Ионалмастырғыш және оған туыстас полимер материалдар өндіру технологиясы, қасиеттері және қолданылуы

ИОНАЛМАСТЫРҒЫШ ШАЙЫРЛАР
Жылжымайтын фаза
Қолданылған әдебиеттер

Ионалмастырғыш шайырлар – ерітіндінің иондарымен алмасу реакцияларына түсетін, ионды функционалдық тобы бар ерімейтін жоғары молекулалы қосылыстар. Иониттердің кейбір топтары кешен түзуші, тотығу- тотықсыздану, сонымен қоса қосылыстардың физикалық сорбциясы сынды реакцияларға түседі. Ионалмастырғыш шайырларды судың кермектілігін жою үшін қолданады. Судың кермектілігі Mg және Ca катиондарының кӛп мӛлшерде болуымен байланысты. Мұндай суға жұмсартқыштар ионалмастырғыш шайырлар немесе иониттер деп аталатын арнайы материалдардан ӛтетін ионалмастырушы реакциялардың тізбегі арқылы әсер етеді. Ионит қабаттарынан өткен Ca2+ мен Mg2+ иондары кермек суда натрий ионына алмасады. Ионалмастырғыш шайыр Na қанығу күйінде болады, яғни, натрий иондарын химиялық байланыстар арқылы сыртқы бетте ұстап тұрады: 2R-Na + Ca2+ ↔ R2-Ca + 2Na+ 2R-Na + Mg2+ ↔ R2-Mg + 2Na+ Жұмсартқыштан шыққан кермек су жұмсақ болады, яғни, Ca2+ мен Mg2+ иондары азаяды. Ионалмастырғыш шайырларды кӛп пайдаланған кезде олардың ион алмастырғыш қасиетін жоғалтады, ӛйткені шайыр кермектілікке жауапты иондарымен қанығады. Шайырды қайта қалпына келтіру үшін NaCl қаныққан тұзын ионит қабаты арқылы ӛткенде кермектіліктің иондарын натрийдің иондарына алмастыратындай регенерациялау қажет. Сызбаретінде алдында кӛрсетілген реакциялар кері бағытта жүреді, яғни оң жақтан сол жаққа. Кермектілік иондарының концентраттары жұмсартқыштан дренажды ағын арқылы кӛбінесе 200 литрден алынып тасталынады. Регенерациядан кейін жұмсартқыш қайта қолдануға дайын болады.
Қазақстанның мұнай өңдеу өнеркәсібінің жетіліуі мен дамуы жаңа отандық ионалмастырғыш материалдарды қолдануды талап етеді, ал осы ионалмастырғыш полимерлер жоғары физика-химиялық және сорбциялық сипаттамаларға ғана ие болып қоймай, олар ретті құрылысқа да ие болу қажет. Осы проблеманы шешудің бірден бір табысты жолы жаңа полиэлектролиттерді синтездеу және олардың негізінде мұнай химия өндірісінен шыққан ағызынды судағы фенол мен органикалық иондарын және әртүрлі металл иондарын бөлудің технологиясын табу болып табылады. Қазіргі таңда мұнай фракциясының ауыр қалдықтары – гудрон негізінен қазандық отын алуға және мұнайлы битум мен электродонырлы кокс өндірісі үшін шикізат ретінде қолданылады. Алайда, ауыр мұнай қалдықтарын бағалы көмірсутектік шикізат ретінде қолданудың әлеуетті мүмкіндіктері осы уақытқа дейін әлі толығымен зертелмеген.

1. Вредные химические вещества. Неорганические соединения V-VIII групп: Справ. изд./А.Л. Бандман, Н.В. Волкова. Л., Химия, 1989 ж. 592 б.
2. Л.А. Аликбаева, Т.Д. Дегтярева и др. Вредные вещества в окружающей среде. Элементы V– VIII групп периодической системы и их неорганические соединения. НПО "Профессионал", 2006 ж. 452 б.
3. Беляков Н.А., Королькова С.В. Адсорбенты: Каталог-справочник. СПб.: СПб МАПО, 1997 ж. 80 б.
4. Шадерман Ф.И. Природные цеолиты в технологиях водоподготовки и очистки сточных вод/ Лаб. и технолог. исслед. минер. сырья. М., 1998. 18 б

Пән: Өнеркәсіп, Өндіріс
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 7 бет
Таңдаулыға:

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ
СЕМЕЙ қаласының ШӘКӘРІМ атындағы МЕМЛЕКЕТТІК УНИВЕРСИТЕТІ

мөж

Ионалмастырғыш және оған туыстас полимер материалдар өндіру технологиясы, қасиеттері және қолданылуы

Орындаған: Слямова М.М.
Тексерген: Мұсабаева Б.Х.

СЕМЕЙ
2015
ИОНАЛМАСТЫРҒЫШ ШАЙЫРЛАР
Ионалмастырғыш шайырлар - ерітіндінің иондарымен алмасу реакцияларына түсетін, ионды функционалдық тобы бар ерімейтін жоғары молекулалы қосылыстар. Иониттердің кейбір топтары кешен түзуші, тотығу- тотықсыздану, сонымен қоса қосылыстардың физикалық сорбциясы сынды реакцияларға түседі. Ионалмастырғыш шайырларды судың кермектілігін жою үшін қолданады. Судың кермектілігі Mg және Ca катиондарының кӛп мӛлшерде болуымен байланысты. Мұндай суға жұмсартқыштар ионалмастырғыш шайырлар немесе иониттер деп аталатын арнайы материалдардан ӛтетін ионалмастырушы реакциялардың тізбегі арқылы әсер етеді. Ионит қабаттарынан өткен Ca2+ мен Mg2+ иондары кермек суда натрий ионына алмасады. Ионалмастырғыш шайыр Na қанығу күйінде болады, яғни, натрий иондарын химиялық байланыстар арқылы сыртқы бетте ұстап тұрады: 2R-Na + Ca2+ -- R2-Ca + 2Na+ 2R-Na + Mg2+ -- R2-Mg + 2Na+ Жұмсартқыштан шыққан кермек су жұмсақ болады, яғни, Ca2+ мен Mg2+ иондары азаяды. Ионалмастырғыш шайырларды кӛп пайдаланған кезде олардың ион алмастырғыш қасиетін жоғалтады, ӛйткені шайыр кермектілікке жауапты иондарымен қанығады. Шайырды қайта қалпына келтіру үшін NaCl қаныққан тұзын ионит қабаты арқылы ӛткенде кермектіліктің иондарын натрийдің иондарына алмастыратындай регенерациялау қажет. Сызбаретінде алдында кӛрсетілген реакциялар кері бағытта жүреді, яғни оң жақтан сол жаққа. Кермектілік иондарының концентраттары жұмсартқыштан дренажды ағын арқылы кӛбінесе 200 литрден алынып тасталынады. Регенерациядан кейін жұмсартқыш қайта қолдануға дайын болады.
Қазақстанның мұнай өңдеу өнеркәсібінің жетіліуі мен дамуы жаңа отандық ионалмастырғыш материалдарды қолдануды талап етеді, ал осы ионалмастырғыш полимерлер жоғары физика-химиялық және сорбциялық сипаттамаларға ғана ие болып қоймай, олар ретті құрылысқа да ие болу қажет. Осы проблеманы шешудің бірден бір табысты жолы жаңа полиэлектролиттерді синтездеу және олардың негізінде мұнай химия өндірісінен шыққан ағызынды судағы фенол мен органикалық иондарын және әртүрлі металл иондарын бөлудің технологиясын табу болып табылады. Қазіргі таңда мұнай фракциясының ауыр қалдықтары - гудрон негізінен қазандық отын алуға және мұнайлы битум мен электродонырлы кокс өндірісі үшін шикізат ретінде қолданылады. Алайда, ауыр мұнай қалдықтарын бағалы көмірсутектік шикізат ретінде қолданудың әлеуетті мүмкіндіктері осы уақытқа дейін әлі толығымен зертелмеген. Сондықтан мұнай қалдығы гудронды қолдану арқылы термиялық тұрақты катионит өндіру Қазақстан Республикасының мұнай химиясын дамыту үшін қойылған тапсырмаларды шешудің жаңа перспективті бағыты болып саналады. Осы жұмыста жасалынған және ұсынылған әдіс сульфоқышқылдық катитиониттер өндірісіндегі маңызы өте жоғары сонымен бірге ауыр металлдарды сулы ортадан бөліп алуда және оларды су тазалау технологиясында кеңінен қолдану мүмкіншіліктерін береді. Сөйтіп, ион алмастырғыш материалдарды мұнайдың ауыр қалдықтары негізінде синтездеудің жаңа әдістері жасалды, осы әдістер өндірілген иониттерді қолданып мұнай өңдеу өндірісіндегі ағызынды сулар мен фенолды тазалауда өте тиімді мүмкіндіктер береді.
Ионалмасу хромагографиясы сұйықтық хроматографияның бір түрі болгандықтан, сұйық бағаналы хроматография түрлерінен айырмашылығы шамалы. Бұл - иондарды алмастырғыштар деп аталатынсорбенттерде иондар қоспасын бөлудің сорбциялы динамикалық әдісі. Ол ионалмастырғыштар құрамына енетін иондарды ерітіндідегі иондарды стехиометрлік қайтымды ауыстыруға негізделгені. Бұл құбылыс ертеректен белгілі болғанымен, ол тек иониттер деп аталатын, синтетикалық ион алмастырғыштар - ион алмастырушы шайырлар жасалған соң ғана дами бастайды. Әуелде табиғи ионалмастырғыш ретінде амин қышқылдарын пайдалану иондарды нақтылы бөлуге мүмкіндік бермеді және олар химиялық тұрғыдан алғанда тұрақсыз болды. Синтезделінген ионалмастырғыштардың сыйымдылығы мен қайта өңделуі жағынан едәуір қасиетке ие, олар қышқылдар мен негіздердің әсеріне тұрақты, тотықтырғыштар мен тотықсыздандырғыштардың қатынасуынан бүлінбейді. Әдетте ионалмастырғыштар жоғарғы полимерлік материал болып табылады. Шайырдың қышқылдық не негіздік сипатын анықтайтын түрлі функционалды топтары бар көлденеңінен тігілген полистирол бұған мысал бола алады. Иондардың алмасуын тепе-теңдікпен көрсетуге болады: Ар + Bu - An + Bp мұндағы р жоне u индекстері еріткіштер мен ионалмастырғыш фазаларына қатынасты. Ионалмасу хроматографиясындағы бөлу, талданатын иондардың ионалмастырғышқа бекітілген кері иондарға қатысты айырмашылығына негізделген. Ионалмастырғышқа бекілген ионды кейде тұрақтандырылған деп те атайды. Алмасатын иондар кері иондар деп аталатын бекітілген зарядты теңестіреді. Ион алмасуға қатынасатындар қозғалысты фазалар кұрамына жатады. Хроматография кезінде бағанаға сынамамен енгізілген анықталынатын ион A (27.31) теңдеуге сәйкес құрамында В ионы бар шаймалықтың үздіксіз қозғалысында қозғалысты кері В ионмен алмасады. Мұндайда тепе-теңдік А ионыныңдесорбциясына қарай ығысады, яғни ол ерітіндіден келетін В ионымен алмасады да ионит қайтадан әуелгі күйіне келеді. Бұл кезде сынама бағана бойынша ілгері жылжып, алмасу аймағына жетеді де, қайтадан алмасу құбылысы қайталанады. Мұнда хроматографияның басқа түріндегідей сорбция-десорбция кұбылысы сан рет қайталанады. Бекітілген иондарға кері таңбадағы ынтықтығы кіші иондардың аймағынан қалыңқырап отырады. Бұл әуелгі күй қалыптасқанша жүреді.
Жылжымайтын фаза. Ион алмасуға қабілетті кейбір минерал материалдарды атауға болады: цеолиттер (анальцит, фозажит, стильбит), балшықталынған (каолинит, монтмориллионит, силикаттар,жапырақ тастар), алюминий мен церкониге негізделген бейорганикалық қосылыстар, арнайы сульфирленіп әзірленген көмір. Бұлардың қолданылуы шектеулі де синтетикалық полимерлі ион алмастырғыштар кеңінен колданылады. Олар екі бөліктен тұратын сияқты: біріншісі - негізгі каңқа (орын тепкен ол ион алмасуға қатынаспайды), екіншісі - оған тиісті қасиеті бар және белгілі құрылымдық топтармен байланысқан ионогенді топ. Әр түрлі қатынаста дивинилбензол мен полистиролдың сополимерін қалып, ұя ретінде пайдаланады. Мұндағы дивинил бензол, өзіндегі байланыстарымен иолистирол тізбегін көлденеңінен көктеп, тігетін сияқты. Сополимер қуысының өлшемін өлшеуге болады. Олардың шамасына құрылым беріктілігі, ісіну қабілеті сияқты қасиеттер тәуелді болады. Тігілу дәрежесі дивинилбензолдың массалық мәнімен өрнектелінеді. Мұндай ен кіші дэреже 4% және ол тұрақсыз, қозғалысты фаза оны жеңіл ыдыратады. Ал 12% болса, онда алмасу қиындайды. Ең тиімді көрсеткіш 8% мұндайда ион күллі көлем бойынша алмасады. Синтетикалық иіайырлардың кемшілігі жоғарғы қысыммен бағананы толгырған кезде ион бөліктерінің ыдырауына әкелетін механикалық беріктілігінің нашарлыгы. Мұны арттыру үшін силикагель түйіршігі шыны ұнтағы сияқты бейтарап га катты ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.