Метод Боэма для определения функциональных групп поверхности сорбента
Введение
Процессы адсорбции и ионного обмена на твердых сорбентах исполь-зуют для очистки сточных вод от различных токсикантов, а также для решения множества других прикладных задач. Систематически разрабатываются как новые адсорбенты (например, высокоэффективные активированные угли), так и новые ионообменные материалы (например, селективные катиониты). Актуальной задачей является изучение сорбентов, ведь малое количество информации о функциональных группах сорбентов, физико-химических свойствах затрудняют процессы создания материалов на их основе. Также, не изучены и закономерности сорбции различных веществ на поверхности сорбентов. Поэтому исследования свойств сорбентов представляют не только практический интерес, но имеют и научную значимость.
Известно, что весьма активные адсорбенты можно получать из расти-тельного сырья (древесина, косточки плодовых деревьев и т.п.), подвергая его карбониации и активации. Сырьем для получения дешевых и доступных бифункциональных сорбентов может быть скорлупа грецких орехов (СКО) Этот материал является отходом при переработке грецкого ореха и в настоящее время не находит квалифицированного применения. В данной курсовой работе для определения адсорбционного состояния поверхности растительного сорбента будет использована чистая скорлупа грецкого ореха. Данное исследование будет проводиться по методике А.П Нечипоренко. Так же необходимо отметить, что в настоящее время широко приме-няются экспериментальные методы для изучения физико-химических свойств сорбента. Одним из них является метод Боэма, который используется для определения функциональных групп поверхности сорбента. Данный метод основан на различной кислотности функциональных групп и расширяет возможности количественного определения титриметрическим методом. В курсовой работе будет подробно описан данный метод и методика его применения.
Оглавление
Введение 3
ГЛАВА 1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОВЕРХНОСТНЫХ 5
СОРБЕНТОВ 5
1.1 Характеристика сорбентов 5
1.2 Классификация сорбентов 8
2.3 Функциональные группы поверхности сорбентов 10
2.4 Метод Боэма 13
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ 18
ИЗОАДСОРБЦИОННОГО СОСТОЯНИЯ ПОВЕРХНОСТИ СОРБЕНТА 18
2.1 Оборудование и реактивы 18
2.2 Метод А.П Нечипоренко 25
Заключение 29
Список литературы 30
Список литературы
1. Алемасова, Н.В. Ограничения при титриметрическом определе-нии групп кислотного характера в оксиде графита / Н.В. Алемасова, М.В. Савоськин, А.Н. Вдовиченко и др. // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов: межвуз. сб. науч. тр. / под общей редакцией В.М. Самсонова, Н.Ю. Сдобнякова. — Тверь: Твер. гос. ун-т, 2019. — Вып. 11. — С. 6-15. [Электронный ресурс] – Режим доступа URL: https://physchemaspects.ru/archives/2019/fh2019-doi-10-26456-pcascnn-2019-11-006.pdf
2. Гвозденко А. А, Блинов А. В, Ясная М. А., Голик А.Б, Раффа В.В, Крамаренко В.Н. Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов Тверь: Твер. гос. ун-т, 2019. Вып. 11. 680с. [Электронный ресурс] – Режим доступа URL:https://dspace.ncfu.ru/bitstream/20.500.12258/14834/1/WoS%2099520.pdf
3. Дьячкова Т. П., Ткачев А. Г. Методы функционализации и модифицирования углеродных нанотрубок. – М.: Издательский дом «Спектр», 2013 – 152 с. [Электронный ресурс] – Режим доступа URL: https://tstu.ru/book/elib/pdf/2013/dyachkova-a.pdf
4. Когановский, Александр Маркович. Адсорбция растворенных веществ / А.М. Когановский, Т.М. Левченко, В.А. Кириченко; АН УССР, Ин-т коллоидной химии и химии воды. - Киев : Наук. думка, 1977. - 223 с
5. Ланин С.Н., Рычкова С.А., Виноградов А.Е., Вирясов М.Б., Власенко Е.В., Ланина К.С., Нестеренко П.Н., Хохлова Т.Д. Кислотно-основные и адсорбционные свойства пористого микродисперсного детонационного наноалмаза // Сорбционные и хроматографические процессы, издательство ВГУ (Воронеж), том 17 – № 1 – с. 63-77 – 2018. [Электронный ресурс] – Режим доступа URL: https://journals.vsu.ru/sorpchrom/article/view/354
6. Ланин С.Н., Банных А.А., Ковалева Н.В. Адсорбция хлорбензо-лов на ультрадисперсном алмазе, модифицированном наночастицами палла-дия и никеля // Журн. физ. химии. – 2013. – Т. 87. – С. 1559.
7. Нечипоренко А.П. Донорно-акцепторные свойства поверхности оксидов и халькогенидов: дис. д-ра хим. наук, СПб – 1995 – 508 с.
8. Нечипоренко А. П., Буренина Т. А., Кольцов С. И. Индикаторный метод исследования поверхностной кислотности твердых веществ // Журнал общей химии. ― 1985. ― Т. 55. ― № 9.
9. Николайчук А.А., Картель Н.Т., Купчик Л.А., Денисович В.А. Синтез и свойства биосорбентов, полученных на основе целлюлозно-лигнинного растительного сырья-отходов агропромышленного комплекса. Сорбц. и хроматогр. процессы. 2007. – Т. 7. Вып. 5. – С. 835-844. [Электронный ресурс] – Режим доступа URL: http://dspace.nbuv.gov.ua/bitstream/handle/123456789/29710/23-Nikolaichuk.pdf?sequence=1
10. Осокин, В.М. Исследования по получению новых сорбентов из растительного сырья для очистки воды / В. М. Осокин, В.А. Сомин // Ползуновский вестник. – 2013 – № 1 – С. 280-282. [Электронный ресурс] – Режим доступа URL:https://journal.altstu.ru/media/f/old2/pv2013_01/pdf/280osokin.pdf
11. Л. Г. Пьянова, В. А. Лихолобов, А. В. Седанова, М. С. Дроздецкая Основы технологических подходов к синтезу модифицированных углеродных сорбентов медицинского и ветеринарного назначения // Российский химический журнал. – 2018. – Т. 62, № 1-2. – С. 160-170.
12. Парфит Г., Рочестер К. Адсорбция из растворов на поверхностях твердых тел. М.: «Мир» – 1986. – 488 с.
13. Савченко И.А., Корнеева И.Н., Гончаров Д.С., Лукша Е.А. Изу-чение структурных особенностей гуминовых веществ // Современные про-блемы науки и образования. 2014. № 2. [Электронный ресурс] URL: http://www.science-education.ru/pdf/2014/2/341.pdf
14. Темирханов Б.А., Султыгова З.Х., Арчакова Р.Д., Медова З.С. Синтез высокоэффективных сорбентов из скорлупы грецкого ореха. – ФГБОУ ВПО «Ингушский государственный университет», Назрань. – 2018. – С.594 . [Электронный ресурс] Режим доступа URL: http://www.chem.vsu.ru/sorbcr/images/pdf/2012/6/2012_06_26.pdf
15. Федянина О.Н., Нестеренко П.Н. Закономерности удерживания бензойных кислот на микродисперсных детонационных наноалмазах в водно-метанольной подвижной фазе // Журнал физической химии. – 2011. – Т. 85. С. 1902.
16. Хмельницкий Р.А. Физическая и коллоидная химия. М. Учеб. для с.-х. спец. вузов. М.: Высш. шк., 1988. – С 400.
17. Шаров А.В., Бикмухаметова Р.Р., Филистеев О.В Кислотно-основные и комплексообразующие свойства поверхности различных типов аминированных углей // Сорбционные и хроматографические процессы. Курган – 2015 – № 2 – С. 243-250. / [Электронный ресурс] – Режим доступа URL:http://www.chem.vsu.ru/sorbcr/images/pdf/2015/2/2015_02_09.pdf
Орех грецкий (Juglans regia) – вид деревьев рода Орех семейства Оре-ховые (Juglandaceae). Крупное дерево до 25 м высотой. Толстый ствол по-крыт серой корой, ветви образуют обширную крону диаметром около 20 м. Обзор по использованию ядер, зеленой кожуры, скорлупы, цветков, листьев и древесины грецкого ореха приведен в работе. Плоды – крупные костянковидные орехи имеют толстую кожисто-волокнистую зеленую кожуру (околоплодник) и крепкую яйцевидную или шаровидную косточку с двумя-пятью неполными перегородками. При наступлении зрелости кожура плода, высыхая, лопается на две части, и сама собой отделяется, косточка сама собой не раскрывается. Внутри деревянистой скорлупы заключено съедобное ядро. Плоды созревают в сентябре-октябре, сильно различаются по размерам, форме, вкусу, твердости скорлупы, развитости перегородок, химическому составу и другим показателям. Вес одного ореха составляет 5–17 г, на ядро приходится 40–58% от общей массы плода. Учитывая тот факт, что мировое производство грецких орехов составляет более 2.5 млн т (2545388 т в 2010 г), количество образующейся скорлупы превышает 1 млн т ежегодно. Определены общие показатели измельченной скорлупы грецких орехов, которые приведены в таблице 1. Наличие различных функциональных групп в составе скорлупы ореха грецкого делает его перспективным сорбционным материалом для извлечения ионов металлов из водных сред.