CC BY
100
13.Оценка качества сварки контактной арматуры резисторов в массовом производстве/ Строев В.И., Иванов Н.И., Дюдин В.Н.// Сварочное производство. 1981. № 2. С. 15-17.
Ivanov Nikolay Ivanovich, Candidate of Sciences, Associate Professor
(e-mail: ni1949@mail.ru)
Southwest state university, Kursk, Russia
Shumakov Artem Aleksandrovich, postgraduate
Southwest state university, Kursk, Russia
DEFINITION OF REGULARITY OF TRANSITION OF THE RELATIVE FRAME ELECTRODE DURING CONDENSER ENERGY-STORAGE WELDING CROSSLIKE WIRE BONDS
In the given work the approach to a procedure of definition of regularities of transition of the relative frame electrode is circumscribed at a upsetting of details during condenser energy-storage welding crosslike wire bonds.
Keywords: condenser energy-storage welding, crosslike connection, a upset force, transition of the electrode, the graph of forces.
УДК 678.6.8
НОВЫЕ ИОНООБМЕННЫЕ ПОЛИМЕРЫ ПОЛИКОНДЕНСАЦИОННОГО ТИПА
Игитов Фаррух Бахтиярович, ст. преподаватель (yigitovf@mail.ru) Бердиева Малика Ибодуллоевна, старший научный сотрудник-
соискатель (salomov34@gmail.com) Муталов Шухрат Ахмаджонович, д. хим.н., проректор
(shuh-gold@mail.ru) Туробжонов Садриддин Махамаддинович, д-р технических наук, профессор, ректор (tur_sad@mail.ru) Турсунов Тулкин Турсунович, к.х.н., профессор Ташкентский химико-технологический институт, г.Ташкент, Узбекистан
(tulqin_tursun@mail.ru) НазироваРано Агзамовна, д.т.н., профессор (naz_rano@mail.ru) Ташкентский химико-технологический институт, г.Ташкент, Узбекистан
Получены и исследованы новые ионообменные полимеры на основе отходов химических производств с улучшенными показателями свойств. С помощью современных методов анализа установлена структура полученных ионитов. Показана возможность применения сульфокатионита СКДФ в процессах умягчения и обессоливания бытовых и технических вод,
а также сорбция ионов некоторых металлов фосфорнокислым катиони-том и слабоосновным анионитом.
Ключевые слова: катионит, анионит, поликонденсация, кубовые отходы, фурфурол, антрацен, циклогексан, циклогексанон, линолиевая кислота, обменная емкость.
Ускоренное развитие различных отраслей народного хозяйства в Республике Узбекистан (химической, гидрометаллургической, водоподготов-ки и т.д.) во многом зависит от разработки внедрения достижений современной науки и техники. Всё это связано с одной из злободневных задач современной химии высокомолекулярных соединений- создание и разработка процессов получения ионообменных полимеров, с дальнейшим изучением научных основ управления эксплуатационными свойствами полученных ионитов [1, 2]. За последние годы достигнуты значительные успехи в области получения ионообменных материалов, однако, многие из них, особенно, поликонденсационного типа не удовлетворяют потребностей таких производств как гидрометаллургия, очистка сточных и производственных растворов, водоподготовка и др. по доступности, эффективности, сорбционной и селективной способности, что приводит к необходимости синтеза новых ионообменных полимеров. Кроме этого, в настоящее время почти все используемые в производстве иониты ввозятся к нам из стран СНГ.
В свете сказанного, большой практический и теоретический интерес представляет поиск новых ионитов и эффективных методов модификации существующих ионитов, в этой связи, получение новых ионообменных полимеров на основе отходов химических производств и дальнейшее использование полученных ионитов в процессах очистки производственных, сбросных вод и др.возможно помогут улучшить технические и экономические показатели работы многих отраслей народного хозяйства, самое главное, уменьшение загрязнения окружающей среды.
Большой интерес, в этом аспекте, представляет исследование утилизации промышленных отходов, с последующим применением их в процессах получения новых ионитов и с дальнейшим использованием их для очистки различных вод. Практический, экологический и экономический интерес представляют синтез ионообменных полимеров на основе отходов химических производств, например, производства Шуртанского газо-химического комплекса. Другим источником сырья при синтезе ионитов является вторичных продукт гидролизной промышленности гетероциклический альдегид-фурфурол, для производства которого имеются огромные запасы пен-тозансодержащего сырья в виде отходов хлопко-очистительной и сельскохозяйственной промышленности Узбекистан. Это стебли хлопчатка, шелуха зерновых, початки кукурузы и т.д.
Известно, что большинство ионитов поликонденсационного типа получают взаимодействием фенола, резорцина, пирогаллола, оксибензойной
кислоты с формальдегидом [3]. Однако, общим недостаточном этих иони-тов является их низкая термическая, химическая стойкость и механическая прочность [4]. Заменой формальдегида фурфуролом получены иониты с достаточной высокой устойчивостью к химическим, термическим, радиационным и механическим воздействиям [5].
В этой связи нами получен ряд новых ионообменных полимеров на основе фурфурола и изучены их основные физико-химические свойства. Путем сульфирования полимера полученного взаимодействием кубовых отходов Шуртанского газо-химического комплекса (ШГХК) с фурфуролом получен новый сульфокатионит СКДФ (рис1,1)
N-(СН2)2-ЫН-(СН2)2-N4—-
Рисунок 1 - Схема получения ионообменных полимеров.
Хроматографические исследования кубовых отходов производства Шуртанского газо-химического комплекса (ШГХК) показали, что они, в основном, содержат фрагменты циклогексанона, циклогексана и линолие-вой кислоты, которая в своей структуре содержит карбоксильного группы
N-(СН2)2-ЫН-(СН2)з-МН-
ТП
(Рис.2.3).
б
40»
»00
о
о
"o""Y"'Vo*Ts" »"»"¿Г"» « « so
И,7* J-B. I..T.
70 7! ID Н И fb W0 109
И 95 | 1«
Рисунок 2 - Хроматограмма кубовых отходов Шуртанского газохимического комплекса (КО-1)
7000 ОТ
5000
{СНз)г - {СадСНг - СН=СН)г{СН2)7СООН
sow 2000 WW-
i......Jl ilia,.....-........................
20 40 60 SO 1ОД 120 140 1« 1Ю 2fi0 Ш 240 260 2» ЗЙ0 liO 3*0 Э
320 340 ЗЙ0 MO 400 420 440 460' «0 503
Рисунок 3 - Хроматограмма кубовых отходов Шуртанского газохимического комплекса (КО-2)
Величины обменной емкости рассчитанные для эквивалентной точки титрования по потенциометрическим кривым, кажущиеся константы диссоциации, найденные из кривых титрования, статические и теоретические обменные ёмкости, а также обменные ёмкости рассчитанные по содержанию серы, фосфора и азота в ионитах приведены в табл.1.
Таблица 1 - Свойства полученных ионообменных полимеров
Ионит Функциональные группы Обменная емкость, мг-экв/г. Кажущиеся константы диссоциации
Теоретическая Статическая по, % S по, % Р по % N
По 0.1N раствору
NaOH НС1 NaOH НС1 - - рКон рК1 рК2
Сульфока-тионит СККФ 8ОзИ СООН 5,2 5,6 5,5 2,8 7,6
Фосфорнокислый катионит КМФФ РО(ОН)2 6,8 7,1-6,8 6,85 3,6 7,8
Анионит ФБР (триазиново кольцо) 4,6 4,6-4,8 4,6 8,7
Из табл.1 видно, что величины обменной ёмкости полученные из кривых титрования, а также рассчитанные по процентному содержанию серы, фосфора и азота, практически мало отличаются от значений статической обменной ёмкости (СОЕ). С целью возможности применения полученного сульфокатионита для уменьшения жесткости воды в некоторых регионах нашей республики, нами исследованы водные образцы ряда районов Каш-
кадарьинской области и Каракалпакстана. Катионит испытывали в Н- и ^-формах. Жесткость воды определяли комплексонометрическим методом в присутствии индикатора хромоген черный. Результаты исследований приведены в табл.2.
Результаты умягчения жесткости водных объектов после их обработки сульфокатионитом в ряде районов Республики Узбекистан
Таблица 2
Полученный сульфокатионит Каракалпакстан г. Нукус массив Сарвиноз Кашкадарьинская область
Чирокчи Китоб Шахрисабз
Жесткость воды, мг-экв/л:
до после до после до после до после
в Н-форме 11,9 5,02 8,9 4,2 9,6 3,8 8,8 3,6
в №-форме 3,8 2,8 2,4 2,4
Из табл, 2 видно, что при использовании испытуемого катионита в процессах умягчения бытовых артезианских вод, жесткость последних, после обработки катионитом соответствует требованиям, предъявляемым 950:2000. Кроме этого были дополнительно проведены испытания катио-нита в процессах деминерализации артезанских и производственных вод некоторых предприятий. Так сульфокатионит был испытан в процессе умягчения в цехе теплогазовоздухоснабжения (ТГВС) АО «Кукон суперфосфат заводи». Катионит использовался в Н- и №-форме. Следует отметить, что на предприятиях в качестве сорбентов применялись промышленный сульфокатионит КУ-2х8 и сульфоуголь, испытания проводились в статических условиях по методике, используемой на этом заводе [6]. Результаты проведенных исследований приведены в табл. 3, где для сравнения приведены данные, полученные с применением промышленного суль-фокатионита КУ-2-8.
Таблица 3 - Результаты анализа до и после умягчения _производственной воды_
Показатели Артезианская вода в цехе ТГВС АО «КуконСФЗ»
До испытания После испытания
Полученный Катионит Катионит КУ-2-8
Н-форма №-форма Н-форма №-форма
Общая жесткость, мг-экв/л 4,2-5,0 2,0-2,2 1,0-0,05 1,8 0,005
Из данных табл. 3 видно, что жесткость артезианской воды уменьшается с 5,0-0,05 мг-экв/л до 1,0-0,05 мг-экв/л с предлагаемым катионитом и до
0,005 мг-экв/л после контакта с промышленным сульфокатионитом. Из данных табл.3 следует, что степень умягчения артезианской воды достигает нормы ПДК для сетевой и подпиточной воды водогрейных котлов.
Среди известных ионообменных полимеров большое внимание исследователей привлекают фосфорнокислые катиониты [7]. Известно, что полимерные материалы получаемые на основе продуктов поликонденсации фурфурола с различными соединениями высокотермостабилны и инертны к агрессивным средам [8]. Использование таких фурфуролных полимеров в качестве основы для введения ионногенных групп, с целью получения фосфорнокислых ионитов отличающихся наряду с избирательностью к ионам некоторых металлов, повышенной термо-химостойкостью, представляет практической интерес. В качестве полимерной матрицы для введения фосфорнокислых групп нами был использован новый антрацено-фурфурольный полимер [9] (Рис1,11). Представлял интерес изучить сорб-ционные свойства полученного нами фосфорнокислого катионита КМДФ к ионам меди, никеля, кобальта, натрия, магния, кальция, уранила, имеющим важное значение в современной технике, выявить влияния различных факторов на процесс сорбции этих катионов, с целью изыскания конкретных объектов их практического применения. С этой целью было изучению взаимодействие полученного катионита в Н- и Ка- формах с растворами солей натрия, кальция, магния, меди, никеля, кобальта и уранила. Результаты исследовании приведены в таблица 4.
Таблица 4 - Сорбция ионов металлов полученным фосфорнокислым
катионитом
0,Ш раствор Н-форма Ка-форма
рН раствора Сорбировано мг-экв/г мг/г рН раствора Сорбировано мг-экв/г мг/г
КаОН 13 7 - -
КаС1 8 1,2 - -
СаС12 6,5 3,8 6,5 3,6-3,8
Си8О4 2,8 3,46 4,8 3,6-3,8
Си8О4 - 3,87 11,0 3,4-3,8
СиБО4 - - 2,3 1,2-1,35
N1804 7,6 1,8 3,8 3,6
N1804 1 2,2 10 2,8-3,0
N1804 - - 2,36 4,2-4,0
С08О4 8 1,2 3,2 3,8-3,6
С08О4 - - 8,0 2,6-2,8
ИО2(КОз)2 1,5 210-290 2,02 250-230
иО2(КОз)2 - - 3,2 260-280
иО2(КОз)2 - - 4,5 280-300
Данные таблицы.4 свидетельствуют о влиянии природы катионов на сорбируемость. Установлено, что исследуемые катионы сорбируются ка-
тионитом неодинаково и по сорбционной способности могут быть расположены следующим порядке:
Ка+ >Са2+ >Со2+ >№2+ >Си2+
Изучение влияния ионной формы катионита на сорбцию испытуемых катионов показало, что в Ка- форме ионит обладает большей сорбционной способностью по сравнению с водородной формой (таблица.4), что согласуется с литературными данными. Исследование влияния рН среди на сорбцию ионов показало, что при рН=2^5 наблюдается невысокие значения коэффициента распределения 10-120 мл/ г, которые зачительно повышаются с увелечением рН среды (таблица.4) Увеличение значения коэффициента распределения свидетельствует о повышении избирательности катионита к испытуемым ионам металлов в Ка-форме в зависимости от рН среды. Анализ полученных данных свидетельствует, что испытуемый фосфорнокислый катионит обладает хорошими показателями сорбци-онных свойств к ионам испытуемых металлов. В промышленности при переработке цветных металлов и их спутников, когда требуется осуществление селективных процессов с целью концентрирования или разделения целевых компонентов, особенно, эффективен анионный обмен, если ионы металлов находятся ввиде анионных комплексов. Среди указанных металлов важное место занимают молибден, рений, вольфрам, ванадий и др.[10].
Известно, что аниониты, содержащие в своей структуре триазиновые циклы обладают селективной способностью к ионам молибдена [11]. В связи с этим, представляло интерес исследование сорбции молибдена на полученном анионите- ФБГ, который содержит триазиновое кольцо в своей структуре [12] (Рис 1,111). Исследование проводили в зависимости от ионной формы анионита, рН среды, присутствия конкурирующих ионов и др.
Таблица 5 - Сорбция молибдена испытуемыми анионитами
Аниониты Поглощено молибдена из чистых растворов, мг/г Коэффициент распределения, мг/г Поглощено молибдена в присутствии 1К р-ра Ка2Б04 мг/г
ФБГ, ОН-форма 201 - 168
Б04-форма 285 374 252
ФА-С, ОН-форма 78 - 60
Б04-форма 115 212 60
С1-форма 68 - 60
АН-2Ф, С1-форма 230 320 62
Для сравнения использовали промышленный анионит АН-2Ф, рекомендованный для извлечения молибдена из промышленных растворов и анионит ФА-С, селективный к ионам молибдена [13]. Сорбцию молибдена проводили в статических условиях. Аниониты подвергались испытанию ОН-, Б04, С1- формах исходные растворы молибдата аммония имели рН=4^5. Сорбцию молибдена проводили как из чистых растворов молибда-
та аммония (Сисх =1г/л) так в присутствии конкурирующих сульфат ионов (СКа2804=1К раствор) В табл.5 приведены данные по сорбции молибдена анионитами. Сравнение данных по сорбции молибдена на испытуемых анионитах в С1-, ОН- и Б04- формах показывает, что в случаях С1- и ОН-формах сорбция молибдена несколько подавляется сульфат ионами , тогда как в Б04- форме это явление отсутствует. Анализ табл.5 показывает, что анионит ФБГ обладает большей селективной способностью к молибдену, которая почти одинакова как из чистых растворов молибдата аммония, так и в присутствии конкурирующих ионов.
Резюме. В настоящее время во многих предприятиях нашей республики, в основном, используется промышленный сульфокатионит КУ-2-8 который ввозится к нам из стран ближнего и дальнего зарубежья. Несмотря на хорошие показатели его свойств, в климатических условиях нашего региона, для сохранения свойств этого катионита необходимо использовать особые упаковки и поддерживать его влажность в пределах 40-45%. Средняя стоимость этого катионита составляет около 2 тыс.долл/т. Исходя из этого дальнейшее детальное исследование физико-химических и сорбционных свойств полученных нами ионитов на основе местных исходных мономеров возможно позволит использовать их как импортозамещающие в процессах умягчения производственных вод и очистки производственных и сточных вод от ионов некоторых металлов.
Список литературы
1.Таджиходжаев З.А.Разработка ионообменных и композиционных материалов многофункционального назначения на основе вторичных продуктов производств и технологии их получения. : Автореферат. дисс. ...докт. тех.наук., Ташкент,2002.-32с.
2.Абдуталипова Н.М. Пулатов Х.Л., Турсунов Т.Т., Назирова Р. А. Модификация ионообменных полимеров фурановыми соединениями //Актуальные проблемы органической химии: сб материалов Всероссийской конференции с элементами научной школы для молодежи .-Казань: КГТУ, 2010.-С.163.
3.Гельферих Ф. Иониты. М.:ИЛ, 1962.
4.Салдадзе К.М., Пашков А.В., Титов В.С. Ионообменные высокомолекулярные соединения.М.,1960.
5.ПулатоваШ.А., Турсунов Т. Т., Абдулахатов В. Исследование радиационной устойчивости фурановые ионообменных полимеров //Узб.хим. журн., 1976, №5.-С.48-51.
6. Алексеев В.Н. Количественный анализ / Под ред. П.К. Агасяна. Изд. 4-е. перераб. М. : Химия. 1972. 504 с.
7. Меквабишвили Т. Б, Пашков. А.Б, Копылова В.Д, Слабская Л.Д " Ионообменные смолы" Лондон, 1976, С.43-55.
8.Пулатов Х. Л, Турсунов Т, Т, Назирова Р. А и др «Монофункциональные новые ка-тиониты поликонденсационного типа» Журнал " Химия и химическая технология" № 1.Ташкент, 2005. С.51-53.
9.Игитов Ф. Б, Назирова Р. А, Туробжонов С, М, Турсунов Т, Т и др "Способ получения сульфокатионита"Патент РУз №1АР 05245, 2.05.2016.
10.Андронов Е А., Лукачева Т М., Кузик И А "Использование ионообменного метода для выделения молибдена из концентрированных содовых растворов" Журн. Приклад. химии 1983г,№8,С.1973-1978.
11.Попов И Ф., "Извлечение молибдена методом ионного обмена из сбросных вод Балхашенко завода" материалы совершения по применению ионного обмена в металлургии. Изд ЦНИИ цементмет, Москва ,1957 год.
12.Муталов Ш А., Турсунов Т Т., Назирова Р А. "Способ получения анионитов" Патент РУз IAP№4088,Ташкент 2015г.
13.Аскаров МА., Назирова РА., Джалилов А Т., Абдулахатов В. "Способ получения селективного анионит" Авт. Св. ид. СССР №384374 БИ.1974г.№27.
Igitov Farrukh Bakhtiyarovich Senior Lecturer Tashkent Institute of Chemical Technology, Tashkent, Uzbekistan
(yigitovf@mail.ru) Berdieva Malika Ibodulloevna, senior Research Fellow - Competitor Tashkent Institute of Chemical Technology, Tashkent, Uzbekistan (salomov34@gmail.com) Mutalov Shuhrat Ahmadjonovich Dr. Chemical Sciences, Vice Rector Tashkent Institute of Chemical Technology, Tashkent, Uzbekistan
(shuh-gold@mail.ru) Turobjonov Sadriddin Muhamaddinovich, Doctor of Engineering Sciences,
professor, rector Tashkent Institute of Chemical Technology, Tashkent, Uzbekistan
(tur_sad@mail.ru) Tursunov Tulkin Tursunovich, Cand.chem.Sci., professor Tashkent Institute of Chemical Technology, Tashkent, Uzbekistan
(tulqin_tursun@mail.ru) Nazirova Rano Agzamovna, Doctor of Engineering Sciences, professor Tashkent Institute of Chemical Technology, Tashkent, Uzbekistan
(naz_rano@mail.ru) NEW ION EXCHANGE RESIN OF POLYCONDENSATION TYPE
Abstract. Received and investigated new ion exchange resins are based on waste of chemical production with improved rate of properties. Determined the structure of the obtained ion-exchange resin by using modern methods of analysis. The possibility of using sulfonic SKDF in the processes of softening and desalination of the deep domestic and industrial water, as well as the sorption of ions of certain metals and phosphate cation weakly basic anion exchanger.
Keywords: cat ionic, anionic, polycondensation, vat residues, furfural, anthracene, cyclohexane, cyclohexanone, linoleic acid, the exchange capacity.
