Қазақстан Республикасының білім жəне ғылым министрлігі
жүктеу/скачать 31,15 Mb. Pdf көрінісі
|
- Бұл бет үшін навигация:
- ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ
- Применение коллоидно-химических методов в процессах очистки воды Введение
Введение Модифицированные электроды на
носителях могут
быть получены электрохимическим восстановлением солей или оксидов металлов, и путем пропитки поверхности солями, содержащими ионы металлов на подложку электрода и испарения растворителя [1, 2]. Области применения модифицированных электродов с каждым годом расширяются, что свидетельствует об актуальности исследовании в этом направлении. Постоянный интерес к модифицированным угольно-пастовым электродам привел к увеличению использования неорганических материалов в качестве модифицирующих агентов. Среди неорганических материалов широкое применение получили цеолиты,
ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ
140 благодаря их уникальным размерам, форме, селективности, высокой термостойкости, низкой стоимости и высокой устойчивости в экстремальных условиях [3]. Известно, что модифицированные переходными металлами нейтральные сорбенты имеют эффективные технологичные параметры каталитической активности [4–7]. В данной работе представлены результаты по созданию новой композиционной системы на основе модифицированного БС. На базе синтезированной системы, создана угольно-пастовая матрица, которая была исследована на электрокаталитические отклики.Установлено влияние pH, соотношения цериевого БС и графита на характеристики отклика электродов.
Сущность известного метода получения бисорбента [8,9] заключается в том, что РШ подвергают кислотному травлению, промывке водой и сушке. Полученный таким образом полупродукт подвергается предварительному сжиганию в закрытом реакторе с отсосом дыма и улавливанием аморфного углерода. Синтез аморфного диоксида кремния с чистотой 99 − 99,99 % и сажы с чистотой 98 %, повышает рентабельность использования РШ. В нашем случае предварительная подготовка материала (РШ) проходила с использованием 0,05 М раствора азотной кислоты объемом 1 л на 50 г образца при температуре 80 °С в течение двух часов с последующим четырехкратным промыванием дистиллированной водой порциями по 500 мл. Приготовление исходных образцов БС из РШ подробно описано в работе [9].
Предварительная подготовка сырья проводилась методом выщелачивания, целью которого был перевод в раствор примесей металлов, содержащихся в рисовой шелухе для обеспечения получения более чистого бисорбента. В качестве выщелачивающих агентов были выбраны растворы HNO 3 и HCl концентрацией 0,05 М, а также горячая и холодная вода. Соотношение шелухи к кислому раствору кислоты Т:Ж равнялось 1:20. Образовавшийся твердый остаток отфильтровывался и подвергался промывке дистиллированной водой не менее 3-х раз. Твердый продукт - (кремнеуглерод) бисорбент — материал черного цвета, состоящий в основном из углерода (50–55 мас. %) и диоксида кремния (40–45 мас. %), является перспективным наполнителем, сорбентом для извлечения благородных и редких металлов и носителем для приготовления катализаторов. На рисунке 1 показаны результаты СЭМ исследования для карбонизированного бисорбента не модифицированного (1А) и модифицированного 5% церием (1Б) по массе к носителю, соответственно.
А
Б А- немодифицированный пиролизат, Б-модифицированный 5% Се Рисунок 1– Результаты СЭМ исследований
ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ
141 На рисунке 2 представлен снимок, полученный с помощью СЭМ для немодифицированного бисорбента (2А) и модифицированного церием образца (2Б). Как следует из рисунка 2А, где показана поверхность немодифицированного сорбента, в структуре присутствуют макро - и мезопоры с преобладанием полусферических и туннельных форм пор различных размеров.
А
Б Обозначение: А-исходный бисорбент, Б-бисорбент, модифицированный Се
На снимках СЭМ четко видно различие между модифицированными композитами и исходным носителем. Самые мелкие частицы, обладающие наибольшей площадью поверхности и, теоретически, наибольшей электрокаталитической активностью, наблюдаются у образца, модифицированного церием, что, по-видимому, обусловлено разницей в растворимости исходных веществ. Электрохимические исследования выполнялись c помощью универсального потенциостата - гальваностата AUTOLAB серии PGSTAT101/M101 с компьютерной обработкой данных и с программным обеспечением нового поколения «NOVA». Деаэрирование перед анализами производилось инертным газом (аргон). Электродом сравнения являлся насыщенный хлорсеребряный электрод (ХСЭ) (Е = 0,222В), вспомогательным электродом был графитовый стержень (d = 0,5 см 2 ; l = 5 см). Все измерения проведены при комнатной температуре (25 0 С). Значения потенциалов во всех электрохимических измерениях приведены относительно ХСЭ без пересчета на водородный электрод сравнения. На рис. 3 показаны результаты циклических вольтамперограмм в интегральной (1а) и дифференциальной (1б) формах, снятых при условиях: диапазон потенциалов - 1,2В÷2,2В, начальный потенциал E start
= -1.2В, скорость развертки потенциала равнялась 0.1В/с, фоновый раствор 0.1M LiNO 3 , рН 6,39. Как следует из рисунков на анодной кривой композитного материала (кривая 2) имеется волна окисления, соответствующая потенциалу 1,45В, при обратном ходе циклограммы при этих же условиях в области катодных потенциалов -0,32В наблюдается волна восстановления активных частиц в композите. Аналогичные зависимости имеют место при добавлении в раствор 3·10 -4
М ацетата церия (III). Известно, что церий в растворах имеет несколько окисленных форм в виде Ce +3 ,
+4 . Полученные данные показывают электрохимическую активность трехвалентного церия в катодной области потенциалов с переходом в Ce 0 , при анодных потенциалах соответствующим области -0,3В и -0,2В проявляется диффузионная волна с расширенной ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ
142 платой в положительной области от вышеуказанных потенциалов. На дифференциальных кривых эти волны регистрируются в виде обратимых редокс пиков при потенциале – 0,3В. По-видимому, рассматриваемый пик соответствует следующему процессу: Ce 0
+ .
а
б Обозначения: фон – 0,1 LiNO 3 (pH=6.39) 1 – СУЭ, 2 – образец №5, 3 - фон + 3*10 - 4
3 COO)
3
дифференциальной (б) формах
На рисунке 4 показаны результаты циклических вольтамперограмм в дифференциальной форме, снятых при следующих условиях: диапазон потенциалов - 1,2В÷2,2В, начальный потенциал E start =-1.2В, скорость развертки потенциала 0.1В/с, фоновый раствор - фосфатный буфер, рН 6,86.
Обозначения: фон - фосфатный буфер, рН 6,86, 1 – СУЭ, 2 – импрегнированный образец №6, 3 - фон + 1*10 -5 М Ce(CH
3 COO)
3 , 4 – фон + 5*10 -5 М Ce(CH
3 COO)
3 , 5 – фон + 1*10 -4
3 COO)
3 , 6 – фон + 5*10 -4 М Ce(CH
3 COO)
3
Рисунок 4 – Дифференциальные вольтамперные кривые
Возможность протекания такой
электрохимической реакции
показывает эффективность синтезированного нами композитного материала для определения концентраций ионов церия в водных растворах.
Заключение ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ
143
Показано, что разработанная методика открывает возможности для синтеза электрокатализаторов, полученных на основе продуктов переработки отходов пищевой промышленности, модифицированных частицами поливалентных металлов. Обратимое электрохимическое восстановление церия Ce +2 Ce + при более низких катодных потенциалах по сравнению с потенциалом на массивных металлах показывает возможность применения композиционных материалов для аналитических целей.
1 S. Majdi & A. Jabbari & H. Heli. A study of the electrocatalytic oxidation of aspirin on a nickel hydroxide-modified nickel electrode. J Solid State Electrochem (2007) № 11:601–607., 2
M. Jafarian , M.G. Mahjani, H. Helia, F. Gobalb, M. Heydarpoor. Electrocatalytic oxidation of methane at nickel hydroxide modified nickel electrode in alkaline solution. Electrochemistry Communications. Volume 5, Issue 2, February 2003, Pages 184–188. 3
Alain Walcarius. Zeolite-modified electrodes: Analytical applications and prospects. Electroanalysis V.8, Issue 11. November 1996. P. 971–986. 4
Fe-ZSM-5 Prepared by Different Methods for the Selective Catalytic Reduction of NOx with NH 3 . Chinese Journal of Catalysis Volume 33, Issues 2–3, February–March 2012, Pages 454– 464.
5
Junying WANG, Haian XIA, Xiaohua JU, Fengtao FAN, Zhaochi FENG, Catalytic performance of different types of iron zeolites in N 2 O decomposition. Chinese Journal of Catalysis. Volume 34, Issue 5, May 2013, Pages 876–888. 6
Xinyan Zhang, Qun Shen, Chi He, Chunyan Ma, Jie Cheng , , Zhengping Hao. N 2 O catalytic reduction by NH 3 over Fe-zeolites: Effective removal and active site. Catalysis Communications. Volume 18, 10 February 2012, Pages 151–155. 7
J.B. Raoof , , N. Azizi, R. Ojani, S. Ghodrati, M. Abrishamkar, F. Chekin. Synthesis of ZSM-5 zeolite: Electrochemical behavior of carbon paste electrode modified with Ni (II)– zeolite and its application for electrocatalytic oxidation of methanol. International Journal of Hydrogen Energy. Volume 36, Issue 20, October 2011, Pages 13295–13300. 8
Никонов Г.К., Бурковская Л.Ф., Артамонова Н.А., Челохсаева Л.Г. // Гидролиз, и лесохим. пром-сть. – 1990. – № 7. – C. 18–19. 9
конф. «Разработка и внедрение высокоэффективных ресурсосберегающих технологий, оборудования и новых видов пищевых продуктов в пищевой и перерабатывающей отрасли АПК». – Киев, 1991. – C. 120.
ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ
144 Мұратқызы А., Адильбекова А.О., Мусабеков К.Б Казахский национальный университет имени Аль Фараби, Алматы, Казахстан E-mail: Aray_muratkizi@mail.ru
Введение Проблема удовлетворения нужд населения и промышленности в чистой воде приобрела острую актуальность во всем мире. Для обеспеченмия все возрастающих требований к количеству потребляемой воды открываются новые местонахождения, разрабатываются технологии повторного использования сточных вод. Однако независимо от происхождения и назначения воды второй по значимости является проблема ее качества! В зависимости от обьемов потребляемой воды, ее назначения и источников приминяются различные технологии очистки, направленные на улучшения качества воды. При этом часто экономический фактор – стоимость водоочистки – является тем аргументом, который и определяет выбор технологии для индивидуального пользователя. В последние десятилетия большое внимание уделяется исследованию физико-химических свойств растворов смесей поверхностно-активных веществ. Изменение свойств растворов смесей ПАВ, таких, как мицеллобразование, адсорбция и снижение поверхностного натяжения на границе раствор ПАВ/воздух и ПАВ/неполярная фаза, зависит от характера межмолекулярных взаимодействии ПАВ разной природы. Известно, что поверхностной активностью по отношению к воде, то есть способностью адсорбироваться на границах раздела фаз из водного раствора, обладают органические соединения, имеющие амфифильное строение. Амфифильный (amphiphilic), иначе дифильный, означает обладающий одновременно лиофильными (в частности, гидрофильными) и лиофобными (гидрофобными) свойствами. Лиофильность и лиофобность рассматриваются как качественные характеристики межмолекулярного взаимодействия вещества и среды, в которой оно находится. Если вещество и среда обладают сродством друг к другу, то есть близки по строению молекул либо сильно взаимодействуют, то говорят о лиофильности. Актуальность темы.
Развитие научно-технического прогресса общества требуетиспользования все больших количес тв чистой воды. Однако запасы чистой воды ограничены. В связи с этим увелечения количества чистой воды за счет очистки природных вод, а так же обеспечение замкнутой системы водосенабжения предприятии является актуальной задачей современности. Эта задача может быть решена с использованием традиционных методов очистки воды. В частности для очистки природных вод традиционно используется неорганические каогулянты. Однако эти каогулянты иногда не обеспечивают достаточно высокую степень очищения воды тонковзвешанных частиц. В связи с этим в последние годы широкое применения находят флокулянты, представляющие с собой водорастворимые полимеры с различным химическим строением и молекулярной массой. Представляется весьма интересным снижения расходов флокулянтов за счет повышения их эффекивности. В настоящей работе
впервые будет
изучено влияния
меж-и-интер молекулярного комплексообразования на эффективность флоккулирующего действия некоторых промышленных и синтетических водорастворимых полимеров. Цель и основные задачи. Цель работы – разработка научных основ создания новых композиционнных флокулянтов на основе низко и высокомолекулярных веществ. В связи с этим в данной работе посавлены следующие задачи: 1
Изучение влияния концентрации водорастворимых полимеров на его флокулирующее действие ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ
145 2
Выяснение влиния химической структуры флокулянта на эффективность его действия Вода играет важнейшую роль в жизни человека. Тысячи лет человек восхищается, любуется и наслаждается водой. Роль воды в жизни нашей планеты удивительна и как ни старнно, раскрыта еще не до конца. Большая часть (70,8℅) поверхности земли покрыта океанами и морями. Но человек, как правило не может использлвать всю эту воду в своих целях, как океан-это не просто вода, а достаточно соленая вода. Состояние водных ресурсов, на сегодняшний день, вызывает тревогу. Дело в том, что в водоемы попадают огромное количество различных, не свойственных им химических веществ, которые ухудшают их качество. Осноывным источником загрязнения окружающей среды являются промышленные предприятия, теплоэлектростанции и транспорт. Переход на новые технологии позволит уменьшить выбросы загрязнений. Общие правила заключаются в том, чтобы предотварить загрязнения. Для этого в промышленности применяются системы очистки сточных вод и газоувлавливающие установки, на выхлопных трубах автомобилей устанавливаются специальные фильтры. Научная новизна: в настоящей работе впервые изучены влияние меж-и-интер молекулярного компексообразования на эффективность флокулирующего действие некоторых промышленных и синтетических водорастворимых полимеров. А так же применениются
нерастворимые в воде
бактерицидно-активные интерполимерныекомплексы метацида десорбцируются в воде легко и применяются целях профилактики. В случаях, когда средой (растворителем) служит вода, используются термины «гидрофильность» и «гидрофобность». Высоким сродством к воде обладают полярные вещества, полярные функциональные группы, такие как ОН,
СООН,
СОО
- , NH 2 , SO 3 H, SO 3 - и т.п. Неполярные молекулы углеводородов являются гидрофобными. Сочетание углеводородного радикала и гидрофильной группы в структуре вещества, то есть его амфифильный характер, приводит к тому что оно ведет себя особым образом: гидрофобные фрагменты стремятся покинуть водное окружение, а полярные группы
наоборот. Поэтому амфифильные соединения адсорбируются на поверхности водного раствора, а также на границах водный раствор неполярная фаза. При достаточном длинном углеводородном радикале и полярной группе типа СОО - , SO 3 - , амфифильные молекулы либо ионы способны образовывать мицеллы, бислои и другие структуры. Амфифильная структура характерна для многих природных соединений, таких как жирные кислоты и их соли, желчные кислоты, фосфолипиды и другие сложные липиды, пептиды, белки. Применяемые флакулянты. В качестве флакулянтов использовали порошкообразные Zetag 92 и Zetag 89 представляющие собой полиэлектролиты с высокой или ультравысокой молекулярной массой и большим катионным зарядом. КМЦ – (карбоксиметилцеллюлоза) – простой
эфир целлюлозы, NaКМЦ – натрий
карбоксимелцеллюлоза представляет собой натриевую соль целлюлозогликолевой кислоты. Внешне - это мелкозернистый, порошкообразный материал белого или кремового цвета. Находит применение во многих отраслях промышленности как заменитель природных коллоидных веществ. NaКМЦ с содержанием основного вещества более 60% используется в производстве синтетических моющих средств. Небольшая добавка NaКМЦ в стиральный порошок или моющую пасту не позволяет частицам грязи возвращаться на поверхность ткани во время стирки, обеспечивая высокую степень чистоты (увеличивает десорбционные свойства). NaКМЦ изготавливается путем подбора сырья, придающего полимеру особые свойства загустителя, который повышает вязкость водной системы и влияет на свойства текучести. Особые добавки, используемые в технологии, позволяют регулировать вязкость полимера и придавать ему тиксотропные
ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ
146 свойства. Используются в качестве загустителя водных систем. Отличаются вязкостными характеристиками и содержанием гель-фракции в полимере.
Готовили водные растворы флокулянтов концентрацией 0,01%. Для этого взвешенные на аналитических весах с точностью до 3 знака 0,01 г флокулянтов очень осторожно (флокулянты очень сыпучие) перекладываем в мерные колбы вместимостью 100 мл, заливаем 80 мл дистилированной воды и оставляем на ночь (для набухания полмеров). На следующий день доливаем мерные колбочки до 100 мл листиллированной водой.
-2 М NaCl + NaКМЦ (5·10 -1 г/дл, 2,5·10 -1 г/дл, 1,25·10 -1 г/дл және 6,25·10 -2
г/дл); 2) 1·10 -1 М NaCl + NaКМЦ (5·10 -1 г/дл, 2,5·10 -1 г/дл, 1,25·10 -1 г/дл және 6,25·10 -2
г/дл); 3) 5·10 -1 М NaCl + NaКМЦ (5·10 -1 г/дл, 2,5·10 -1 г/дл, 1,25·10 -1 г/дл и 6,25·10 -2 г/дл)
жүктеу/скачать 31,15 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|