

0,47

0,80

1,72

0,17

-1,77

0,54

0,88

1,77

0,18

-1,71

0,57

0,92

1,84

0,18

-1,71

0,61

1,04

2,00

0,2

-1,61

0,69




7-сурет. Бөлшек өлшемі 0,05 мм, массасы 0,01 г, кептірілген бентонит –ААм құрамды сорбенттің k ln(Mt/M)-тің ln t-ға тәуелділік қисығы


Кесте 3 -. Бөлшек өлшемі 0,1 мм, массасы 0,004 г кептірілген бентонит иммобилденген сорбенттің n және k сипаттамалық константас мәндері


t, мин

Mt

M

Mt/M

ln(Mt/M)

lnt

n

k

9,27

1

1,48*10-2

0,56

2,21

0,24

-1,43

0,79

0,64

2,49

0,27

-1,31

0,91

0,72

2,75

0,30

-1,200

1,01

0,80

3,03

0,33

-1,11

1,11

0,88

3,27

0,35

-1,05

1,18

0,96

3,46

0,37

-0,99

1,24





Сурет 8 - Бөлшек өлшемі 0,1 мм, массасы 0,004 г кептірілген бентонит иммобилденген сорбенттің k ln(Mt/M)-тің ln t-ға тәуелділік қисығы


Кесте 4 - Бөлшек өлшемі 0,5 мм, массасы 0,004 г кептірілген бентонит иммобилденген сорбенттің n және k сипаттамалық константа мәндері


t, мин

Mt

M

Mt/M

ln(Mt/M)

lnt

n

k

0,64

1,62

9,41

0,17

-1,77

0,48

0,9

1,83*10-2

0,76

1,78

0,18

-1,71

0,58

0,92

1,94

0,21

-1,56

0,66

1,24

2,22

0,24

-1,43

0,80

1,44

2,34

0,25

-1,39

0,85

1,60

2,49

0,26

-1,35

0,91


Егер гидрогель көлеміндегі заттың тасымалдануы диффузиялық механизмге сай келсе онда n көрсеткіші 0.5-ке жақын болады. Егер тасымалдану релаксациялық құбылыс арқылы жүрсе, онда n = 1. Кей жағдайда n көрсеткіші 0.5-тен кіші, 1-ден үлкен болады. Бұл екі жағдайға да сай келетін сипаттама береді. 2-5-суреттерде берілген полимерлік композиттердің суда ісінуінің кинетикалық тәуелділігі арқылы n көрсеткіші анықталды (1-4- кестелер, 6-9 - суреттер). Бентониттің коллоидты ерітіндісінің акриламидгель көлеміндегі қозғалысы, барлық масса және бөлшек өлшемі үшін n мәні -1-ге тең болып, релаксациялық бақыланатын жағдайда болып тұр.




Сурет 9 - Бөлшек өлшемі 0,5 мм, массасы 0,004 г кептірілген бентонит иммобилденген сорбенттің k ln(Mt/M)-тің ln t-ға тәуелділік қисығы


Бөлшек өлшемі әр түрлі болатын ААМ/термобелсендірілген және кептірілген бентонит негізіндегі сорбент үлгілеріне рН орта мәнінің әсері анықталды (10-11 суреттер). Тәжірибе нәтижесі бойынша барлық сорбент үлгілері сілтілік ортада жаксы ісінеді және ісіну кинетикасы бентониттің бөлшек өлшеміне, массасына тәуелсіз. Жалпы сорбенттің рН=13–те ісінуіне оның матрицасындағы Таған кен орны бентониті әсер етеді деп болжауға болады. Себебі, бентонит иммобилденген полимер – акриламидте сілтілік топ болғандықтан, оның жаксы ісінуі қышқыл ортада байқалуы керек еді. Ісіну сілтілік ортада жүргендіктен, бұл үрдісте бентониттің ісінуі акриламидтік гельге қарағанда жоғары болуымен түсіндірілуі де мүмкін. Сондықтан бұл әлі де терең зерттеуді талап ететін сұрақ.

Кептірілген бентонит кіріктілген гидрогельдегі бентониттің массасы аз болған сайын жақсы ісінеді, ал термобелсендірілген бентонитте керісінше массасы көп гидрогель жақсы ісінуді көрсетті. Массасы 0,004 г кептірілген бентонит және массасы 0,01 г термобелсендірілген бентонитті салыстыратын болса, онда термобелсендірілген бентонит жақсы ісінген.

^ Сорбенттің ісіну кинетикасына органикалық еріткіш пен иондық күш әсері

Ертіндінің иондық күші артқан сайын, полиэлектролиттік эффектінің жоғарылауы әсерінен композициялық сорбенттердің жиырылуы байқалып, оның сорбциялық қабілеті төмендейтіндігі анықталды. Термобелсендірілген бентониті бар сорбентте бөлшек өлшемі 0,005 мм үлгінің ісіну дәрежесі полиэлектролиттік эффектінің жоғары болуы себебінен жоғары.





Сурет 10 - Бөлшек өлшемі әр түрлі, массасы 0,01 г ААМ/кептірілген бентонит негізіндегі сорбенттерге pH ортаның әсері.



Сурет 11 - Бөлшек өлшемі әр түрлі, массасы 0,01 г термобелсендірілген бентонит/ААМ негізіндегі сорбенттерге pH ортаның әсері




Сурет 12 - Бөлшек өлшемі әр түрлі, массасы 0,01 г ААм/кептірілген бентонит сорбентіндегі гидрогель көлемінің иондық күшке (NaCl ертіндісі) тәуелділік қисығы




Сурет 13 - Бөлшек өлшемі әр түрлі, массасы 0,01 г ААм/термобелсендірілген бентонит негізіндегі гидрогель көлемінің иондық күшке (NaCl ерітіндісі) тәуелділік қисығы


^ ААм-бентонит гидрогелінің сорбциялық қасиеті

Матрицасына кептірілген және термобелсендірілген Таған кен орны бентониті иммобильденген ААм гидрогеліне концентрациясы 10-3 моль/л ауыр металл тұздарының (Pb(NO3)2, CuSO4, Zn(NO3)2, CoSO4, Ni(NO3)2) модельді ертінділері адсорбцияланды. Адсорбция уақыты 10 секундтан 2 тәулік аралығында жүргізіліп, ауыр металл иондарының гидрогельге сорбциялануының оптималды уақыты бір тәуліктен аз екендігі анықталды (14-17 суреттер). Жалпы сорбция процесінің кинетикасы бойынша бентониттің бөлшек өлшемі неғұрлым аз болған сайын сорбциялану дәрежесі жоғары екендігі байқалды. Бұл металл иондарын сорбциялайтын сыйымдылықтың жоғары болуына байланысты деп болжауға болады. Спектрфотометриялық әдіс (МГА-915) көмегімен адсорбция процесінен кейінгі ауыр металл ерітінділеріне сандық анализ жасалды.




Сурет 14 - Бөлшек диаметрі d<0,1мм болатын кептірілген бентонит иммобилденген ААм гидрогелінің ауыр металл иондарын сорбциялау қисығы





Сурет 15- Бөлшек диаметрі d<0,1мм болатын кептірілген бентонит иммобилденген ААм гидрогелі матрицасынан ауыр металл иондарын десорбциялау қисығы



Сурет 16 - Бөлшек диаметрі d<0,1мм болатын термобелсендірілген бентонит иммобилденген ААм гидрогелінің сорбциялау қисығы


Анализ нәтижесі бойынша сорбция бентониттің бөлшек өлшеміне және массасына тәуелсіз жүреді. Сорбцияның орташа мәні 99,6 – 99,9 пайыз аралығында (5-кесте).



Сурет 17 - Бөлшек диаметрі d<0,1мм болатын термобелсендірілген бентонит иммобилденген ААм гидрогелінің десорбциялау қисығы


Кесте 5 - Ауыр металл иондарын ААм/Таған бентониті композиттік сорбентімен сорбциялау және десорбциялау нәтижесі

Металл

Конц. моль/л

Металл иондарын сорбциялау, мг/мл

Сорбция, %

РФА көрсеткіштері, %

Металл иондарын десорбциялау, мг/мл

Десорбция,%

РФА көрсеткіштері, %

Cбаст

Cгель

Cфилт

Сгель

Сфилт

ААм/кептірілген бентонит

Cu+2

10-2

0,064

0,056

0,008

87,5

99,99

0,056

0,030

53,6

99,98

Zn+2

10-2

0,065

0,053

0,012

81,5

98,87

0,053

0,031

58,5

98,71

Pb+2

10-2

0,207

0,185

0,022

89,4

95,04

0,185

0,084

45,0

99,98


Ауыр металл иондарының композиттік сорбентке сорбциялануы 50-60 минут ішінде үлгінің жиырылуы арқылы жүреді (14-17 суреттер). Гидрогель көлеміне сорбцияланған ауыр металл иондары 0,1н тұз қышқылы ертіндісі көмегімен десорбцияланды. Десорбция үрдісі сорбция үрдісі секілді гидрогельдің беткі қабатынан басталып, үлгі ішіне таралады. Таған бентониті коллоидты ертіндісінің концентрациясына тәуелсіз композиттік сорбенттің ауыр металл иондарын сорбциялау қабілеті мына ретте жүзеге асады: Cu+2>Zn+2>Pb+2>Ni+2>Co+2. Композиттік сорбент көлемінен ауыр металл иондарын десорбциялау қатары: Cu+2>Zn+2>Pb+2>Ni+2>Co+2 (5 кесте).

Зерттеулер нәтижелері бойынша төмендегідей қортынды жасауға болады:

1. Матрицасына бөлшек өлшемі және массасы әр түрлі кептірілген және термобелсендірілген бентонит иммобилденген композициялық сорбент синтезделді;

2. Кептірілген және термобелсендірілген бентонит иммобилденген гидрогельдердің суда ісіну кинетикасы бөлшек өлшемі және бентонит концентрациясына тәуелсіз екендігі анықталды;

3. ААм/бентонит сорбентінің ауыр металл иондарын сорбциялауының тиімді рН ортасының мәні рН=12-13 аралығында екендігі анықталды;

4. Ертіндінің иондық күші артқан сайын, ААм/бентонит құрамды сорбенттегі полиэлектролиттік эффектінің жоғарылауы әсерінен оның жиырылуы байқалып, сорбциялық қабілеті төмендейтіндігі анықталды;

5. Алынған композициялық сорбентердің ауыр металл ионын сорбциялау дәрежесі 95,04-99,99 пайыз аралығында және сорбциялау процесі табиғи бентониттің модификациялануына, бөлшек өлшеміне және бентонит массасына тәуелсіз екендігі анықталды.

^ Диссертация тақырыбы бойынша жарияланған мақалалар:

1. Оразова С.С., Крамбаева С.К., Кабдрахманова С.К. Таған бентониті бөлшектері кіріктірілген полимерлік сорбенттің мыс ионын сорбциялау үрдісін зерттеу // «Ғылым мен білім дамуының инновациялық бағыты» атты жас ғалымдар мен магистранттардың университет ішілік ғылыми–тәжірибелік конференциясы материалдары. Өскемен қаласы, С. Аманжолов атындағы ШҚМУ баспасы. 2012. – С.132-135.

2. Оразова С.С., Кабдрахманова С.К. Қышқылмен модификацияланған Таған бентонитін гидрогель матрицасына иммобилдеу және сорбциялық қабілетін зерттеу // «Ғылым, білім, инновациялар – Қазақстан дамуының жетекші бағыттары» С.Аманжолов атындағы ШҚМУ-дың 60 жылдығына арналған «Аманжолов оқулары-2012» халықаралық ғылыми-тәжірибелік конференциясы материалдары– 2 бөлім. - Өскемен қаласы, С.Аманжолов атындағы ШҚМУ баспасы. 2012. - С.140-143.

3. Оразова С.С.,Құрмашева С.С.,Кабдрахманова С.К. Бентонит негізіндегі алынған полимер силикатты компоненттің ісіну кинетикасын зерттеу // «Ғылым мен бизнестің кооперациясы: мәселелері мен болашағы» атты ІІІ Республикалық жас ғалымдар мен студенттердің ғылыми-тәжірибелік конференциясы материалдары – 1 бөлім. - Өскемен қаласы, С.Аманжолов атындағы ШҚМУ баспасы. 2012. - С.246-248.

^ Оразова Сән Советбековна

Синтез полимерных композитов на основе Таганских бентонитов

6M060600 – Химия

РЕЗЮМЕ

Актуальность исследования. Сегодня проблема очистки сточных вод цветной металлургии адсорбцией ионов тяжелых металлов с помощью природных и полимерных сорбирующих материалов, не оказывающих вредного воздействия на окружающую среду и человека, весьма актуальна. Особый интерес вызывает модифицированные природные сорбенты, в т.ч. бентонитовые глины, способные адсорбировать ионы тяжелых металлов за счет вандер-ваальсового действия, благодаря чему становится возможным очистка сточных вод от токсичных и вредных примесей. Минералы монтмориллонитовой группы обладают всеми свойствами наноразмерных частиц. Недостаток глинистых минералов как сорбентов – невозможность применить сорбционную технологию с их участием в колоночном варианте, т.е. динамических условиях. Попытка модифицировать для этого глинистые сорбенты термической обработкой при 800-12000С приводит к необратимой потере сорбционных свойств глинистого минерала. Выходом из этой ситуации может быть создание новых материалов на основе глинистых минералов, а именно, полимерных нанокомпозитов. Исследование возможности получения новых полимерных композиционных материалов на основе бентонитовых глин, изучение их физико-химических и сорбционных свойств является актуальной проблемой современной науки.

^ Объект исследования. Объектом исследования является синтез и исследование физико-химических и сорбционных свойств композиционного сорбента ААм-бентонит.

^ Предмет исследования. Бентонит Таганского месторождения различными размерами помола, композиционный сорбент ААМ-бентонит, модельные растворы с ионами тяжелых металлов и сточные воды очистных сооружений микрорайона «Комбинат шелковых тканей» г.Усть-Каменогорск.

^ Научная новизна исследования. В итоге получены результаты:

- синтезирован новый полимерный композиционный материал на основе бентонитовой глины Таганского месторождения и акриламида для сорбции ионов тяжелых металлов.

- исследованы кинетика набухания и оптимальный режим сорбции (влияние рН среды, ионной силы раствора) полученных композитов.

- изучен процесс сорбции полимерными композиционными материалами состава органоглина-акриламид ионов тяжелых металлов из сточных вод.

^ Теоретическое и научное значение исследования. Результаты исследования физико-химических свойств полимерных композитов на основе бентонитовой глины Таганского месторождения и акриламида для сорбции ионов тяжелых металлов существенно расширяют теоретические представления об особенностяхи использования их для очистки сточных вод.


^ Orazova San Sovetbekovna

Synthesis of polymer composites based on tagan bentonite

6M060600 - Chemistry

SUMMARY

The relevance of the study. Today, the problem of sewage treatment ferrous metal adsorption of heavy metal ions using natural and polymeric sorbent materials which do not produce harmful effects on the environment and people, is very urgent. Of particular interest is the modified natural sorbents, including bentonite clay, are capable of adsorbing heavy metal ions by action of van der Waals, whereby it becomes possible to wastewater from toxic and harmful impurities. The main part of bentonite clay is montmorillonite (Al2O3•4SiO2•H2O) and beidellite (Al2O3•3SiO2•nH2O). Montmorillonite group minerals (smectite) have almost all the properties of natural nano-sized particles. The main disadvantage of clay minerals as sorbents - is the inability to apply the sorption technology for their participation in columnar form, ie dynamic conditions. Attempting to modify the clay sorbents for this heat treatment at 800-12000S always leads to irreversible loss of the sorption properties of the clay mineral. The output of this situation can be the creation of new materials based on clay minerals, namely the polymer nanocomposites.

Thus, the study of features to investigate the possibility of obtaining new polymer composite based on materials organoclays (for example, bentonite clay), the study of their physico-chemical and sorption properties is a very important problem of modern science.

^ The object of the study. The object of research is the synthesis and study of physico-chemical and sorption properties of the composite sorbent AAм-bentonite.

The subject of the study. Bentonite Tagan mestoorozhdeniya different sizes of grinding composite sorbent AAм-bentonite, model rastorvy with ions of heavy metals and waste water treatment facilities district "Combine silk fabric" of the city of Ust-Kamenogorsk.

^ The scientific novelty of the study. In the study, the following results:

- Synthesized a new polymer composite material based on bentonite clay deposits Tagan and acrylamide for the sorption of heavy metal ions.

- The kinetics of swelling and optimal sorption (influence pH, ionic strength, and organic solvents) of the resulting composites.

- The process of sorption of polymer composite materials of organo-acrylamide heavy metal ions from wastewater.

The theoretical and scientific value of the study. Results of the study of physical and chemical properties of the polymer composite material based on bentonite clay deposits Tagan and acrylamide for the sorption of heavy metal ions significantly enhance the theoretical understanding of the features of the use of metals in polymer solutions.





Принтерде басылған

Өскемен қ. 2013 ж.

0,8 б.т.




Похожие:

Жұмыстың жалпы сипаттамасы iconКіріспе жұмыстың жалпы сипаттамасы
Осы еңбектердің ортақ нәтижесі деп Абайды екі дәуірді үйлесімді тоғыстырған «ренессансық титан» деп ұлт болып мойындау мен дәріптеуді...
Жұмыстың жалпы сипаттамасы iconV курстық жұмыстарды орындауға арналған әдістемелік
Курстық жұмыстың құрылымына курстық жұмыстың мазмұны мен графикалық бөлімінің мазмұны кіреді
Жұмыстың жалпы сипаттамасы iconБекітемін дипломнан кеійнгі білім және
Интекциялық ерітінділер. Жалпы сипаттамасы және интекциялық ерітінділерге қойылатын талаптар. Өндірістік технологиялық схемасы, интекциялық...
Жұмыстың жалпы сипаттамасы iconМамандықтар Сипаттамасы 5В130100 – «Жалпы медицина»
«Медицина бакалавры» академиялық дәрежесімен жоғары медициналық білім жөнінде диплом беріледі. Медицина бакалавры магистратурада...
Жұмыстың жалпы сипаттамасы iconМагистрлік жұмыстың көлемі және құрылымы
Магистрлік жұмыстың көлемі және құрылымы. Магистрлік жұмыс көлемі 103 бет, кіріспеден, екі тараудан, қорытындыдан, пайдаланылған...
Жұмыстың жалпы сипаттамасы iconЖ. А. Сейсенбаева Л. Ж. Орманбекова
Бұл оқу-әдістемелік құралында дарынды балалармен жүргізілетін жұмыстың алғышарттары, мән-мағынасы, ғылыми мазмұны жан-жақты сараланған....
Жұмыстың жалпы сипаттамасы iconЫ. Алтынсарин І. Білім беру ұйымының жалпы сипаттамасы
...
Жұмыстың жалпы сипаттамасы iconДиссертацияның құрылымы мен көлемі: Ж
Диссертацияның құрылымы мен көлемі: Жұмыстың құрылымы оныңмақсаты мен міндеттерімен айқындалады. Диссертация кіріспеден, екі бөлімнен,...
Жұмыстың жалпы сипаттамасы iconӘдістемелік кеңес туралы Ереже Жалпы ережелер
Жұмыстың жеке бағыттарын жүзеге асыру үшін ғылыми-әдістемелік кеңес қарауында жұмысы қосымша локальдік актілермен белгіленетін әдістемелік...
Жұмыстың жалпы сипаттамасы iconРефераты ғылыми жетекшісі: Берістенов Ж. Т. философия ғыл кан. ҚР мәдениет қайраткері. Алматы 2011 Жұмыстың құрылымы мен көлемі
Жұмыстың құрылымы мен көлемі. Диссертацияның құрылымы зерттеу жұмысы көздеген мақсаттар мен міндеттерге орай анықталған. Диссертацияның...
Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©kze.docdat.com 2000-2014
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
обратиться к администрации
Документы