авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 |

Основы ресурсосберегающих технологий получения активированных углеродных волокон, их свойства и применение

-- [ Страница 5 ] --

Данные, представленные на рисунке 4а, б, в, г характеризуют скорость адсорбции анионных комплексов различных металлов АУВц с различной структурой. Адсорбция велась из растворов с исходной концентрацией солей 110-3 моль/л в 0,1 М HCl.

 Кинетика адсорбции-5

Рисунок 4. Кинетика адсорбции a) [PdCl4]2-, б) [PtCl4]2-, в) [PtCl6]2- и г) [AuCl4]-, АУВц и УВц сорбентами.

Полученные данные убедительно свидетельствуют о том, что в общем случае с ростом объема сорбционного пространства и удельной поверхности величина адсорбции хлорокомплексов металлов увеличивается. Характер пористой структуры оказывает заметное влияние на скорость насыщения сорбентов, что особенно заметно при времемни адсорбции до 15 минут. Величина адсорбции ионов Pt микро- / мезопористым сорбентом АУВц-2 несколько выше, чем микропористым АУВц-3, что может быть объяснено наличием в нем пор с меньшим радиусом и их недоступностью для анионов. Следует принять во внимание и возможность блокирования части пор частицами восстановленного в процессе адсорбции металла. Скорость восстановления адсорбции металлов окисленными волокнами во всех случаях ниже скорости адсорбции неокисленными АУВ с аналогичными характеристиками пористой структуры, что может быть связано с отрицательным зарядом их поверхности из-за наличия катионогенных групп. Методами рентгенофотоэлектронной спектроскопии (РФЭС) и электронной микроскопии показано, что на АУВ происходит восстановление анионных комплексов до металлов в нулевой степени окисленности. Восстановление благородных металлов происходит тем быстрее и эффективнее чем выше значение равновесного потенциала в паре ион металла / металл. С другой стороны, чем выше значимость восстановленной адсорбции, тем менее выражено влияние пористой структуры. Характерным примером, подтверждающим этот тезис, является адсорбция на АУВ аниона [AuCl4]-, у которого величина электронного потенциала наиболее высока в ряду Au(III) > Pt(II)/Pt(IV) > Pd(II). При адсорбции ионов золота максимальная сорбция практически не зависит от структуры углеродных сорбентов.

В случае адсорбции ионов Pd карбонизованным УВц-1 и графитированным УВц-2 впервые установлено наличие латентного периода сорбции, что может быть объяснено, с одной стороны, накоплением окисленных форм углерода (фенольные, лактонные, эфирные группы) в структуре сорбентов, которые являются центрами окислительно-восстановительного взаимодействия с ионами Pd и вскрытием пористой структуры УВ при их окислении, с другой стороны.

Аналогичные данные, характеризующие влияние пористой структуры и степени окисления АУВ на величину адсорбции получены и при извлечении из растворов сульфокомплексов PdSO4 : H2O.

Существенное влияние на адсорбцию ионов благородных металлов оказывает их начальная концентрация в растворе. При адсорбции из растворов с концентрацией 110-2 моль/л наиболее полно извлекаются (восстанавливаются) ионы Pd(II) из сульфатных растворов (2,75 ммоль/г), адсорбция хлорокомплексов снижается в ряду Au(III) > Pt(II) Pd(II) > Pt(IV) составляя соответственно 2,10; 2,20; 1,15; 0,60 ммоль/г. Величина адсорбции металлов на АУВц-2 из концентрированных растворов тем выше, чем выше окислительно-восстановительный потенциал системы АУВ/ион металла.

Величина адсорбции хлоркомплексов благородных металлов зависит и от концентрации HCl в растворах. Увеличение содержания HCl от 1 до 5 моль/л снижает адсорбцию ионов Pd(II) на 70% и Pt(II) на 30%. Адсорбция хлоркомплексов золота и Pt (IV) мало чувствительна к изменению концентрации HCl. В 5M HCl сорбция снижается всего на 5-7%. Зависимость сорбции металлов от концентрации HCl в растворах, возможность десорбции ионов Pd(II) и Pt(II) с АУВ соляной кислотой позволяет предположить, что часть ионов металлов закрепляется в фазе сорбента благодаря ионному обмену, а не только в силу восстановительной адсорбции. С целью определения сорбированных форм металлов проведены исследования методом РФЭС.На поверхности волокон (100 ) после сорбции [AuCl]- золото обнаружено только в форме Au0. Pt(IV) закрепляется в фазе сорбента в виде Pt0 и Pt(II).Наиболее разнообразные формы соединений металла присутствуют в АУВ после сорбции палладия [PdCl4]2-, Pd0, [Pd(H2O)2Cl2]0, [Pd(H2O)Cl3]-. При увеличении времени и температуры адсорбции в случае Pt и Pd- количество Pt0, Pd0 в АУВ увеличиваются, возрастает содержание кислородсодержащих групп. В ходе исследования поверхности волокон методом РФЭС было обнаружено ранее не описанное в литературе явление фиксации азота в структуре АУВ при их обработке водой, NaOH или солянокислыми растворами солей металлов. Пористая структура, удельная поверхность и степень окисления АУВ существенным образом влияют на величину и скорость адсорбции металлов Cr(VI)/ Cr(III) и комплексного аниона [Au(CN)2]- ( рисунок 5).

 инетика адсорбции волокнами-7  инетика адсорбции волокнами-8

Рисунок 5 Кинетика адсорбции волокнами различной структуры и степени окисления ионов: а- Cr(VI), б-[Au(CN)2]-

С увеличением удельной поверхности скорость и величина адсорбции ионов хрома и золота растет. Существует некая критическая Sуд 900-1000 м2/г, при которой предельная величина адсорбции каждого из ионов достигает максимального значения (при прочих равных условия сорбции). Пористая структура АУВ влияет на скорость адсорбции, что хорошо заметно в начальный период процесса. Природа сорбентов не влияет на адсорбцию ионов хрома и золота. Адсорбция на волокнах АУВо и АУВф подчиняется тем же закономерностям, что и на АУВц.

Однако закономерности адсорбции ионов хрома и цианидов золота имеют свои характерные особенности. При адсорбции анионов [Cr2O7]2- происходит их восстановление с образованием в фазе сорбента Cr2O3 и выделением в раствор катиона Cr3+.Наличие восстановленных форм Cr(VI) показано спектрофотометрически, методами РФЭС и электронной микроскопией. Для анионов Cr(VI) эффективными сорбентами являются АУВ с преобладанием в их структуре анионогенных центров. На начальной стадии Cr(VI) сорбируется за счет ионного обмена, а затем в результате восстановительной адсорбции, при этом скорость и величина сорбции Cr(VI) увеличивается с уменьшением рН. Окисленные волокна сорбируют [Cr2O7]2– незначительно. Катионы Сr3+ отлично улавливаются АУВ с высоким содержанием карбоксильных групп по механизму ионного обмена. Ионы Cr3+ в значительной мере адсорбируются и анионогенными формами АУВ по мере их окисления в процессе адсорбции [Cr2O7]2–. Так как окисление волокон с образованием карбоксильных групп происходит довольно медленно, то и максимум адсорбции Cr3+ наблюдается при времени контакта сорбент-раствор более 40-48 часов. На адсорбцию ионов Cr(VI) значительное влияние оказывает температура, снижение которой от 80 до 200С для случая сорбции из разбавленных растворов приводит к снижению величины адсорбции хрома более чем в 3 раза. Аналогичным образом снижение температуры влияет и на адсорбцию ионов Au(I).Снижение температуры от 40 до 80С приводит к падению сорбции от 0,19 до 0,04 ммоль/г. Такой характер влияния температуры на адсорбцию свидетельствует об экзотермическом характере процесса, что соответствует уменьшению свободной энергии и энтропии системы, рассчитанным по уравнению Гиббса-Гельмгольца. Вместе с тем адсорбция анионов Au(I) мало чувствительна к изменению концентрации конкурирующих анионов. Увеличение содержания CN- в 8 раз и OH- на два порядка снижает емкость АУВ по золоту всего на 3-7%. При адсорбции золота из комплексных растворов, содержащих избыток ионов серебра, меди, цинка и железа показана высокая (85%) селективность АУВ по отношению к золоту.

Экспериментами по десорбции Au(I) водой, растворами солей, щелочей и кислот показано, что 95% соединений золота сорбируется за счет образования прочных соединений в фазе АУВ. РФЭС показывает наличие закрепленных на поверхности соединений золота в форме NaAu(CN)2 и [Au(CN)2]-.Адсорбция соединений золота происходит на фоне взаимодействия кислорода воздуха с поверхностью АУВ. Взаимодействие АУВ с кислородом приводит к образованию на поверхности подвижного слоя ионов ОН-, что является причиной первичного взаимодействия сорбируемых анионов с сорбентами. Проведенные исследования позволили оценить вклад структуры АУВ в диффузионные процессы адсорбции ионов различных металлов и обосновать некоторые положения, характеризующие механизмы взаимодействия ионов металлов с поверхностью сорбентов. Выявленные закономерности адсорбции позволяют не только количественно извлекать металлы из их растворов, но и регулировать их содержание и формы в фазе АУВ, что практически значимо при разработке металл/оксидсодержащих волокон-катализаторов.

4.2.Адсорбция вирусов и бактерий металлсодержащими волокнами

Для успешного решения задач по созданию вакцин большое значение имеет разработка методов иммобилизации вирусов гриппа на сорбентах и его очистка от белков аллантоисной жидкости. Иммобилизованные на волокнах клетки бактерий могут являться активными биокатализаторами, в частности, способными окислять углеводы и некоторые ксенобиотики, например тиодигликоль (ТДГ), что позволяет разрабатывать способы защиты окружающей среды и получения ценных технических продуктов. Исследованы основные закономерности адсорбции вируса гриппа (штамм А/Ленинград/125/84/Н1N1), белков аллантоисной жидкости, в которой культивируют вирус и бактерий Gluconobacter Oxydans – трансформаторов ТДГ. Основные результаты представлены в таблице 13.

Максимальную адсорбцию белков наблюдали на волокне АУВ-Ni0, который сорбирует их селективно. Селективными по отношению к вирусу гриппа являются волокна ПВС-Ag0,ПВС-Cu0. Увеличение количества металла в этих сорбентах повышает адсорбцию и избирательность сорбции вирусов. Проведенные исследования позволили рекомендовать серебро и медьсодержащие ПВС-волокна для выделения и улавливания вирусов, а сорбент АУВ-Ni0 для очистки вируссодержащих жидкостей от белков.

Таблица 13 Вид и сорбционные свойства волокон.

Сорбент Размер частиц металлов, мкм Содержание металла, ммоль/г Sуд, м2 Адсорбция
Белки,мг/г Вирусы, ГАЕ/г Бактерии, мг/г
АУВ - - 1100 107 0 52-158
АУВ-Ag0 0,65-1,25 0,2-1,0 1199 100-125 64000 100-225
АУВ-Ni0 0,25-1,25 0,2-1,2 1100 150-300 0 -
АУВ-Сu0 0,25-1,25 0,2-1,2 1120 100-125 120000 70-138
ПВСкарб - - 2,0 71 126000 -
ПВС-Ag0 0,01-0,10 0,2-1,2 1,5 0-60 125000-254000 -
ПВС-Ni0 0,01-0,10 0,2-1,0 2,0 180 0 -
ПВС-Cu0 0,01-0,10 0,2-1,0 1,5 0-60 125000-254000 -


Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.