Органо–минералды композицияларды алу және сорбциялық қасиетін бағалау


НОРМАТИВТІК СІЛТЕМЕЛЕР 6
АНЫҚТАМАЛАР 7
БЕЛГІЛЕУЛЕР МЕН ҚЫСҚАРТУЛАР 8
КІРІСПЕ 9
1 ӘДЕБИ ШОЛУ 11
1.1 Өндірістік ағын сулардың қазіргі жағдайы 11
1.2 Ағын суларды ластағыш заттардан тазарту әдістері 12
1.3 Полимерлі композициялық материалдар 18
1.3.1 Полимерлік нанокомпозиттер 18
1.3.2 Полимерлік композициялық гидрогельдердің жіктелуі 22
1.3.3 Органо.минералды композициялық гидрогельдер 26
2 ТӘЖІРИБЕЛІК БӨЛІМ 34
2.1 Бастапқы заттарды тазалау 34
2.2 ПАҚ және ПМАҚ гельдерін синтездеу 37
2.3 Бентонит сазы мен поликарбон қышқылдарының композициялық гельдерін синтездеу 37
2.4 Зерттеу әдістері 37
2.4.1 Гельдердің ісіну дәрежесін анықтау 37
2.4.2 Гельдердің тігілу дәрежесін, гель фракция және золь.фракция шығымын анықтау 38
2.4.3 Гельдердің күлділігін анықтау 38
2.4.4 ИҚ . спектроскопиялық зерттеу 39
2.4.5 Сканерлеуші электрондық микроскопиялық зерттеулер 39
2.4.6 Металл иондарын сандық анықтау 39
2.4.7 БАЗ.ды сандық анықтау 39
3 ЗЕРТТЕУ НӘТИЖЕЛЕРІ ЖӘНЕ ОЛАРДЫ ТАЛҚЫЛАУ 42
3.1 Бентонит сазы.поликарбон қышқылдары композициялық гельдерінің физика.химиялық сипаттамалары мен қасиеттері 42
3.2 Полимер.саз композиттерінің металл иондарымен және БАЗ.мен әрекеттесу заңдылықтары 49
3.3 БС.ПКҚ гельдеріне ауыр металл иондарын сорбциялау заңдылықтары 54
3.4 БС.ПКҚ гельдеріне беттік активті заттарды сорбциялау заңдылықтары 64
ҚОРЫТЫНДЫ 73
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ 74
ҚОСЫМШАЛАР
Диссертациялық жұмыстың өзектілігі. Қазіргі уақытта өзекті экологиялық мәселелердің бірі өндірістік ағын сулардың ластану мәселесі, су сапасының белгіленген талаптарға сәйкес келмеуі болып табылады. Ресурстарды тиімді пайдаланудың негізгі бағыттарының бірі – қайта өңдеп пайдалану, тазалаудың жаңа технологияларын қолдану, ұйымдастыру шаралары. Суды қайта (екінші рет) пайдалану өнеркәсіп орындарында әртүрлі технологиялық процестерде қолданылады. Осыған байланысты полимерлік композициялық сорбенттерді қолдану аймағы өте кең, атап айтқанда ғылым мен техника және ауылшаруашылығының барлық бағыттарында қолданылады. Сондықтан қазіргі таңда жаңа, физика-химиялық, сорбция-десорбциялық және механикалық қасиеттері жақсартылған біршама қол жетерлік сорбенттер іздестіру қажет. Бұл жағдайда ионогенді, бейионогенді және өздігінен құрылым түзгіш табиғи полимерлер негізіндегі полимер-сазды жүйе бірқатар артықшылықтарға ие.
Магистрлік диссертацияның ғылыми жаңалығы химиялық тігілген бентонит сазы мен поликарбон қышқылдары негізіндегі органо-минералды композицияларды синтездеп, олардың ауыр металл иондары мен БАЗ-мен әрекеттесу заңдылықтары мен сорбциялау қабілетін бағалау, композициялардың сорбциялық қасиетіне әсер ететін факторларды анықтау болып саналады.
Жұмыстың теориялық және практикалық құндылығы. Қазіргі кезде ағын суларды ластағыштардан тазалау бағытында бірқатар ғылыми жұмыстар атқарылып жатыр. Сазды композициялық материалдар саласындағы зерттеулер негізінен конструкциялық мақсаттар үшін материалдар және сорбенттер алуға бағытталған, мысалы А.Д. Помогайло, М.Л. Кербер, Zeng Q.H., Yu J., Yamanaka J., Xu K., Wang J., Xiang Sh., Pluta M. сынды ғалымдардың жұмыстары. Соңғы жылдары керіосмостық мембраналы (С.В. Ковалев, С.И. Лазерев, П.А. Чепеняк), гидратталған цирконий диоксиді және фосфорнитрилхлориді-цирконий комплексі (А.С. Руденко, Ю.С. Дзязько, А.В. Пальчик), целлюлозалы сорбенттер (Т.Е. Никифорова, А.Н. Гагина), ақуызды сорбенттер (Т.Е. Никифорова, М.В. Родионова), гальваникалық шламдар (З.В. Подольская, Е.С. Климов) және т.б. сорбенттердің ауыр металл иондарын сорбциялау қабілеттілігі зерттелген. Отандық ғалымдардың жетекшілігімен нанокомпозитті сорбенттер алу (З.А. Мансуров, А.А. Тусупбекова), бентонит сазы негізіндегі катиониттер мен аниониттер алу (Е.Е. Ерғожин, А.М. Акимбаева, А.Д. Товасаров), цеолитті жүктеме арқылы ағын суларды металдардан (М. Мырзахметов) тазарту, бентонит сазы мен полимерлер негізіндегі композициялық материалдарды дәрілік заттарды тасымалдаушы ретінде қолдану (Ж.Ә. Әбілов, М.Қ. Бейсебеков) жұмыстары жасалып жүр. Сонымен қатар, соңғы кездері полимер-сазды композициялық материалдарды ағын суларды ауыр металдардан және беттік активті заттардан тазарту жұмыстары қарқынды зерттелуде.
1 Ягубов А.И., Биннатова Л.А., Мурадова Н.М., Нуриев А.Н. Очистка сточных вод от красителей с использованием монокатионзамещенных форм бентонита и флокоагулянта // Журн. прикл. химии. -2010. -Т. -83. -Вып. 3. -C. 421-414.
2 Ковалев С.В., Лазарев С.И., Чепеняк П.А. Исследование сорбционной способности обратноосмотических мембран в водных растворах сульфатов железа, цинка и натрия // Журн. прикл. химии. -2010. -Т. -83. -Вып. 1. -C. 47-51.
3 Ли Гуи-ю, Лей Ганг-ксинг, Женг Йинг, Жу Ли-ксианг Каталитическая очистка химических водных стоков // Известия Академии наук. Серия химическая, -2010. -№ 8. -C. 1489-1492.
4 Сентил Кумар П., Сатя Сельва Бала В., Рамакришнан К., Вийаялакшми П., Сиванесан С. Кинетика и адсорбционные равновесие в системе водный раствор меди-активный уголь // Известия Академии наук. Серия химическая, -2010. -№ 10. -C.1809-1814.
5 Мицкевич Д.Е., Солдатов В.С., Сокол В.П., Вечер Е.И. Система окислитель-сорбент для очистки питьевой воды от оксианионов As(III) и As(V) // Журн. прикл. химии. -2010. -Т. 83. -Вып. 3. -C. 415-420.
6 Николаев А.Н. Современные технологии очистки сточных вод // Материалы III Международной конференции «Су арнасы – 2007», Астана, 2007.
7 Буренин В.В. Очистка производственных сточных вод от взвешенных частиц и других вредных примесей // Безопасность жизнидеятельности. - 2007. - №3. - C. 14-21.
8 Швецов В.Н., Морозова К.М., Мясников И.Н., Белевцов А.Н., Двинских Е.В. Классификатор технологий очистки сточных вод // Водоснабжение и санитарная техника. - 2004. - №5. - 40 c.
9 Гасанов М.А. Электроразрядная обработка бентонитовой глины для очистки воды // Физика и химия обработки материалов. - 2006. - №5. -C. 88-91.
10 Когановский А.М. Адсорбция и ионный обмен в процессах водоподготовки и очистки сточных вод Киев: Наук. думка. - 1983. – 240 с.
11 Смирнов А.Д. Сорбционная очистка воды. Л.: Химия. - 1982. - 168 c.
12 Мур Дж.В., Рамамурти С. Тяжелые металлы в природных водах. - М.: "Мир", 1987.
13 Беспамятнов Г.П., Кротов Ю.А. Предельно допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде. Справочник.— Л.: "Химия",1985.
14 Водные ресурсы Казахстана в новом тысячелетии. Обзор ПРООН. Алматы, 2004. -132 с.
15 Шарыгин Л.М., Калягина М.Л., Боровков С.И. Зольгель-гель технология получения сферогранулированного фосфата циркония (1У) // Журн. прикл. химии. -2005 – 78, -№ 2 - С. 229-234.
16 Шарыгин Л.М., Муромский А.Ю., Калягина М.Л. Осадительно-сорбционная технология очистки регенерационных растворов фильтров конденсаочистки Смоленской АЭС // Атомная энергия . -2003. – 95. -№ 2.- С. 127-134.
17 Тарасевич Ю.И., Климова Г.М. Получение модифицированных полифосфатами сорбентов и их применение для очистки воды от ионов тяжелых металлов // Химия и технол. воды. – 2006. -28, № 2 – С. 107-116.
18 Тарасевич Ю.И., Климова Г.М. Комплексообразующие сорбенты на основе дисперсных минералов для выделения ионов тяжелых металлов из водных растворов // Теорет. и эксперимент. химия. – 1999. – 35, № 3 – С. 167-170.
19 Руденко А.С., Дзязько Ю.С., Пальчик А.В. Нанокомпозиционные неорганические сорбенты для извлечения из растворов ионов 3d-металлов // Укр. Хим. Журн. -2010. -Т. 76, -№ 9. -С. 25-31.
20 Чеботарев А.Н., Рахлицкая Е.М. Адсорбционные свойства диметилхлорсиланаэросила, модифицированного диполярным растворителем // Укр. Хим. Журн. -2010. -Т. 76,- № 9. - С. 31-33.
21 Сухшивили С.А., Полинский А.С., Ярославов А.А., Черик О.С., Кабанов В.А. // Экстремальная температурная зависимость скорости адсорбции поликатиона на поверхности отрицательно заряженного латекса Докл. АН. СССР. -1988. -Т. 302. -№ 1. -381 с.
22 Гусейнова Г.Д. Использование природных сорбентов для очистки сточных вод металлургического производства // Экологическая образование в Казахстане. -2010. -№4. -15с.
23 Челищев Н.Ф., Бренштейн Б.Г., Смола В.И. Стерина Р.М. Методы очистки сточных вод и газовых выбросов с применением природных сорбентов. М.: ВИЭМС, - 1979. -. 186 c.
24 Тусупбекова А.А., Мансуров З.А., Баешова А.Қ. Ағынды суларды ауыр металдардан тазалау үшін қолданылатын сорбенттерді жаңа әдіспен алу // Баяндама тезистері. «Ғылым әлемі» студенттер мен жас ғалымдардың халықаралық конференциясы. Алматы, ҚазҰУ. - 2010. – Б. 299.
25 Сұлтанбек Ұ., Серикбаев Б.А., Алдабергенов М.К. Көксу шунгитімен ағызынды суларды мыс және мырыш иондарынан динамикалық жолмен тазалау // Баяндама тезистері. «Ғылым әлемі» студенттер мен жас ғалымдардың халықаралық конференциясы. Алматы, ҚазҰУ. -2010. -125 б.
26 Дудина С.Н., Кирюшина Н.Ю.. Влияние УФ-обработки глин на эффективность очистки модельных растворов от ионов никеля и железа // Экология и промышленность Росии. - 2008. - С. 46.
27 Мамытбеков Г.К., Сарсенбаев А.С., Кожахметов С.К., Бектуров Е.А. Синтез и сорбционные свойства композиционных полимерных гидрогелей для селективного извлечения ионов урана, редких и редкоземельных металлов // Вестник КазНУ. Сер. хим. -№3(59). -2010. -С. 199-202.
28 Рахнянская А.А., Пебалк И.Д., Орлов В.Н., Грицкова И.А., Прокопов Н.И., Ярославов А.А. Контролируемая адсорбция-десорбция катионных полимеров на поверхности анионных латексных частиц // Высокомолекулярные соединения, Серия А, -2010, -Т. 52, -№ 5, -С. 761-768.
29 Багровская Н.А., Никифорова Т.Е., Кузлов В.А., Линин С.А. Влияние кислотности среды на равновесную сорбцию ионов Zn(II) и Cd(II) полимерами на основе целлюлозы // Изв. вузов. Химия и хим. технология . -2002. - Т. 45. -Вып. 4. -С. 131-133.
30 Ставицкая С.С., Миронюк Т.И., Картель Н.Т., Стрелько В.В. // ЖПХ. -2001. -Т. 74. -№ 4. -С. 575-578.
31 Никифорова Т.Е., Козлов В.А., Одинцова О.И., Кротова М.Н., Гагина А.Н. Сорбция ионов меди целлюлозными сорбентами, модифицированными гидрофильными азотсодержащими полимерами // Журнал прикладной химии. -2010. -Т. 83. -Вып. 7. -С. 1068- 1072.
32 Никифорова Т.Е., Козлов В.А., Родионова М.В. Химия раст. сырья. -2008. -№ 4. -С. 41-46.
33 Никифорова Т.Е., Козлов В.А., Родионова М.В. Особенности сорбции ионов тяжелых металлов белковым сорбентом из водных сред// Журнал прикладной химии. -2010. -Т. 83. -Вып. 7. -С. 1073-1078.
34 Куличихин В.Г., Цамалашвили Л.А., Плотников Е.П., Баранников А.А., Кербер М.Л., Fischer H.R. Реологические свойства жидких предшественников нанокомпозитов полипропилен – глина // Высокомол. cоед. - 2003. – Т. 45, № 6. - С. 944-954.
35 Раков Э.Г. Нанотрубки и фуллерены: Учебн. пособие. – М.: Университетская книга, Лотос, 2006. – 376 с.
36 Мофа Н.Н. Наноструктурированные композиционные системы многоцелевого назначения: проблемы, возможности и перспективы синтеза // Вестник КазНУ, серия химическая,-2007, -№3 (47), -С. 171-187.
37 Ковалева Н.Ю., Бревнов П.Н., Гринев В.Г., Кузнецов С.П., Позднякова И.В.,Чвалун С.Н., Синевич Е.А., Новокшонова Л.А. Синтез нанокомпозитов на основе полиэтилена и слоистых силикатов методом интеркаляционной полимеризации // Высокомол. соед. - 2004. - Т.(А) 46. -№ 6. - С. 1045-1051.
38 Помогайло А.Д. Синтез и интеркаляционная химия гибридных органо-неорганических нанокомпозитов // Высокомол. соед. - 2006. - Т.(С) 48. -№ 7. - С. 1318-1351.
39 Philippova O.E., Andreeva A.S., Khokhlov A.R. Effect of the mobility of charged units on the microphase separation in amphiphilic polyelectrolyte hydrogels // Langmuir. -2003. -V.19. -№18. -P.7240-7248.
40 Платэ Н.А. О некоторых перспективных направлениях современной науки о полимерах // Высокомол. соед., -Том (А) 32, -1990, -№9, -1803 с.
41 Бритов В.П., Богданов В.В., Николаев О.О., Туболкин А.Е. Активирующее смешение в процессах получения и модифицирования полимерных композиционных материалов // Журнал прикладной химии, -2004, -Т.77, -Вып.1,122-123 с.
42 Новокшонова Л.А., Мешкова И.Н. Иммобилизация металлоценовых катализаторов полимеризации олефинов и анализ неоднородности
активных центров // Высокомол. соед., Серия А, -1994, -Т. 36, -№4, -629 с.
43 Зайцева Н.Л., Родзивилова И.С., Кононенко С.Т., Артеменко С.Е. Изучение адсорбции фенолформальдегидного олигомера на поверхности магнитных наполнителей // Пластические массы, -2003, -№1, -С. 25-27.
44 Гиясова Н.Н., Тешабаева Э.У., Абдурахманов А.А., Исламов Дж.У., Гиясов Н.М. Математическая модель образца композиционного материала с одновременным армированием // Композиционные материалы, Ташкент, Узб. Научно–технический производственный журнал, -2001, -№2, -С. 23-25.
45 Коршака В. В. Технология пластических масс, М., 1972.
46 Кац Г., Милевски Д. Наполнители полимерных материалов. М.: Химия, 1981, -736 с.
47 Ергожин Е.Е., Акимбаева А.М., Базильбаев С.М., Бектенов Н.А., Джусипбеков У.Ж. Полимерная композиция на основе природного цеолита для получения органоминерального анионита // Пластические массы. -№9, -2004, -С.26-27.
48 Ушакова Т.М., Мешкова И.Н., Гурулин Н.Т., Ковалева Н.Ю., Гульцева Н.М., Гринев В.Г., Новокшонова Л.А. Синтез и свойства полиэтиленовых композиций с природными цеолитами // Высокомол. соед., Серия А, -1998, -Том 40, -№7, -С. 1092-1097.
49 Ковалева Н.Ю., Бревнов П.Н., Гринев В.Г., КузнецовС.П., Позднякова И.В., Чвалун С.Н., Синевич Е.А., Новокшонова Л.А. Синтез нанокомпозитов на основе полиэтилена и слоистых силикатов методом интеркаляционной полимеризации // Высокомол соед., Серия А, -2004, -Том 46, -№6, -С. 1045-1051.
50 Антипов Е.Н., Гусева М.А., Герасин В.А., Королев Ю.Н., Ребров А.В., Fischer H.R., Разумовская И.В. Структура и деформационное поведение нанокомпозитов на основе полиэтилена низкой плотности и модифицированных глин // Высокомол. соед., Серия А, -2003, -Том 45, -№11, -С. 1874-1884.
51 Куличихин В.Г., Цамалашвили Л.А., Плотников Е.П., Баранников А.А., Кербер М.Л., Fischer H.R. Реологические свойства жидких предшественников нанокомпозитов полипропилен – глина // Высокомол. соед., Серия А, -2003, -Том 45, -№6, -С. 944-954.
52 Антипов Е.Н., Баранников А.А., Герасин В.А., Шклярук Б.Ф., Цамалашвили Л.А., Fischer H.R., Разумовская И.В. Структура и деформационное поведение нанокомпозитов на основе полипропилена и модифицированных глин // Высокомол. соед., Серия А, -2003, -№11, -С. 1885-1899.
53 Ергожин Е.Е., Акимбаева А.М., Товасаров А.Д. Синтез катионита на основе химически модифицированного бентонита // Пластические массы. -№10, -2005, -С. 27-29.
54 Ергожин Е.Е., Акимбаева А.М., Товасаров А.Д. Полимеризация стирола при диспергировании природного бентонита // Пластические массы. -№6, -2005,- С.51-53.
55 Герасин В.А., Зубова Т.А., Бахов Ф.Н., Баранников А.А., Мерекалова Н.Д., Королев Ю.М., Антипов Е.М. Структура нанокомпозитов полимер / Na+- монтмориллонит, полученных смешанием в расплаве // Статьи, Российские нанотехнологии, -том 2,- № 1-2, -2007, -С. 90-105.
56 Помогайло А.Д. Гибридные полимер неорганические нанокомпозиты // Успехи химии, -69 (1),- 2000, -С. 60-83.
57 Евсикова О.В., Стародубцев С.Г., Хохлов А.Р. Синтез, набухание и адсорбционные свойства композитов на основе полиакриламидного геля и бентонита натрия // Высокомол. соед., Серия А,- 2002, -Том 44.-№5, -С. 802-808.
58 Авраменко В.А., Братская С.Ю., Егорин А.М., Маринин Д.В., Сергиенко В.И. Синтез и применение коллоидно-устойчивых селективных сорбентов на основе наноразмерных латексов, содержащих полиакриловую// Электронное периодическое издание «Вестник Дальневосточного государственного технического университета» ,- № 1 (3),-2010, -С. 19-29.
59 Курбанова Н.И., Ищенко Н.Я., Кулиев А.М. Композиционные материалы на основе бинарных смесей бромбутил- и бутадиен-нитрильного каучуков с полиизопреном // Пластические массы, -2004 -№6, -23 с.
60 Акимбаева А.М., Джусипбекова У.Ж., Бадилбаев С.М., Товасаров А.Д. Полимерные композиты на основе органоминеральных систем // Тез. докл. XVII Межд. научно-техн. конф. "Конструирование и технология получения изделий из неметаллических материалов" – Обнинск, - 2004. -С. 14-16.
61 Ергожин Е.Е., Акимбаева А.М., Товасаров А.Д. Полимеризация стирола при диспергировании природного бентонита // Пластические массы. - 2005. - №6. - С. 51-53.
62 Ергожин Е.Е., Акимбаева А.М., Товасаров А.Д. Синтез катионита на основе химически модицированного бентонита // Пластические массы. - 2005. - №10. - С. 27-29.
63 Сало Д.П., Овчаренко Ф.Д., Круглицкий Н.Н. Высокодисперсные минералы в фармации и медицине. - Киев: Наукова думка, 1969. - 223 с.
64 Қайралапова Г.Ж. Бентонит сазы мен поликарбон қышқылдары негізіндегі жаңа органо-минералды дәрілік заттардың тасымалдаушыларын синтездеу және зерттеу // Диссертациялық жұмыс. 2009. –Б. 37-38.
65 Guowei D., Adriane K., Chen X.Z., Jie C., Yinfeng L. PVP magnetic nanospheres: Biocompatibility, in vitro and in vivo bleomycin release// Int. J. Pharm. -2007. -V. 328. -№ 1. -P. 78.
66 Кильдеева Н.Р., Бабак В.Г., Вихорев Г.А. и др. Новый подход к созданию материалов с контролируемым выделением лекарственного вещества // Вестн. МГУ. Сер.2. Химия, -2000. - Т.41, - №6. - С.423-425.
67 Рахнянская А.А., Пебалк И.Д., Орлов В.Н., Грицкова И.А., Прокопов Н.И., Ярославов А.А. Контролируемая адсорбция-десорбция катионных полимеров на поверхности анионных латексных частиц // ВМС, Серия А, -2010, том 52, -№ 5, -С. 761-768.
68 Бейсебеков М.Қ. Дәрілік препараттарды иммобилизациялау. –Алматы: Қазақ Университеті, 2006. -167 б.
69 Сало Д.П., Овчаренко Ф.Д., Круглицкий Н.Н. Высокодисперсные минералы в фармации и медицине. - Киев: Наукова думка, 1969. - 223 с.
70 Тарасевич Ю.И., Овчаренко Ф.Д., Адсорбция на глинистых минералах. Киев: Науково думка, 1975.-351 с.
71 Қайралапова Г.Ж. Бентонит сазы мен поликарбон қышқылдары негізіндегі жаңа органо-минералды дәрілік заттардың тасымалдаушыларын синтездеу және зерттеу. Диссертация. х.ғ.к.-Алматы, 2009.-121 б.
72 Щипунов Ю.А., Силантьев В.Е., Постнова И.В. Самоорганизация в системе хитозан-наночастицы глины, регулируемая заряжением макромалекул полисахарида. 1. Гидрогели // Коллоидный журнал, -2012, -Том 74, № 5, -С. 654-662.
73 Бейсебеков М.Қ. Дәрілік препараттарды иммобилизациялау. –Алматы: Қазақ Университеті, 2006. -167б.
74 Багровская Н.А., Никифорова Т.Е., Козлов В.А. Закономерности сорбции ионов цинка и кадмия эфирами целлюлозы из водно-спиртовых растворов электролитов // Журнал физической химии. 1999. Т. 73. №8. С. 1460-1464.
75 Giannelis E.P. Flammabiliti of Polymer-Clay and Polymer-Slikat Nanocomposites // Journal of Fire Sciences. - 2005. – Vol.23, - № 3. – P 209-226.
76 Кильдеева Н.Р., Бабак В.Г., Вихорев Г.А. и др Новый подход к созданию материалов с контролируемым выделением лекарственного вещества // Вестн. МГУ. Сер.2. Химия, 2000. - Т.41, - №6. - С.423-425.
77 Слипенюк Т.С. Влияние полимеров на образование флокуляционных структур в суспензиях бентонитовых глины // Коллоидн. журн. – 1998. - Т. 60, - № 1. – С. 70-72.
78 Пахомов П.М., Хижняк С.Д., Ларионова Н.В., Глазковский Ю.В. Изучение строения гидрогелей поливинилового спирта методом ИК-спектроскопии // Высокомол. соед. – 1999. - Т. 41Б, - № 5. - С. 891-894.
79 Цагарейшвили Г.Б., Башура Г.С. Консистентные свойства мягких лекартсвенных средств и методы их измерения // Тбилиси: Мецниереба. - 1969. - 963 с.
80 Toktabayeva A.K., Beisebecov M.K., Abilov J.A., Zhunusbekova N.M., Zhyrenchina K.A. Research of immobilization richlokain by polyacid and polyacrylamid gels // Int. Microsymp. "Colloid and surfaces". - Almaty, 1998. - P. 29.
81 Токтабаева А.К., Жумагалиева Ш.Н., Жунусбекова Н.М. Иммобилизация лекарственных веществ гелями поликарбоновых кислот и полиакриламида // Тез. докл. респ. конф. молодых ученых "Химики XXI века".- Алматы, 1999.- С.76-77.
82 Скурихина Г.М., Юрьев В.И. Изучение обменно-адсорбционных свойств монокарбоксилцеллюлозы // Журнал прикладной химии. 1958. Т. 31. №5. С. 913-937.
83 Саршешева А.М., Қайралапова Г.Ж., Жұмағалиева Ш.Н., Бейсебеков М.Қ., Әбілов Ж.А. Поликарбон қышқылдары мен бентонит сазы негізіндегі композицияларының металл тұздары ерітіндісіндегі ісінгіштігі // Вестник КазНУ. Серия химическая. -№1 (65). -2012. –С. 374-379.
84 Полуляхова Н.Н. Изучение термодинамики и кинетики ионного обмена катионов металлов на новом фильтрующем материале // Вестник Тюменского государственного университета. 2011.№5. С. 142-148.
85 Мисин В.М., Майоров Е.В. Извлечение тяжелых металлов из городских поверхностных стоков с использованием волокнистых хемосорбционных материалов // Вода: химия и экология, №3, 2012. С. 42-47.
86 Багровская Н.А., Никифорова Т.Е., Козлов В.А. Влияние кислотности среды на равновеснуюсорбцию ионов Zn(II) и Cd(II) полимерами на основе целлюлозы // Журнал общей химии. 2002. Т. 72. Вып. 3. С. 373-376.
87 Лазарев С.И., Ковалев С.В., Абоносимов О.А., Кормыльцин Г.С. Влияние концентрации и температуры водного раствора сульфата цинка на сорбционные свойства полимерных мембран // Конденсированные среды и межфазные границы, Том 9. №2, 2007. С. 134-138.
88 Когановский А.М., Левченко Т.М., Кириченко В.А. Адсорбция растворенных веществ // К.: Наукова думка, 1977. 223с.
89 Поддубная И.В., Луцевич И.Н., Тихомирова Е.И., Чикарев В.Н. Оценка токсичности продуктов трансформации бисчетвертичных аммониевых солей в водных объектах // Фундаментальные исследования №8, 2007. С. 83-85.
90 Татыханова Г.С., Яшкарова М.Г., Кудайбергенов С.Е. Термо және рН-сезімтал N-изопропилакриламид сополимерлеріне иммобилденген рихлокаин гидрохлориды мен рихлокаин гемисукцинатының гидрогельдер матрицасынан шығу кинетикасын зерттеу. // Труды IV Международного Беремжановского съезда по химии и химической технологии. Караганды. – 2008. – С. 601-604.
91 Savintseva S.A. // Materials of the 3rd Cesio International Surfactants Congress. London, 1992. P. 65.
92 Кузнецов Ф.А., Савинцева С.А., Киреенко И.Б., Колосанова В.А. Адсорбция катионных ПАВ на оксидах алюминия и кремния // Электронный научный журнал «Исследовано в России». 2008. С. 828-834.
93 Елигбаева Г.Ж. Полиамфолитные гидрогели сополимеров винилового эфира моноэтаноламина и акрилата натрия в реакциях комплексообразования с ионами меди и поверхностно-активными веществами. 2009.
94 Аширов А. Ионообменная очистка сточных вод, растворов и газов // Л.: Химия. - 1983. - 295 с.

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Дипломдық жұмыс
Көлемі: 81 бет
Бұл жұмыстың бағасы: 1300 теңге




ӘЛ-ФАРАБИ АТЫНДАҒЫ ҚАЗАҚ ҰЛТТЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ

ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ
ФАКУЛЬТЕТІ

Органикалық химия, табиғи қосылыстар және полимерлер химиясы мен
технологиясы кафедрасы

МАГИСТРЛІК ДИССЕРТАЦИЯ

ОРГАНО–МИНЕРАЛДЫ КОМПОЗИЦИЯЛАРДЫ АЛУ ЖӘНЕ СОРБЦИЯЛЫҚ ҚАСИЕТІН БАҒАЛАУ

Мамандығы 6M072100 - Органикалық заттардың химиялық технологиясы

Орындаған,
магистрант ___________________ А.М. Саршешева
“__”_________ 2013 ж.
Ғылыми жетекші,
х.ғ.д., доцент ___________________ Ш.Н. Жұмағалиева
“__”_________ 2013 ж.
Норма бақылаушы,
х.ғ.к., оқытушы ___________________ Г.Ж. Қайралапова
“__”_________ 2013 ж.
Қорғауға жіберілді:
Кафедра меңгерушісі,
х.ғ.д., профессор ___________________ Ж.Ә. Әбілов
“__”_________ 2013 ж.

Алматы, 2013
Резюме

Жұмыс көлемі туралы мағлұмат: Магистрлік диссертация 80 беттен, 36
суреттен, 4 кестеден, 94 пайдаланылған әдебиет көздерінен тұрады.
Жұмыстың мақсаты: бентонит сазы мен поликарбон қышқылдары негізіндегі
органо-минералды композицияларды алу және олардың ауыр металл иондары мен
беттік активті заттарға қатысты сорбциялық қасиетін бағалау.
Алынған нәтижелер:
1. Бентонит сазы мен поликарбон қышқылдары негізінде химиялық тігілген
композициялық гельдер алынды. Композициялық гельдердің синтезінің
оңтайлы шарттары, гельдердің физика-химиялық көрсеткіштері анықталды.
ИҚ-спектроскопия әдісі, сканерлі электронды микроскопиялық зерттеулер
көмегімен химиялық тігілген, біртекті және үйлесімді теріс зарядты
композициялық гель түзілгені анықталды.
2. Органо-сазды композициялық гельдердің металл иондарымен және БАЗ-мен
байланысу заңдылықтары зерттелді. Зерттеу нәтижелері бойынша аниондық
БАЗ-дың композициямен гидрофобты, ал металл иондары және катиондық БАЗ-
тармен электростатикалық, координациялық байланысқан комплекс түзетіні
анықталды. Металл иондары мен БАЗ-дың БС-ПКҚ гельдерімен байланысу
беттік қабатының өзгеруімен жүретіні атомдық күштік және оптикалық
микроскоп суреттерімен расталды.
3. Композициялық гельдердің металл иондарын сорбциялау заңдылықтары мен
оған композицияның құрамындағы БС-ның мөлшері, интеркаляциялау уақыты,
композиция құрамдастарының табиғатынының, орта рН-ның және
температураның әсері қарастырылды.
4. БС-ПКҚ негізіндегі композициялық гельдерге ЦПБ және ЦТАБ-нің
сорбциялану қабілеті зерттіліп, композициялардың тігілу жиілігі артқан
сайын ісінгіштік төмендеуі нәтижесінде сорбцияның да азаятыны
байқалды. Композициялық гельдердің сорбциялау қабілетін композиция
құрамын, интеркаляциялау шартын, рН, температураны өзгерте отырып
реттеу мүмкіндігі анықталды. БС-ПКҚ негізіндегі композиттерді
регенерациялау мақсатында катиондық БАЗ-дың композиттік матрицадан
бөлініп шығу заңдылықтары және ортаның температурасы мен рН-н өзгерте
отырып десорбция мөлшерін реттеуге болатындығы анықталды.
Магистрлік диссертацияның ғылыми жаңалығы химиялық тігілген бентонит
сазы мен поликарбон қышқылдары негізіндегі органо-минералды композицияларды
синтездеп, олардың ауыр металл иондары мен БАЗ-мен әрекеттесу заңдылықтары
мен сорбциялау қабілетін бағалау, композициялардың сорбциялық қасиетіне
әсер ететін факторларды анықтау болып саналады.
Магистрлік диссертацияның ғылыми тәжірибелік маңыздылығы ауыр металл
иондары мен беттік активті заттардың бентонит сазы мен поликарбон
қышқылдары негізіндегі композициялық сорбенттерін алу, олардың байланысу
заңдылықтарын анықтау және органо-минералды композицияларға әсер ететін
факторларды анықтау.

Резюме

Сведения об объеме работы: Магистерская диссертация состоит из 80
страниц, 35 рисунков, 4 таблиц, 94 использованных источников литературы.
Цель работы: получить органо–минеральные композиции на основе
бентонитовой глины и поликарбоновых кислот, исследовать сорбционные
свойства этих композиций в отношении ионов тяжелых металлов и поверхностно-
активных веществ.
Полученные результаты:
1. Получены композиционные гели на основе бентонитовой глины и
поликарбоновых кислот определены оптимальные условия синтеза
композиционных гелей и их физико–химические характеристики. Методом
ИК-спектроскопии и с помощью сканирующей электронной микроскопии было
установлено образование отрицательно заряженных химических сшитых,
однородных гелей.
2. Определены закономерности связывания органо–глинистых композиционных
гелей с ионами металлов и ПАВ. Результаты исследований показали, что
гели с анионными ПАВ связываются за счет гидрофобных взаимодействий, а
с ионами металлов и катионными ПАВ связывание гелей происходит за счет
электростатических и координационных связей. С помощью снимков атомно-
силовой и оптического микроскопа показано, что связывание БГ-ПКК гелей
с ионами металлов и ПАВ происходит с изменением в поверхностном слое.
3. Установлена закономерность сорбции композиционными гелями ионов
металлов и влияние на нее содержания БГ, времени интеркаляции, природа
состава композиций, рН-среды и температура.
4. Определены сорбционные свойства БГ–ПКК композиционных гелей в
отношении ЦПБ и ЦТАБ, показано, что при увеличении степени сшивания
снижается набухающая способность, и соответственно снижается сорбция.
Доказано, что можно регулировать сорбционные свойства композиций,
изменяя состав композиционных гелей, условия интеркаляции, pH и
температуру. Так же изменяя температуру среды и pH, можно регулировать
и степень десорбций катионных ПАВ из композиций.
Научная новизна магистерской диссертации заключается в синтезе
химических сшитых органо-минеральных композиций на основе бентонитовой
глины и поликарбоновых кислот, оценке закономерностей связывания и
сорбционных свойств в отношении ионов тяжелых металлов и ПАВ, определение
факторов, влияющих на сорбционные свойства композиций.
Практическая значимость магистерской диссертации заключается в
получении композиционных сорбентов ПАВ и ионов тяжелых металлов на основе
бентонитовой глины и поликарбоновых кислот, исследовании закономерностей
взаимодействия компонентов между собой и определении факторов, влияющих на
органо-минеральные композиции.

Resume

Data on work volume: Master's thesis consists of 77 pages, 34 figures,
2 tables, 94 literature sources used.
The work purpose: To obtain organo-mineral composition on a basis of
bentonite clay and polycarboxylic acids, and to investigate the sorption
properties of these compositions with regard to heavy metal ions and
surface active compounds (surfactants).
The received results:
1. Composite gels on the basis of bentonite clay and polycarboxylic acids
are received optimum conditions of synthesis of composite gels and
their physical and chemical characteristics are defined. The method of
IR-spectroscopy and by means of scanning electronic microscopy
established formation of negatively loaded chemical crosslinked,
uniform gels.
2. Regularities of binding of organo-clay composite gels with ions of
metals and surfactants are defined. Results of researches showed that
gels with anion surfactants are binding at the expense of hydrophobic
interactions, and with ions of metals and cationic surfactants binding
of gels occurs at the expense of electrostatic and coordination bonds.
By means of pictures atomic- power and an optical microscope it is
shown that linkng of BC-PCA gels with ions of metals and surfactants
happens to change in a blanket.
3. Consistent pattern of sorption by composite gels of ions of metals and
influence on it of the maintenance of BC, intercalation time, the
nature of structure of compositions, pH and temperature is determined.
4. The sorption properties of BC-PCA composite gels concerning CPB and
CTAB are defined, it is shown that at increase in extent of cross
linking the swelling ability decreases and respectively sorption
decreases. It is proved that it is possible to regulate sorption
properties of compositions changing content of composite gels,
conditions of intercalation, pH and temperature. As changing
environment and pH temperature, it is possible to regulate and degree
of the desorption of cationic surfactants from compositions.
Scientific novelty of the master thesis consists in synthesis of the
chemical crosslinked organo-mineral compositions on the basis of bentonite
clay and polycarboxylic acids, an assessment of regularities of binding and
sorption properties concerning ions of heavy metals and surfactants,
definition of the factors influencing on the sorption properties of
compositions.
The practical importance of the master thesis consists in receiving
composite sorbents of surfactants and ions of heavy metals on the basis of
bentonite clay and polycarboxylic acids, research of regularities of
interaction of components among themselves and definition of the factors
influencing on organo-mineral compositions.

МАЗМҰНЫ
НОРМАТИВТІК СІЛТЕМЕЛЕР 6
АНЫҚТАМАЛАР 7
БЕЛГІЛЕУЛЕР МЕН ҚЫСҚАРТУЛАР 8
КІРІСПЕ 9
1 ӘДЕБИ ШОЛУ 11
Өндірістік ағын сулардың қазіргі жағдайы 11
1.2 Ағын суларды ластағыш заттардан тазарту әдістері 12
1.3 Полимерлі композициялық материалдар 18
1.3.1 Полимерлік нанокомпозиттер 18
1.3.2 Полимерлік композициялық гидрогельдердің жіктелуі 22
1.3.3 Органо-минералды композициялық гидрогельдер 26
2 ТӘЖІРИБЕЛІК БӨЛІМ 34
2.1 Бастапқы заттарды тазалау 34
2.2 ПАҚ және ПМАҚ гельдерін синтездеу 37
2.3 Бентонит сазы мен поликарбон қышқылдарының композициялық 37
гельдерін синтездеу
2.4 Зерттеу әдістері 37
2.4.1 Гельдердің ісіну дәрежесін анықтау 37
2.4.2 Гельдердің тігілу дәрежесін, гель фракция және золь-фракция 38
шығымын анықтау
2.4.3 Гельдердің күлділігін анықтау 38
2.4.4 ИҚ - спектроскопиялық зерттеу 39
2.4.5 Сканерлеуші электрондық микроскопиялық зерттеулер 39
2.4.6 Металл иондарын сандық анықтау 39
2.4.7 БАЗ-ды сандық анықтау 39
3 ЗЕРТТЕУ НӘТИЖЕЛЕРІ ЖӘНЕ ОЛАРДЫ ТАЛҚЫЛАУ 42
3.1 Бентонит сазы–поликарбон қышқылдары композициялық гельдерінің 42
физика-химиялық сипаттамалары мен қасиеттері
3.2 Полимер-саз композиттерінің металл иондарымен және БАЗ-мен 49
әрекеттесу заңдылықтары
3.3 БС-ПКҚ гельдеріне ауыр металл иондарын сорбциялау заңдылықтары 54
3.4 БС-ПКҚ гельдеріне беттік активті заттарды сорбциялау 64
заңдылықтары
ҚОРЫТЫНДЫ 73
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ 74

ҚОСЫМШАЛАР

НОРМАТИВТІК СІЛТЕМЕЛЕР

Бұл жұмыста келесі стандарттарға сілтемелер келтірілген:

ГОСТ 6709-72 Вода дистиллированная.
ГОСТ 1770-74 Посуда мерная лабораторная стеклянная. Цилиндры, мензурки,
колбы, пробирки. Общие технические условия.
ГОСТ 4207-77 Реактивы. Кислота серная. Технические условия.
ГОСТ 4237-77 Реактивы. Натрий хлористый.
ГОСТ 17299-78 Спирт этиловый. Технические условия.
ГОСТ (ТУ) 25-11-34-80 Магнитная мешалка ММ-5.
ГОСТ 8.417-81 Государственная система обеспечения единства измерений.
Единицы физических величин.
ГОСТ 7.1-84 Система стандартов по информации, библиотечному и
издательскому делу. Реферат и аннотация. Общие требования.
ГОСТ 25-2021-003-88 Термометры ртутные стеклянные лабораторные.
ГОСТ 6.38-90 Унифицированные системы документации. Система
организационно-распорядительной документации. Требования к оформлению
документов.
ГОСТ 7.12-93 Система стандартов по информации, библиотечному и
издательскому делу. Библиографическая запись. Сокращения слов на русском
языке. Общие требования и правила.
ГОСТ 21283-93 Глина бентонитовая. Методы определения показателя
адсорбции и емкости, катионного обмена.
ГОСТ Р 50579-93 Материалы композиционные полимерные. Классификация.
ГОСТ Р 50583-93 Материалы композиционные полимерные. Номенклатура
показателей.
ГОСТ 7.32-2001 Система стандартов по информации библиотечному и
издательскому делу. Отчет по научно-исследовательский работе. Структура и
правила оформления.

АНЫҚТАМАЛАР

Полимерлік комплекс – полимерлердің жоғары және кіші молекулалы
қосылыстармен бейковалентті байланыстар (иондық, сутектік, гидрофобты,
вандерваальс күштері) арқылы түзетін өнімдері.
Коллапс - сыртқы орта факторларының әсерінен гель көлемінің күрт
кішіреюі.
Конформация – полимер макромолекуласының ерітінділердегі кеңістіктік
орналасуы.
Иондық күш – сулы ерітінділерде күшті электролиттер иондарының болуы
нәтижесінде байқалатын құбылыс.
Ісіну дәрежесі – 1 г гель сіңіретін еріткіш мөлшері.
Тігілу дәрежесі – полимерлік тізбектегі көлденең тігістердің мөлшері,
әдетте, мольдік үлеспен белгіленеді.
Таралу коэффициенті – полимер мен дәрілік заттың байланысу
эффективтілігін сипаттайды.
Полимерлік гель – бір-бірімен химиялық немесе физикалық байланысқан
ұзын тізбекті макромолекулалардан тұратын, үш өлшемді кеңістік құрылымды
жоғары молекулалы қосылысытар, еріткіштің өте көп мөлшерін сіңіріп алуға
қабілетті, торлы құрылымды полимерлер. Еріткіш су болса –гидрогельдер деп
аталады.
Контракция – гельдердің сыртқы факторлар әсерінен біртіндеп сығылуы.
Кросс-агент – тігуші агент, торлы құрылымды, көлденең тігілген
полимерлер, яғни гельдер немесе иониттер алу үшін қолданылатын қосылыстар.
Сутектік байланыстар — екі не бір молекуладағы атомдар арасында сутек
атомының оң заряды арқылы түзіледі. Күші едәуір көп, энергиясы 13-38 кДж.
Әдетте жекелеген сутектік байланыстар гельдің күйін айтарлықтай өзгерте
алмайды. Сутектік байланыстардың әсері кооперативтік сипатта, яғни сутектік
байланыстар жүйесі қалыптасқанда жақсы сезіледі.
Гидрофобтық әрекеттесулер су ерітінділерінде гидрофобты көмірсутек
радикалдары арасында жүзеге асады. Энергиясы бойынша сутектік
байланыстармен шамалас немесе аздап төмен.
Иондық жұптар мен мультиплеттер әлсіз электролиттік гельдерде және
полярлығы төмен еріткіштерде түзіледі. Бұл жағдайда қарсы иондар бос емес,
тізбектің зарядталған топтарымен иондық жұптарға бірігеді.
Иммобилизация – дәрілік затты полимер-тасымалдаушыға бекіту немесе
байланыстыру.

БЕЛГІЛЕУЛЕР МЕН ҚЫСҚАРТУЛАР

А – гельде сорбцияланған зат мөлшері, мольг немесе %
АҚ - акрил қышқылы
АҚД – азо-бис-изомай қышқылының динитрилі
БС – бентонит сазы
ДОДА – диоктадиметиламмоний хлориді немесе бромиді
ин-лы – интеркаляциялы
ин-сыз – интеркаляциясыз
In situ – бір сатылы полимерлеу
ИҚ-спектр – инфрақызыл спектр
КС – катионды сополимер
МБАА – метилен-бис-акрил-амид
МАҚ – метакрил қышқылы
ПКМ – полимерлік композициялық материалдар
ПҚ – полиқышқыл
ПАҚ – полиакрил қышқылы
ПАҚГ – полиакрил қышқылының гелі
ПМАҚ – полиметакрил қышқылы
ПМАҚГ – полиметакрил қышқылының гелі
ПКҚ- поликарбон қышқылы
ЦПБ – цетилпиридиний бромид
ЦТАБ – цетилтримитиламмоний бромид
ЦПХ – цетилпиридиний хлорид
NaДДС – натрий додецилсульфаты
УК-сәуле – ультра күлгін сәуле
ШЖК – шекті рұқсат етілген концентрация
рН – сутектік көрсеткіш
СЭМ – сканерлеуші электондық микроскоп
ТА – тігуші агент
( - гельдің тепе-теңдік ісіну дәрежесі, гг
nд20- сыну көрсеткіші
( - уақыт
0С – Цельсий температурасы
m – ісінген гель массасы
m0 – құрғақ гель масасы
G – гель-фракция шығымы, %
S – золь-фракция шығымы, %
j – тігілу дәрежесі

КІРІСПЕ

Диссертациялық жұмыстың өзектілігі. Қазіргі уақытта өзекті
экологиялық мәселелердің бірі өндірістік ағын сулардың ластану мәселесі,
су сапасының белгіленген талаптарға сәйкес келмеуі болып табылады.
Ресурстарды тиімді пайдаланудың негізгі бағыттарының бірі – қайта өңдеп
пайдалану, тазалаудың жаңа технологияларын қолдану, ұйымдастыру шаралары.
Суды қайта (екінші рет) пайдалану өнеркәсіп орындарында әртүрлі
технологиялық процестерде қолданылады. Осыған байланысты полимерлік
композициялық сорбенттерді қолдану аймағы өте кең, атап айтқанда ғылым мен
техника және ауылшаруашылығының барлық бағыттарында қолданылады. Сондықтан
қазіргі таңда жаңа, физика-химиялық, сорбция-десорбциялық және механикалық
қасиеттері жақсартылған біршама қол жетерлік сорбенттер іздестіру қажет.
Бұл жағдайда ионогенді, бейионогенді және өздігінен құрылым түзгіш табиғи
полимерлер негізіндегі полимер-сазды жүйе бірқатар артықшылықтарға ие.
Магистрлік диссертацияның ғылыми жаңалығы химиялық тігілген бентонит
сазы мен поликарбон қышқылдары негізіндегі органо-минералды композицияларды
синтездеп, олардың ауыр металл иондары мен БАЗ-мен әрекеттесу заңдылықтары
мен сорбциялау қабілетін бағалау, композициялардың сорбциялық қасиетіне
әсер ететін факторларды анықтау болып саналады.
Жұмыстың теориялық және практикалық құндылығы. Қазіргі кезде ағын
суларды ластағыштардан тазалау бағытында бірқатар ғылыми жұмыстар атқарылып
жатыр. Сазды композициялық материалдар саласындағы зерттеулер негізінен
конструкциялық мақсаттар үшін материалдар және сорбенттер алуға
бағытталған, мысалы А.Д. Помогайло, М.Л. Кербер, Zeng Q.H., Yu J.,
Yamanaka J., Xu K., Wang J., Xiang Sh., Pluta M. сынды ғалымдардың
жұмыстары. Соңғы жылдары керіосмостық мембраналы (С.В. Ковалев, С.И.
Лазерев, П.А. Чепеняк), гидратталған цирконий диоксиді және
фосфорнитрилхлориді-цирконий комплексі (А.С. Руденко, Ю.С. Дзязько, А.В.
Пальчик), целлюлозалы сорбенттер (Т.Е. Никифорова, А.Н. Гагина), ақуызды
сорбенттер (Т.Е. Никифорова, М.В. Родионова), гальваникалық шламдар (З.В.
Подольская, Е.С. Климов) және т.б. сорбенттердің ауыр металл иондарын
сорбциялау қабілеттілігі зерттелген. Отандық ғалымдардың жетекшілігімен
нанокомпозитті сорбенттер алу (З.А. Мансуров, А.А. Тусупбекова), бентонит
сазы негізіндегі катиониттер мен аниониттер алу (Е.Е. Ерғожин, А.М.
Акимбаева, А.Д. Товасаров), цеолитті жүктеме арқылы ағын суларды
металдардан (М. Мырзахметов) тазарту, бентонит сазы мен полимерлер
негізіндегі композициялық материалдарды дәрілік заттарды тасымалдаушы
ретінде қолдану (Ж.Ә. Әбілов, М.Қ. Бейсебеков) жұмыстары жасалып жүр.
Сонымен қатар, соңғы кездері полимер-сазды композициялық материалдарды ағын
суларды ауыр металдардан және беттік активті заттардан тазарту жұмыстары
қарқынды зерттелуде.
Зерттеу нысандары: металл иондары – Ni2+, Pb2+, Cd2+, Zn2+, Cu2+,
Fe3+; БАЗ – ЦПБ, ЦТАБ, NaДДС; сорбент – бентонит сазы және поликарбон
қышқылдары негізіндегі тігілген композициялық гельдер.
Ғылыми-зерттеу жұмысының ғылыми техникалық деңгейі мен метрологиялық
жабдықталуы. Ғылыми зерттеулерде ИК-спектрометрия, УК-спектроскопия,
сканерлеуші электрондық және атомдық-күшті микроскопия, оптикалық
микроскопия, тепе-теңдік ісіну, сорбция-десорбциялық әдістері қолданылды.
Бұл зерттеулер сканерлеуші электрондық микроскоп JEOL JSM-6380A (Жапон),
‘Satelitte’ FTIR Mattson ИҚ-спектроскопия (АҚШ), жүйелі түрде мемлекеттік
тексерістен өтіп тұратын ЭВ-74 иономері, AAS Shimadzu 6200 атомдық-
абсорбциялық спектрометрі көмегімен жүргізілді.
Жұмыстың мақсаты мен міндеттері. Жұмыстың мақсаты - бентонит сазы мен
поликарбон қышқылдары негізіндегі органо-минералды композицияларды алу және
олардың ауыр металл иондары мен беттік активті заттарға қатысты сорбциялық
қасиетін бағалау.
Көзделген мақсатқа жету үшін келесі міндеттер қойылды:
1. Бентонит сазы мен поликарбон қышқылдары (акрил және метакрил
қышқылдары) негізінде химиялық тігілген композициялық гельдер алу.
Синтездің оңтайлы шарттарын, гельдердің физика-химиялық көрсеткіштерін
және композициялық гель құрамдастарының байланысу табиғатын анықтау.
2. БС мен ПКҚ негізінде алынған композициялық гельдердің металл
иондарымен, катионды және анионды БАЗ-мен байланысу табиғатын анықтау;
3. Саз-полимер композициялық гельдерінің металл иондарын сорбциялау
қабілетін бағалау. Әсер етуші ішкі және сыртқы факторлардың әсерін
қарастыру;
4. Композиттердің катионды БАЗ-ды сорбциялау қасиетін зерттеу, гельдердің
сорбциялау сиымдылығына құрамдастардың мөлшері мен табиғаты, орта-рН,
концентрация және температураның әсерін қарастыру
Жарияланымдар (басылымдар). Диссертациялық жұмыс материалдары бойынша 3
мақала, 8 баяндама тезистері жарияланды.

1. ӘДЕБИ ШОЛУ

1. Өндірістік ағын сулардың қазіргі жағдайы

Табиғи ресурстарды үнемдеу және антропогенді жағдайлар нәтижелері мен
қоршаған орта арасындағы тепе-теңдікті сақтаудың экологиялық мәселелері
күннен-күнге өршіп келеді. Өндірістің дамуы қоршаған ортаға да әсерін
күшейтіп отыр. Су қоры бойынша Қазақстан ТМД елдерінің ішінде ең соңғы орын
алады [1]. Жыл сайын 3 мыңнан аса ластау көздерінің әсерінен 200 миллион
метр куб ластанған ағын сулар су қоймаларына жіберілуде. Көптеген өндіріс
орындары мен энергетикалық комплекстердегі ескірген технологиялар
қалдықтардың мөлшерін арттырады. 90-шы жылдардың басында шамамен 6 млн.
тонна ластағыш заттар (50 % - жылу энергиясы, 20 % -қара металлургия, 13 %
-түсті металлургия, 4 % -химия және мұнай химиясы) жыл сайын ауаға
шығарылады. Елімізде ағын сулардың бор (98 шекті жол берілген концентрация
(ШЖК)), фенол (70 ШЖК), мыс (20 ШЖК), мырыш (25,7 ШЖК) металдарымен
ластануы байқалады [1].
Ауыр металдардың экожүйеге түсуінің техногенді көздері әр түрлі болып
келеді. Оларға түсті және қара металлургия өнеркәсібі, көмір және мұнай
жағатын электростанциялар, автотранспорт, малшаруашылығы комплекстерінің
қалдықтары, ағын сулардың тұнбалары, минералды және органикалық
тыңайтқыштар, тау кен, химиялық өнеркәсіп және т.б. жатады.
Техногенді көздерден ауыр металдар қоршаған ортаға әртүрлі химиялық
қосылыстар түрінде түседі. Бейорганикалық табиғатты қосылыстардың ішінен
карбонаттар және оксикарбонаттар, галогенидтер, оксидтер, сульфаттар және
сульфидтер көп мөлшерде кездеседі. Металдардың бір бөлігі (қорғасын,
кадмий, сынап және т.б.) металлорганикалық қосылыстар түрінде кездесуі
мүмкін. Осындай қосылыстар ағын суларда және ағын сулардың тұнбаларында көп
кездеседі.
Түсті және қара металлургия өндіріс орындарынан жер бетіне жыл сайын
(т): мыс -154650; цинк – 121500; қорғасын – 89000; никель – 12000; кобальт
-765; молибден – 1500; сынап -30,5 мөлшерде түседі. В.В. Запасный
соавторларымен бірге (2000) Өскемен металлургиялық комплексі 1998 жылы
атмосфераға түтін-шаңмен 90,3 т қорғасын шығарғанын көрсетті.
Көмір және мұнай жағатын электростанцияларынан жер бетіне жылына (т):
сынап -1600, қорғасын – 3600, мыс – 2100, цинк -7000, никель – 3700
мөлшерде ауыр металдар шығарылады. Автомобильдердің қозғалысы кезінде
этилденген бензиннің құрамына кіретін қорғасынның 25-75 % атмосфера арқылы
жер беті суларына түседі [2].
Өнеркәсіптің ағын суларының құрамындағы ауыр металдар көбіне улы
ион түрінде кездеседі. Үлкен экологиялық қауіптілікті көп мөлшердегі
қалдық тудырады, себебі оларда қысқа мерзімде ауыр металдар
концентрациясы 10-нан 100 есеге дейін көтеріледі [3]. Өкінішке орай,
еліміздегі қазіргі заманғы сапа бақылау жүйесі ағын сулардағы ауыр
металдар мөлшерін анықтаудың тиімді әдістері болса да, осындай
қалдықтарды бақылай алмайды (мысалы, интегралды-сорбциялық әдіс-
"экологиялық қарауыл") [3].
Аз мөлшердегі металл рудаларын өңдеуден өте көп мөлшерде қатты және
сұйық түрдегі қалдықтар шығады. Сонымен қатар, шаңды және газ тәрізді
қалдықтар металдарды балқыту және рафинирлеу нәтижелерінен де түзіледі.
Осындай қалдықтар жер және су экожүйелеріне кері әсерін тигізеді. Тау-кен
металлургиялық өндіріс орындарынан шыққан Zn, Pb, Ni, Cd, Mn және Cu
металдары қалдықтарымен жердің топырақ қабатына қарағанда су ресурстарының
ластануы әлдеқайда жоғары көрсеткіш көрсетіп отыр [4]. Ағынды сулардың
миграциялық тізбегі – ең күрделі қоршаған ортаны ластаушы көздердің бірі.
Сондықтан аталған металдар иондары су құрамында өте аз мөлшерде болғанының
өзінде, қоршаған ортадағы фауна мен флораға үлкен зиянды әсерін тигізеді.
Ластағыш заттар қатарына көбінесе еріген күйде кездесетін және табиғи
жолмен пайдаға асырылмайтын беттік активті заттар (БАЗ) жатады. БАЗ-тың аз
ғана мөлшері үлкен көлемдегі көпіршік түзілуге алып келеді, су
қоймаларындағы оттек алмасуын нашарлатады және фотосинтез үрдістерін
тежейді. БАЗ-ға тән спецификалық қасиеттер ағын суларды тазалауда үлкен
қиындықтар туғызады, әсіресе биохимиялық жолмен тазалағанда. БАЗ-дар
көптеген өндіріс орындары мен үй шаруашылығынан бөлінеді, атап айтқанда
жуғыш заттар, эмульгаторлар, бояғыш заттар, суспензиялар мен эмульсиялардың
тұрақтандырғыштары және т.б. мақсатта қолданылады.
Беттік активті заттар халық шаруашылығының сан түрлі салаларында жуғыш,
ылғалдағыш, эмульсиялағыш, флотациялық агенттер, коррозия тежегіштері,
көпірткіш, солюбилизациялағыш, т.б. заттар ретінде кеңінен қолданылады. Өте
күшті бактерицидтік қасиеттеріне байланысты БАЗ медицинада да қолданылады.
Олардың ішінде медициналық практика үшін, әсіресе, антисептикалық
қасиеттері бар БАЗ-дар маңызды. Сабындар, фенолдардың дезинфекциялық
қасиеттері, өт қышқылдары, лецитиндер, гликозидтер, қанықпаған май
қышқылдары тәрізді көптеген табиғи БАЗ медицинада бұрыннан қолданылып
келеді.
Қоршаған ортада БАЗ-тар әр түрлі физика-химиялық және биологиялық
агенттердің әсеріне ұшырайды. Оның ішінде көптеген мөлшері қысқы мерзім
ішінде (10-100 күн) ыдырап, аралық өнімдер пайда болады. Кейбір жағдайларда
аралық өнімдер алғашқы заттардан да уытты ластаушы болып, жүйе қайтадан
химиялық зиянды қосылыстармен ластанады [5].
Биологиялық тұрақты, қышқылдануы қиын органикалық қосылыстар өте
қауіпті ластағыштар болып есептеледі. Олар қоршаған ортада жинақталып, ұзақ
уақыт бойы тірі организмдерге уытты әсер етеді.

2. Ағын суларды ластағыш заттардан тазарту әдістері

Өндірістік қалдықтардың сапасы мен құрамын бақылау және ауыр
металдардан тазарту үшін флотация, седиментация, ион алмасу, кері осмос,
микрофильтрлеу, активтелген көмірге адсорбциялау және т.б. физика-химиялық
әдістерді қолдануға болады. Бірақ бұл әдістердің қымбаттығы мен төмен
эффективтілігі - ағын сулардан ауыр металл иондарын толықтай тазарту үшін
жаңа, экономикалық жағынан тиімді және қарапайым процедуралар іздестіруге
жол ашты. Осындай тиімді әдістердің бірі өндірістік ағын сулардың
фиторемедиациясы [4]. Ауыр металдарды су және жер өсімдіктерін қолданып,
адсорбциялау және тұндыру, сонымен қатар, лас биомассаны арнайы аймақтарда
көму немесе залалсыздандыру. Тау-кен металлургиялық өндіріс орындарынан
ағын сулармен қатар өзен, көлдерге де орасан зор қауіп төніп тұр. Алтын
өндіру орындарында сынап көп қолданылады. Зерттеулер барысында Бразилия
өзендерінің бірінде металл сынаптың мөлшері шекті концентрациясынан төрт
есе артық екені анықталған [4].
[7] жұмыста бақылаудың және су сапасын қалыптастыру процесін реттеудің
принциптік гидробиологиялық әдісі – биоэстимацияға негізделген әдіс
ұсынылды. Биоэстимацияның жаңалығы - органикалық заттардың трансформациясын
бақылау. Биоиндикацияның әртүрлі әдістері сулы нысандардың географиялық
жағдайына, тұздылығына және т.б. сипаттамаларына қарай жасалынады. Кең
таралған биоиндикация әдістерінің бірі – су сапасы класын фитопланктон,
зоопланктон, перефитон, зообентос бойынша анықтау [8]. Аталып отырған
биоиндикация және биоэстимацияның басты айырмашылығы – зерттеу нысанында.
Биоиндикация және биоэстимация – екі гидробиологиялық әдісті бірге қолдану,
экологиялық мониторингіні тиімді етуге және су ресурстарының сапасын қайта
қалпына келтіруге мүмкіндік береді.
Химия өндірісінің дамуы су шығынының ұлғаюына және ағын сулары
құрамының күрделіленуіне алып келеді. Тоқыма өндірісінің қосымша заттары,
бояғыштар және жеке препараттар негізінен тазарту процесі кезінде ыдырауға
бейімділігі шектеулі, тұрақты биохимиялық қосылыстар болып табылады.
Қалдығы аз технологияларды жасау үшін ағын суларының көп бөлігін тазартып,
кейін өндіріс циклына қайтару тиімді болып келеді. Ағын суларын тазарту
әдістерінің ішінде коагулянттарды, құрамында алюминий тұздары болатын
шикізатты қолдана отырып жүзеге асырылатын физика–химиялық әдістерге үлкен
назар аударылады. Ягубов А.И., Биннатова Л.А. зерттеулері бойынша [9]
модельді ағын суларын катионактивті бояғыштар G родаминінен, метилен
көгінен, тиониннен және фуксиннен сорбциялық-коагуляциялық тазартуды
бентонит сорбенттерді және Гянджа флококоагулянтын қолдана отырып жүргізу
мүмкіндігі көрсетілген.
Ағын суларды улы металл иондарынан тазартуға байланысты бүкіл әлемде
әртүрлі зерттеулер, жұмыстар жүргізіліп жатыр. Осындай жұмыстардың бірі
Волгоград мемлекеттік техникалық университетінде жүргізілуде. Бұл жұмыстың
[10] эффективтілігі сорбент ретінде, техногенді қалдықтардың бірі –
резинаны модификациялап қолдану. Резинаның бетіне, мыс, кадмий, сынап,
темір, никель және хром металдарының иондарымен комплекс түзе алатын фосфор-
, азот-, күкірт-, оттекті функционалды топтар енгізілген.
Ағынды су құрамындағы бірге кездесетін ауыр металл иондарын қиын еритін
қосылыстарға өткізіп, олардан арылу әдістері белгілі. Тұнбаға түсіруші
қосылыстар ретінде оксидтер, гидроксидтер, сілтілік және сілтілік жер
металдардың тұздары, сульфид- және фосфатты қосылыстар қолданылады [11].
Ағын судағы ауыр металл иондарын электрокоагуляция әдісімен тазарту
белгілі әдістердің біріне жатады [12]. Металды бөліп алу дәрежесі 98-99 %
құрайды. Электрокоагуляция әдісінің басты кемшілігі көп мөлшерде металл
ұнтақтарын және электр энергиясын қажет етеді. Сонымен қатар, практикада
электродты жүйелерді темір гидроксидімен шламдауға және қысқа тұйықталулар
тудыру мақсатында 50-70 %-дан аспайтын металл электродтарын пайдаланады.
Ағынды суларды металдардан тазартатын реагентсіз деп есептелетін
үрдістердің көбі – электрохимиялық әдістер. Бірақ суды жай электрод бетінде
тазаласа, токтың мыңнан бір бөлігі ғана пайдалы жұмысқа кетіп, қалғаны
шығындалады. Сол себептен бұл әдістер тиімсіз деп саналып келген. Ал,
түйіршікті электродтарды қолдану – бұл кемшіліктерді жоюға мүмкіндік
береді, себебі түйіршікті электродтың реакцияласу беттік ауданы кең, үрдіс
бүкіл көлемде жүреді, ерітіндідегі аз мөлшердегі металл иондарының
тотықсыздануы ток бойынша 80-90 % шығыммен жүреді [13].
[14] жұмыста құрамында қорғасын бар қолданылған ерітінділерден, ағын
сулардан қорғасын ионын электролиз тәсілімен түйіршікті электродтарда бөліп
алу ерекшеліктері зерттелген. Өндірістен шыққан ағын судың моделі ретінде,
құрамында 200 мгл Pb (II) иондары бар ерітінді қолданылады. Ерітіндінің
қорғасын иондарынан тазалану дәрежесіне электрод материалының әсері
зерттелген. Түйіршікті қорғасын электродында қорғасынды бөліп алу
дәрежесінің жоғары мәні 92 % болса, түйіршікті графит электродында – 99,2
%-ға жеткен. Ал түйіршікті электрод салмай, тек ток бергіш пластинада
электролиз жүргізгенде, қорғасынды бөліп алу дәрежесі 14 % ғана болады.
Нәтижесінде ағын суды тазарту және қатты қалдықтарды залалсыздандыру
мәселесі электрохимиялық тәсілдерді қолдану арқылы тиімді шешімін
табатындығы және оны өнеркәсіптердің бірқатар экологиялық проблемаларын
шешуде қолдануға болатындығы көрсетілген.
Құрамында металл иондары бар ерітінділерден металл иондарын бөліп
алудың тағы бір әдісі – сорбциялау. Бұл бағытта көптеген сорбенттер
қолданылады. Ауыр металдардың полимерлерде сорбциясында үш түрлі
байланыстыру механизмі болуы мүмкін: иондық алмасу, адсорбция және комплекс
түзілу. Иондық күйде металдар үшін негізгі механизм- иондық aлмасу және
комплекс түзу [6]. [15] жұмыста бидай сабаны мен глицидилметакрилат
негізіндегі фосфор қышқылды катиониттердің ерітінділерден металл иондарын
сорбциялау қабілеті зерттелген. Сынап және қорғасын басқа ауыр металдармен
салыстырғанда өте улы қасиет көрсетеді. Сонымен, тәжірибе нәтижелері
бойынша фосфор қышқылды катиониттер, 0,5-1,0 гл қорғасын және 1 гл
сынаптың екі компонентті нитратты ерітінділерінен, сорбциялау кезінде сынап
иондарына талғампаздық көрсетеді.
Ион алмасу әдісінің минералды шикізатты комплексті қолдануда және
экология үшін маңызы зор. Селективті сорбенттер алудың тиімді бағыттарының
біріне күкірт және фосфорлы иониттер алу жатады. [16] жұмыста
сульфирленген немесе фосфорланған мақта талшығы (T) және
глицидилметакрилатпен (ГМА) модифицирленген күкірт- (КҚ-ГМА-Т) және фосфор
қышқылды (ФҚ-ГМА-Т) катионалмастырғыштар синтезделген. Электронды
микросуреттер бойынша кеуекті құрылым түзетіні анықталды. КҚ-ГМА-Т және ФҚ-
ГМА-Т катиониттерінің ауыр металл иондарын сорбциялау қабілетін
зерттегенде, сәйкесінше Cu2+, Ni2+ және Zn2+ иондары бойынша (мгг): 175,1
және 287,6; 105,6 және 287,6; 176,4 және 183,2 мәндерін құрайтындығы
анықталды. Жоғары комплекс түзгіш қасиетіне байланысты фосфор қышқылды
катионалмастырғыштың сорбциялық қасиеті осы металл иондары бойынша
өндірістік иониттерден басым болуы түсіндіріледі.
Ағын суларды тазалау мақсатында наносорбенттер кең қолданыс табуда
[17]. Синтезделген көміртек минералды наноқұрылымды сорбенттер бетінде
нанотүтіктер және фуллеренге ұқсас қосылыстар есебінен жоғары кеуектілік
беретіндігі анықталды және сорбциялық активтілігін бағалау үшін металдарды
сорбциялау процесіне математикалық модельдеу жүргізілген.
Көміртекті сорбенттердің рөлі ауыз су және ағын суларды ауыр металл
иондарынан, органикалық қосылыстардан тазалаудың мәселесін шешуде артып
отыр. Көміртекті сорбенттерді органикалық шикізаттардың барлық түрінен
пиролиздеу арқылы алуға болады. Солардың бірі өсімдік шикізаттары және
олардың қалдықтары болып келеді. Шикізат ретінде әр түрлі жеміс дәнектерін,
жаңғақ қабықтарын, ағаш түрлерін және басқа да ауыл шаруашылық өсімдіктерін
өңдеуден кейінгі қалдықтарын, күріш ұнтағы мен қауызы, бидай қалдықтарын
және т.с.с. алуға болады [18].
Сорбциялық концентрлеу және элементтерді бөлу бойынша жүргізілген
қазіргі заманғы зерттеулер жағдайын талдау - оксигидратты сорбенттерге
сорбциялау механизмінің сиаттамасы біркелкі оңтайлы болмайтынын көрсетеді.
Осының нәтижесінде ерітіндідегі сорбцияланған металл иондарының жағдайы,
физика-химиялық сипаттамалары, сондай-ақ сорбенттің функционалды тобының
қышқылдық-негіздік қасиеті, табиғатына байланысты адсорбцияның нәтижесі
және шарттарын болжауда сұйық фаза молекулаларының сорбция процесіне
қатысуы қиындайды. [19] жұмыста ацетонмен гидрофильденген, металл
иондарының қатынасы бойынша рН 6-8 болғанда гидролизденетін (Zn2+, Co2+,
Cu2+, Ni2+ - (I топ)), сонымен қатар қышқыл облыстарда жеңіл
гидролизденетін рН 0-2 (Sb3+, Bi3+, Ti4+ - (II топ)) және pH 3-6 (Al3+,
Ga3+, In3+, Fe3+, Cr3+ - (III топ)), гидрофобты диметилхлорсиланаэросил
органокремнеземінің адсорбциялық қабілетін зерттеген. Ацетон молекуласының
гидрофобты бекітілген қабаты органокремнеземді сорбент – гидрофильдегіштің
органикалық қабаты – сорбаттың сулы ерітіндісі жүйесіндегі экстракция-
сорбциялық процеске белсенді қатысатындығы анықталған. Заттың су фазасынан
гидрофильдегіштің сольватты қабатына және одан ары диметилхлорсиланаэросил
бетіне өтуі механизмі, органокремнеземнің қалдықты силанолды топтарының
қатысуымен металл иондарының бейтарап нейтралды гидрокомплекстері
молекулалық хемосорбция үлесінің артықшылығымен сипатталатыны көрсетілген.
[20] жұмыста күріш қауызы және сары өрік дәнегінің сүйегі негізіндегі
карбонильденген сорбенттердің сорбциялық қасиеттері және беттік құрылымы
мен морфологиясы электрондық микроскопия әдісімен зерттелді. Суреттерден
650 оС температурада карбонильденген үлгілерде әртүрлі майда бөлшектердің
түрлері және перделі түзілулердің үлкен мөлшері бақыланды. 600 оС
температурада бұл жұқа үлдірлер қалыңдығы 10 нм, диаметрі 400-500 нм,
ұзындығы 1400 нм болатын бір қабырғалы көміртекті талшықтарға айнала
бастайды. Суды ауыр металл иондарынан тазартуда әртүрлі температурада
карбонильденген сорбенттер қолданылады. Мыс пен кадмий, қорғасын иондарын
сорбциялау дәрежесінің сорбциялану уақытына және карбонильдеу
температурасына тәуелділігі статикалық жағдайда зерттелді. Мыс иондарының
сорбциясы 600 оС-де және одан жоғары температурада карбондалған үлгі үшін
бастапқы 5 минуттың өзінде 96-99 % құрайды. Қорғасын ионының сорбциясы 97
%, ал фосфорланған күріш қауызында қорғасын иондарының сорбциясы 78-88 %
болуы сорбция дәрежесінің жоғары екендігін көрсетеді. Бұның себебі,
карбонильденген үлгілердің меншікті беттік ауданының жоғарылығымен,
кеуектілігімен және беттік қабатындағы функционалды топтардың болуымен
түсіндіріледі.
Органикалық және бейорганикалық қоспалары бар өндірістік ағын суларды
тазартуда активтелген көмір қолдану эффективті әдістердің бірі болып
табылады [21]. Механикалық, физика-химиялық, биологиялық және адсорбциялық
тазарту әдістерін біріктіретін бұл әдіс ағын суларды комплексті және терең
тазалау үшін қолданылады. Бұл әдістің тағы бір артықшылығы - заттарды
көпкомпонентті қоспалардан сорбциялау қабілеттілігі. Көмір сорбенттер
гидрофильді және олардың негізінде алынған адсорбенттер ағын суларды зиянды
қоспалардан тазарту кезінде біртіндеп бұзылады. Сондықтан ағын сулардағы
көмірдің ірі және ұсақ дисперсті бөлшектерін тұндыру қажет.
Өзен суларында әдетте көптеген минералды бөлшектер кездеседі. Бұл
бөлшектер басқа да коллоидты бөлшектер сияқты электр зарядына ие. Өзен
суларының құрамында электролиттердің көп мөлшері бар көл немесе теңіз
суларымен, араласуы нәтижесінде бөлшектер беріктігін жоғалтады, бір-біріне
жабысып агрегат түрінде тұнады. Олар ионалмасу немесе сорбциялық
процестерге қабілетті болады. Жоғары дисперсті саздар мен топырақ
коллоидтық жүйелердің күрделі түрлерінің бірі, сонымен қатар әртүрлі
иондарды, соның ішінде, ауыр металдарды сіңіруге қабілетті. Су құрамынан
еріген затты бөліп алудың негізгі процестері тұндыру, сорбция, коагуляция
болып табылады.
Ағын сулардың су қоймаларында гидрологиялық және гидрохимиялық режимдер
сілтілік ортаның пайда болуына алып келеді, ал оттекпен жақсырақ
араластыру және қанықтыру судың тотықтыру қасиеттерін көтереді. Осы
жағдайда жыл бойына марганец гидролизденген қиын еритін пішінде және
оксидті күйде болады [22]. рН=8,0 болғанда сорбциялау процестерінің рөлі
артады, бұл еріген марганецтің минералды сорбенттерге жұтылуына мүмкіндік
жасайды. Марганецтің сіңірілуі ең алдымен рН мәніне тәуелді. [23] жұмыста
сорбентпен стандартты марганец сульфаты мен хлоридінің жанасуынан кейін
марганец ионының құрамы төмендейтіні анықталған. Сорбент әр түрлі дәрежеде
және жылдамдықта сорбат иондарын сіңіреді. Оның мөлшері сорбент табиғатына,
ерітіндідегі катиондар мен аниондар концентрациясына, марганец иондарының
бастапқы концентрациясына тәуелді болады. Зерттелген сорбенттер, химиялық
таза заттар, табиғи минералдар цеолиттер және силикагельдер 50-ден 500
мкгл концентрацияға дейін Mn2+ иондарын сіңіруге қабілетті. Сорбция және
ионалмасу процестерінің жүруінен су қоймаларында Mn2+ иондарынан өздігінен
тазаруы жүреді. Mn2+-тің 50-500 мкгл концентрациясында кальций және магний
карбонаттарының, кальций сульфаты және алюминий гидроксиді әсерімен
сульфатты типтегі су массалары ШЖҚ-сы [24] 50-95 %-ға дейін бір ай ішінде
тазарады. Ал, темір гидроксиді есебінен тазару 12-98 %-ға бір айдан кейін
жетеді. Магний силикаты, силикагель және кальций ортофосфаты есебінен 48-
100 %, 28-100 %, және 48-88 %-ды 15 тәуліктен кейін көрсетеді. Сонымен,
аталған сорбенттер статикалық жағдайда құрамында ауыр металдары бар (4,20
мкгкг Cu, 1,30 мкгкг Zn, 85 мкгкг Cd) ағын сулардан бір айдың ішінде
орта шамамен 90 % Cd, 86 % Zn және 78 % Cu металдарының иондарын сіңіреді
[23].
Өндірістік кәсіпорындардың ағын суларын тазартудың мембраналық
процестері ағын суларын тазартудың дәстүрлі әдістерімен салыстырғанда
бірқатар артықшылықтарға ие. Бұл процестерге орай бір уақытта суды дайындау
және тұйықталған су айналымы болатын технологиялық процестерді жасау және
бағалы компоненттерді бөліп алу мәселелері шешіледі. Кері осмостық
мембраналардың сорбциялық қабілеттілігінің есептік тәуелділіктері және
тәжірибелік мәліметтері темір, мырыш және натрий сульфаттарының сулы
ерітінділерінде алынған және анализденген [25].
Химия өндірісінің өнімдерін контейнерлермен тасымалдаудың жылдам дамуының
салдарынан қолданылған ыдыстарда қалып қоятын химиялық қосылыстардың
қалдықтарынан тазарту қажеттілігі туындап отыр. Тасымалдаудың халықаралық
ережелеріне сәйкес ластанған ыдыстарды тазартып, кептіріп және
иіссіздендіруден кейін ғана қайта қолдануға болады. Ыдыстарды шаюдан кейін
пайда болатын ағын суларының құрамында өте улы және қиын жойылатын
органикалық ластағыштар болады. Химиялық қолданылған оттектің мөлшері 5000-
нан 10000 мг∙л-1 дейін құрайды. Егер бұл ағын суларын тазартпайтын болсақ,
қоршаған ортаның ластануы ықтимал. [26] жұмыста катализдік ылғал тотығу
әдісі әр түрлі улы қосылыстармен ластанған химиялық ыдыстарды шаюдан кейін
алынған ағын суларын тазарту үшін қолданылған. Құрамында активті
компоненттің орнына активтелген көмірге Cu2+ иондары енгізілген гетерогенді
катализатор ұсынылған. Құрамында мысы бар катализатордың эффективтілігіне
Cu2+ концентрациясының, температураның және қыздыру ұзақтығының әсері
зерттелген. Құрамына сіңіру әдісімен 6 % Cu2+ енгізілген, 573 К
температурада 3 сағат бойы қыздырылған катализатор үшін оптималды нәтижелер
алынған. Мыс катализаторын церий көмегімен промотирлеуді зерттеу –
промотирдің оптимальді мөлшері 6 % болатындығын көрсетті. Мыс және
мыс–церийлі катализаторлар термиялық анализ, сканерлеуші электронды
микроскопия және ұнтақты рентгенография әдістерімен сипатталған және
церийдің шайылуға тұрақтылығы зерттелген. Церийді енгізу активтілікті және
катализатордың жұмыс жасау тұрақтылығын арттырады, сонымен қатар оның
бетінен шайылған Cu2+ иондарының концентрациясын 15 мг∙л-1 дейін
төмендетеді. Бұл кезде химиялық пайдаланылған оттек мөлшерімен бағаланатын
тазарту көрсеткіші 89,7 - ден 94,8 % дейін өскен [26].
Жоғары сорбциялық қасиеттері бар көміртекті наноматериалдарды (КНМ)
ағын суларды тазартуда қолдануға болады. КНМ-дың басқа сорбенттерден
артықшылығы кинетикасы жылдам және рН-тың кең диапазонында жұмыс істеуге
мүмкіндік береді. Қазіргі уақытта аталған материалдарды қолданып суды
полициклды ароматты көмірсутектерден және нафталиннен тазарту мүмкіндігі
зерттелген. КНМ-ды функционализациялау нақты микроластағыштарды жоюға
мүмкіндік береді. Сонымен қатар, бейорганикалық қосылыстарды және ауыр
металл иондарын (кадмий, қорғасын) эффективті сорбциялауға қол жеткізуге
болады. КНМ гибридті керамикалық сүзгілерде суды тазарту үшін қолданылады
[27].

Сулы ортадан ауыр металл иондарын бөлу үшін қолданылатын тиімді
биосорбенттер: өсімдік және жануар текті, сонымен қатар агроөндіріс
комплексі арзан және қол жетімді болып келеді. Соңғы кездері әр түрлі
өсімдік текті биополимерлі материалдарға, мысалы, қыша, зығыр, соялы қалдық
және кератин жүніне аса қызығушылық туындап отыр [28].
Сулы ортадан табиғи материалдар ауыр металл иондарын әр түрлі дәрежеде
(50-90 %) сорбциялайды. Ол сулы фаза мен сорбциялаушы материалдардың
қасиеттеріне (химиялық құрамы, функционалды топтардың саны, дисперстену
дәрежесі, меншікті бет пен кеуектігі) тәуелді. Сулы ерітінділерден ауыр
металл иондарын биополимерлі сорбенттермен сорбциялау заңдылықтарын зерттеу
үшін және процесс механизмін анықтау үшін міндетті түрде сорбент пен сулы
ортаның физика-химиялық қасиеттерін, металл табиғатын, ортаның рН-ы мен
құрамын, температурасын білу керек. [29] жұмыста ақуызды сорбенттің Cu2+,
Fe2+, Ni2+, Cd2+, Zn2+ иондарына қатысты тепе-теңдік–кинетикалық қасиеттері
зерттелген. Металдың сорбциялануына олардың құрамы мен орта рН-ы әсер
ететіні анықталды. Металл сульфаттарының сулы ерітіндісі – ақуызды сорбент
жүйесіндегі Cu2+, Fe2+, Ni2+, Cd2+, Zn2+ иондарының сорбциясының
кинетикасын зерттеу кезінде тепе-теңдікке жету уақыты (4 сағ.) анықталды.
Ол сутектік байланыстардың қатысуымен берік полипептидтік тізбектің және
ковалентті дисульфидті көпірлердің -S-S- әсерінен кератин жүнінің
құрылымының тұрақтануы нәтижесінде болатын ісінуге байлынысты.

3. Полимерлі композициялық материалдар
1.3.1 Полимерлік нанокомпозиттер

Полимерлік нанокомозиттер – полимерлердің кемінде бір наномерлі
диапазоны бар бөлшектермен толтырылған, композициялық материалдардың класы.
Мұндай масштабқа қай мөлшерлердің ие болуына байланысты толтырғыштарды үш
түрге бөлеміз :
1) егер барлық үш өлшем де нанометр мөлшерінде болса, онда бұл ноль –
өлшемді нанобөлшек болғаны. Ноль – өлшемді нанобөлшектерге жартылай
өткізгішті нанокластерлерді де жатқызуға болады.
2) егер де толықтырғыштың тек екі өлшемі ғана нанометрлі масштабқа ие
болып, ал үшіншісі айтарлықтай үлкен болса, онда әңгіме нанотүтіктер туралы
болғаны. Олар материалға беріктілік беру үшін кеңінен қолданылады.
3) үшінші типті толықтырғыштар қатары тек бір өлшемінің нанометрлі
деңгейінің болуымен ерекшеленеді. Бұл жағдайда толқтырғыш қалыңдығы бірден
бірнеше нанометрге дейін, ал ұзындығы жүздеген немесе мыңдаған нанометрге
дейін жететін қабат болып табылады. Үшінші типті толықтырғыш қолданылатын
нанокомпозиттердің топтамасын – полимерлі-қатпарлы нанокомпозиттер деп
атайды. Бұл материалдар көбінесе полимер тізбектерінің негізі кристалының
қабатаралық кеңістігіне интеркаляциялау арқылы алынады. Полимерлерге
толықтырғыш ретінде көптеген синтетикалық және табиғи қабыршықты
толықтырғыштар бар [30].
Типті композиттермен салыстырғанда нанокомпозитті жүйелерде қабатты
силикаттын бірнеше массалық пайыздары болады. Олар полимерлі матрицада
дұрыс таралып, полимер – толықтырғыш әрекеттесуі үшін жоғары бет аймағын
жасайды. Полимерлі матрица мен қабатты силикат (модифицирленген немесе
модифицирленбеген) арасында әрекеттесу күшіне, дайындау әдістеріне тәуелді
композициялардың төрт негізгі типі алынуы мүмкін: жай композиттер,
интеркалирленген нанокомпозиттер, флокулирленген нанокомпозиттер және
эксофолирленген нанокомпозиттер.
Жай композиттер полимер мен қабатты силикат бір бірімен сәйкес келмеген
жағдайда түзіледі, бұл кезде беттік энергия ылғалдануға жеткіліксіз болып,
сәйкесінше полимер қабат галереялары арқылы өтпейді. Полимер мен саз
арасындағы байланыс практика жүзінде түзілмейді, ал егер түзілетін болса да
ол өте әлсіз болады; осыған орай саз тек аз ғана механикалық күшті
қамтамассыз етеді.
Интеркаляцияланған нанокомпозиттерде полимерлі тізбектер саздың қабатты
құрылымына дистанциясы бірнеше нанометр болатын дистанциямен енеді. Бұл
процесс кристаллографиялық жиілікпен жүреді және полимердің қабатты
құрылымға қатынасына тәуелді болмайды.
Флокуляцияланған нанокомпозиттерде біршама дәрежеге дейін
интеркаляцияланған және жиылған қабаттардың флокуляциясы, қабатты
силикаттың гидроксилденген шет-шеткі әрекеттесулеріне орай интеркалирленген
және жиылған қабаттардың флокуляциясы орын алады.
Эксофолиацияланған нанокомпозиттерде саз қабаттары полимерлі
тізбектердің үлкен мөлшерімен бөлініп, полимерлі матрицада кездейсоқ түрде
таралған және бағытталған, бұл жағдай өз алдына нанокомпозиттер
қасиеттерінің жақсаруының алдын алады.
Қабатты силикаттардың әр түрі, соның ішінде табиғи және синтетикалық
саздар және полимерлік матрица негізіндегі нанокомпозиттер ... жалғасы
Ұқсас жұмыстар
Шунгиттердің сорбциялық қасиеттерін зерттеу
Азықтың минералды умен ластануының алдын алу шаралары
Қазақстандағы минералды тыңайтқыштар өндірісін дамыту
Минералды және органикалық тыңайтқыштар
Минералды сулар
Минералды тыңайтқыштар және оларды қолдану
Минералды заттар
Минералды тыңайтқыштарды пайдалану мөлшері
Адам тағамының құрамы. органикалық және минералды компоненттер
Несептің физикалық және химиялық қасиетін анықтау
Пәндер

Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор №1 болып табылады.

Байланыс

Qazaqstan
Phone: 777 614 50 20
WhatsApp: 777 614 50 20
Email: info@stud.kz
Көмек / Помощь
Арайлым
Біз міндетті түрде жауап береміз!
Мы обязательно ответим!
Жіберу / Отправить

Рахмет!
Хабарлама жіберілді. / Сообщение отправлено.

Email: info@stud.kz

Phone: 777 614 50 20
Жабу / Закрыть

Көмек / Помощь