ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Адсорбционные процессы, включающие в себя как процессы чисто включающий в себя физические, так и процессы, ведущие к образованию новых химических веществ весьма разнообразны. К ним относятся и процессы ионообменной хроматографии, протекающие между ионитом и растворами электролита.

Благодаря своей универсальность и гибкости эти процессы нашли широкое применение в аналитической химии, пищевой и гидрометаллургической промышленности, в теплоэнергетике, водоподготовке и во многих других областях науки и техники, и в настоящее время вытесняют из производственной практики другие методы                          сорбции  [1-3]. Несмотря на большой ассортимент промышленных ионитов, большинство из них, особенно, поликонденсационного типа отличаются такими низкими показателями, как низкая скорость сорбции, малая устойчивость к термическим, химическим воздействиям и др. Это ограничивает возможности и сферы их применения [4,5].

Нами получен новый монофункциональный сульфокатионит на основе взаимодействия стирола с доступным и дешевым отходом сельскохозяйственной и хлопкоочистительной промышленности.

 SHAPE  * MERGEFORMAT

После сульфирования стирольно-фурфурольного полимера, полученный катионит переводили в Н-форму и определяли его основные физико-химические и сорбционные свойства. Для установления функциональности и степени их диссоциации была снята кривая потенциометрического титрования (рис.1), которую снимали методом отдельных навесок катионита в Н-форме, путем контактирования раствора хлористого натрия и едкого натрия (С_исх=0.1N раствор) по методике [8].

Рис.1. Кривая потенциометрического титрования.

По достижении равновесия через 48 часов определяли рН раствора на              рН-метре «рН-340». Из рис.1 видно, что кривая потенциометрического титрования характеризует катионит как монофункциональный диссоциирующий в нейтральной, слабо- и сильнощелочной средах.

Кажущаяся константа диссоциации (рК_н) ионогенных групп катионита, найденная из кривой титрования по методике [8] равна                        рК_н=1.8–2.2. Значение рК_н кажущейся константы диссоциации также свидетельствует, что полученный катионит относится к группе сильнокислотных ионитов.

Присутствие SO₃H-групп в структуре полученного катионита подтверждают ИК-спектры поглощения сульфированного полимера. Так SO₃H-группы в спектре сульфированного полимера характеризуются полосой поглощения в области 1200 см^-1, что согласуется с литературными данными [9] Исследование сорбционной способности сульфокатионита к ионам кальция, магния, меди, никеля проводили из 0.1N растворов СаСl₂, MgCl₂, CuSO₄ и NiSO₄. Поглощение кальция и магния определяли трилонометрически, меди йодометрически, никеля фотоколориметри-чески [10,11]. Согласно литературным данным, полимеры и ионообменники, полученные на основе производных фурана отличаются повышенной термо-химостойкостью и механической прочностью [5,6]. Основные свойства полученного сульфокатионита представлены в таблице 1.

Как известно во многих регионах нашей республики используемая в быту и на производстве вода имеет высокую жесткость, которая иногда доходит до 12 мг-экв/л вместо получаемого в соответствии с ГОСТ  2874-82 «Питьевая вода» –  2.5–7 мг-экв/л.

Таблица 1

Основные физико-химические показатели полученного сульфокатионита

Из данных таблицы 1 видно, что испытуемый катионит обладает достаточно высокими показателями величины обменной емкости по ионам кальция и магния.

В качестве объекта  исследования нами была использована артезианская вода Шурчинского района Сурхандарьинской области, которая имеет жесткость 12.2 мг-экв/л. Катионитов испытывали в  Н- и Na-формах.

1 гр. катионита заливали 200 мл исследуемой воды. Через 24 часа воду отделяли от катионита и определяли ее жесткость трилонометрическим методом в присутствии индикатора хромоген черный. При этом жесткость воды в Н-форме составила 4.5 мг-экв/л, а в Na-форме 2.2 мг-экв/л.  

Кроме этого нами были проведены исследования по умягчению водопроводной воды имеющий жесткость 2.5 мг-экв/л. После контакта в течение 6 часов водопроводной воды с катионитом жесткость ее соответствовала при использовании катионита в:

Н-форме – 0.8 мг-экв/л;

Na-форме – 0.4 мг-экв/л.

Результаты полученных исследований свидетельствует о перспективности работы с испытуемым сульфокатионитом.

INTRODUCTION

RIGIDITY of WATER

Scum and adjournment of salts on home appliances (for example, in teapots), film on tea etc. - all this parameters of rigid water. Use of such water for the economic purposes causes a number of inconveniences. For example, the charge of a soap is increased at washing, slowly boil soft meat and vegetables, service life of home appliances decreases. Interrelation of rigidity of water and education of stones in kidneys now is known.

The rigidity of drinking water under the working standards should be not higher              7 mg-ecv/g, and only in the special cases it is supposed up to 10 mg-ecv/g. For the industrial purposes use of rigid water is inadmissible.

The general rigidity of water is a set of properties caused by the contents in it ions of magnesium and calcium.

Hard water must be soften before  use.

The first way – reagent method  i.e., addition slaked to exhaust and soda Na2CO3 (a limy way), addition of polyphosphates.

The second way - application of cationits , i.e., synthetic ion-exchange pitches (filtering).

Ion-exchange pitches

These are substances capable to an ionic exchange at contact to solutions of electrolits. Ionic-exchange clearing allows to take and utilize a wide spectrum of polluting substances: heavy metals, chrom, nitrates and nitrites, cyanic connections, radioactive substances, and also умягчает and unironing water. Thus the high degree of clearing (up to a level of maximum concentration limit) is reached. Except for that ionits are used for unsalting waters during water-preparation. Inorganic and organic ionits can be natural (for example: zeolites, cellulose, peat, wood) and synthetic (silica gel and the most important ion-exchange pitches).  Depending on a degree dissociation of  ion-exchange pitches can be strong and weak. Depending on a sort of ions which are connected to active groups of ionits, distinguish the following its form: for cationits - the hydrogen form (H-form) and the salt form, when active groups are connected to ions of metals (for example, Na-form, NH₄-form), for anionits OH-form, Cl-form, etc. Ability of ionits to a full exchange is characterized by exchange capacity which is equal to number of its active groups participating in an exchange. For the quantitative characteristic of ion-exchange properties of ionits usually define their dynamic and sometimes full (general) exchange capacity (static). Main requirements to ionits, used for water treating: high exchange capacity, high speed of an ionic exchange, sufficient stability in relation to acids, alkalis, oxidizers and reducers, insolubility in water, organic solvents and solutions of electrolits and limited swelling capacity. In water-preparation in a conditions of life are frequently used high-acid cationits domestic and import manufacturers mainly for softening and iron removal of waters. An example: the structure of cationits can be expressed formula Na₂R, where Na⁺ - rather mobile cation. If to pass hard water through layers of cationits ions of sodium exchange on ions of calcium and magnesium:

Ca ^{2 +} + Na₂R = 2Na ⁺ + CaR

Mg ^{2 +} + Na₂R = 2Na ⁺ + MgR

Thus ions Ca²⁺ and Mg²⁺ pass from a solution to cationit, and ions Na⁺-from  cationit in a solution, and rigidity is eliminated. After pauperization of cationit ions of Na⁺ cationits usually recycle. Them maintain in solution NaCl where there is a return replacement - ions Na⁺ pass in cationit, and ions Ca²⁺ and Mg²⁺ - in a solution:

CaR + 2Na⁺ = Na₂R + Ca ²⁺

MgR + 2Na ⁺ = Na₂R + Mg ²⁺

 After that regenerated cationit can be used for mitigation of new portions of hard water. The degree of regeneration is influenced with type of ionits, structure of the sated layer, the nature, concentration and a solution of recycling substance, temperature, time of contact and the charge of reagents. Restoration of exchange capacity at regeneration usually makes 60 - 100 %.

Kinds of rigidity

General rigidity. It is defined by total concentration of ions of calcium and magnesium. Represents the sum of carbonate (time) and uncarbonate (constant) rigidity.

Carbonate rigidity. It is caused by presence in water of hydrocarbonates and carbonates (at рН> 8.3) calcium and magnesium. The given type of rigidity almost completely is eliminated at boiling waters and consequently refers to as time rigidity. At heating water hydrocarbonates break up with formation of a coal acid and settling out of a carbonate of calcium and oxyhydroxide of magnesium. Uncarbonate rigidity. It is caused by presence calcium and magnesian salts of strong acids (the chamois, nitric, hydrochloric) and at boiling it is not eliminated (constant rigidity).