Чебунина Наталья Васильевна. Синтез и ионообменные свойства неорганического сорбента фосфата олова (II)

Короткий опис

Чебунина, Наталья Васильевна.
Синтез и ионообменные свойства неорганического сорбента фосфата олова (II) : диссертация ... кандидата химических наук : 02.00.01. - Иркутск, 2006. - 147 с. : ил.
Оглавление диссертациикандидат химических наук Чебунина, Наталья Васильевна
ВВЕДЕНИЕ
1. СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОЦЕССА СОРБЦИИ 8 ИОНОВ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ ФОСФАТАМИ ЭЛЕМЕНТОВ
IV ГРУППЫ С РАЗЛИЧНОЙ СТЕПЕНЬЮ ОКИСЛЕНИЯ
1.1. Синтез и структура фосфатов металлов с различной степенью 8 окисления
1.2. Ионообменное взаимодействие в процессе сорбции и его 19 особенности
1.3. Термодинамика сорбционных процессов
1.4. Цель и задачи исследования
2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И АНАЛИЗА
2.1. Исходные вещества и методы анализа
2.2. Методы физико-химических исследований
3. ИОНООБМЕННЫЕ СВОЙСТВА НЕОРГАНИЧЕСКОГО 42 СОРБЕНТА ФОСФАТА ОЛОВА (II) ПРИ СОРБЦИИ КАТИОНОВ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ
3.1. Оптимизация условий синтеза фосфата олова (II)
3.2. Структурные особенности гидрофосфата олова (И)
3.3. Ионообменные свойства при сорбции катионов щелочных 66 металлов
3.4. Влияние температуры термообработки на ионообменные 70 свойства ионита
3.5. Выводы
4. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССА СОРБЦИИ 83 НА ГИДРОФОСФАТЕ ОЛОВА (И)
4.1 Кислотно-основные свойства фосфата олова (II)
4.2 Эквивалентность ионообменного взаимодействия
4.3 Равновесие в системе Н*-На+-К+
4.4 Ионообменные свойства фосфата олова (II, IV)
4.5.Термодинамика процесса сорбции
4.6 Выводы
5. ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ГИДРОФОСФАТА ОЛОВА(Н)
5.1 Применение гидрофосфата олова (II) в качестве базового 116 сорбента
5.2. Выделение микроколичеств калия из натрийсодержащих 118 растворов
5.3 Влияние фосфата олова (II) на показатели сорбции фосфата 122 олова (IV)
5.4 Выводы 125 ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 126 СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Список літератури

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
Проведены исследования, связанные с изучением метода получения и исследования структуры и ионообменных свойств фосфата олова (II).
Основные результаты исследования:
1 .Осуществлен синтез фосфата олова методом прямого осаждения. Изучено влияние основных факторов и уставлены оптимальные параметры получения ионита, обладающего максимальными сорбционными свойствами. Данные параметры следующие: отношение P/Sn 4, pH созревания геля и отмывки 0,8,2, соответственно, время созревания геля 18 часов и концентрация фосфорной кислоты 10-12моль/л.'
2. Комплексом физико-химических методов исследовали структуру синтезированных образцов фосфата олова (II). Установлено, что все полученные образцы являются кристаллическими, причем с увеличением отношения P:Sn в исходной смеси кристалличность увеличивается. При отношении P:Sn менее 4 в сорбенте присутствует Sn(IV). Ионит, синтезированный в нормальных условиях, соответствует гидрофосфату олова (II) - SnHPC>4. Количество кристаллизационной воды, выделяющееся при термообработке фосфата олова (II), составляет 0,7 моль.
3. Исследованы ионообменные свойства и показано, что фосфат олова (II) сорбирует ионы щелочных металлов. Для достижения равновесия продолжительность контактирования равна 6 часов, максимальный процент сорбции достигается при pH, равным 4 и отношении Т:Ж, равным 1:50. Определен ряд селективности ионов щелочных металлов Cs+>Rb+>K+.
4. Исследованы ионообменные свойства образцов фосфата олова (II), обработанных при разных температурах. Выявлено, что с повышением температуры константы ионизации сорбента возрастают и с помощью температуры сушки можно изменять показатели сорбции щелочных металлов. Ряды селективности при всех температурах сушки постоянны и имеют вид Cs+>Rb+>K+.

5. Рассмотрены кислотно-основные свойства фосфата олова (II) с различным отношением P:Sn и установлено, что сорбцию ионов щелочных металлов следует проводить из кислых растворов в области pH от 0,8 до 4. Нижний предел кислотности водного раствора ограничивается возможностью замещения протона из сорбента, а верхний предел определяется протеканием гидролиза ионита.
6. При рассмотрении механизма сорбции щелочных металлов фосфатом олова (II) показано, что процесс протекает путем ионного обмена, при этом наблюдается эквивалентный обмен протона сорбента на ион сорбируемого металла.
7. Проведено исследование сорбционных свойств фосфата олова (II, IV). Показано, что с увеличением содержания олова (IV) при синтезе возрастают показатели сорбции катионов щелочных металлов, что связано с аморфизацией образцов, и следовательно уменьшением етерических препятствий в процессе ионного обмена, а также переходом гидрофосфата олова (II) в дигидрофосфат олова (IV), то есть увеличением емкости ионита. Ряд селективности для щелочных металлов представляется в виде Na+ 8. Изучена термодинамика процесса сорбции ионов щелочных металлов на кристаллическом фосфате олова (II). Отмечено, что для иона цезия температура не влияет на показатели сорбции. Значения 1пК для иона калия составляет - 2,420, для иона рубидия 0,670 и для иона цезия 5,834. Значения энтальпии и энтропии от иона калия до иона цезия возрастают. Установлено, что на величину энергии Гиббса и, следовательно, на избирательность обмена существенное влияние оказывает как энтальпийная, так и энтропийная составляющие процесса.
9. Исследовано ионообменное взаимодействие фосфата олова (II) в системе Н*- Na+-K+ и показано, что ионы натрия не сорбируются. Определены направления возможного применения фосфата олова (II) для разделения ионов щелочных металлов, основанного на значительных различиях в значениях констант

128
химического взаимодействия этих ионов. Исследовано влияние основных факторов н показана целесообразность применения фосфата олова (II) для глубокой очистки иодида натрия от микроколичеств калия при получении соли особой чистоты.
Полученные высокие показатели по разделению и очистке катионов щелочных металлов являются базой для разработки принципиально новых сорбционных технологий получения солей особой чистоты.