CC BY
7Chemical Journal of Kazakhstan
ISSN 1813-1107, elSSN 2710-1185 https://doi.org/10.51580/2022-1/2710-1185.58
Volume 1, Number 77 (2022), 74-86
УДК 541.132
ЛЕВАТИТ CNPLF - АВ-17-8 0НД1Р1СТ1К ИОНИТТЕРДЩ БАСТАЩЫ КУЙЛЕРШЩ ИНТЕРПОЛИМЕРЛ1К ЖYЙЕСIНДЕГI ЭЛЕКТРОХИМИЯЛЬЩ ЦАСИЕТТЕР1НЕ ЭСЕР1
Джумадилов Т.1, Химэрсэн Х.1'2*, Хапонюк Ю.3
1АК «Э.Б. Бект^ров атындагы химия гылымдары институты» АК Алматы, Казахстан
2Абай атындагы Казац улттъщ педагогикалыцуниверситетi, Алматы, Казахстан 3Гданьск технологиялыцуниверситетi, Польша E-mail: [email protected]
Тушн: K^ipn танда сорбцияльщ технологияларда эр тYрлi макромолекулалык сорбенттер колданылады. Олардын манызды бвлiгi сирек жер металдарын ipiKTen алуга жэне белуге багытталган. Бул жумыстын максаты леватит CNPLF жэне АВ-17-8 вндiрiстiк ионалмастыргыш шайырларынын электрохимиялык касиеттерше бастапкы ^йлершщ эсерiн зерттеу болып табылады. Кондуктометрия жэне рН-метрия эдiстерiмен ионалмастыргыш шайырлардын электрохимиялык касиеттеpi зерттелдi. Иониттердщ C^LF^- AB-H^, CNPL^^- AB-H^r, C^LF^-AB-17-8K¥pr CNPLFsypr- AB-H^m интерполимерл1 жуйелер курылып, эрб1р жуйен1н электрвтшзпштш мен рН-ы бакыланды. CNPLFiCiH- AB-H^m жуйесшде ен жогары мэндер 5:1 жэне 0:6 катынастарында байкалады, мунда 5:1 катынасында интерполимерлiк жуйелерд^н электр етшзпштт 5:1 минимум нуктес^нен 2.5 есе, 0:6 катынасында сэйкесшше 2 есе жогары. CNPLF^pr-AB-n^cm интерполимерлi жуйес^нде максималды электрвтшзпштж катионит:анионит 5:1 катынасында байкалады. Ал ен аз мэндер 4:2 жэне 2:4 катынасында пркелген. C^LF^- AB-17-8к¥рг интеpполимеpлi жуйес^нде 3:3 жэне 2:4 катынастарында максимум аймактар пайда болган. Кургак; жэне ганген ион алмастыргыштардан туратын интеpполимеpлi жуйелер Yшiн х жэне рН бойынша алынган тэжрибе нэтижелер^ 61р компоненттщ бастапкы кYЙiнiн взгеpуi ион алмастыргыштар мен интеpполимеpлi жYЙелеpдiн электрохимиялык эрекетш взгеpтетiнiн квpсетедi, бул внеpкэсiптiк ион алмастыргыштардын колданбалы касиеттеpiне эсер етед!
Citation: Jumadilov T., Khimersen Kh., Haponiuk J. Influence of initial states on the electrochemical behavior of industrial ionites in the interpolymer system levatite cnplf -AB-17-8. Chem. J. Kaz, 2022, 1(77), 74-86. (In Kaz.). DOI: https:// doi.org /10.51580/2022-1/2710-1185.58
Тушн сездер: интeрполимeрлi жуйе, вндiрiстiк иониттер, леватит CNPLF, AB-17-8, кашыктан эрекеттесу, мeншiктi элeктрвткiзгiштiк, рН, взара активтену
1. Kipicne
Ка^рп танда сорбциялык технологияларда эр тYрлi макромолекулалык сорбенттер колданылады [1]. Олардын манызды бвлiгi сирек жер металдарын iрiктeп алуга жэне белуге багытталган [2]. Гидрометаллургияда сорбциялык технологиялар ион алмастыргыш шайырларды колдануга непзделген [3-7]. Ион алмастыргыштар - б^л eрiмeйтiн, катты полимерлер, электролит ертндшерде жэне органикалык eрiткiштeрдe бeлгiлi бiр дэрежеде iсiнeдi [8]. Зерттеу объектшерше макромолекулалык сорбенттер рeтiндe кeнiнeн колданылатын внeркэсiптiк ион алмастыргыш шайырлар леватит CNP LF (катион алмастыргыш) жэне АВ-17-8 (анион алмастыргыш) тандалды.
Леватит CNP LF матрицасы тiгiлгeн полиакрилаща нeгiздeлгeн элсiз кышкылды макрокeуeктi катион алмастыргыш. Белсецщршген квмiрмeн бiргe ауыз су картридждeрiндe, жогары алмасу кабшетше, тамаша механикалык жэне химиялык т^рактылыгына байланысты ауыз суды декарбонизациялау жэне ж^мсартуда колданылады. Б^л шайыр регенерациялаушы агeнттeрдiн квп мвлшeрiн кажет етпейпндштен, тамакпен жанасатын немесе тамак вцщрюнде колданылатын ауыз су мен с^йы^тыктарды декарбонизациялау Yшiн экономикалык т^ргыдан тиiмдi [9].
Анионит АВ-17-8 - б^л гель к¥рылымы бар ^шт нeгiздi ион алмастыргыш шайыр. Ол ж^мсарту технологиясында жэне суды минералсыздандыруда колданылады. Жаксы осмостык т^рактылыгымен, сштшерге, кыш^ылдарга, тотыщтыргыштарга жогары химиялык твзiмдiлiгiмeн eрeкшeлeнeдi, суда жэне органикалык ер^юштерде eрiмeйдi [10-13].
2. Тэжiрибeлiк белiм
К^рал-жабдъщтар. Сулы eрiтiндiлeрдiн меншшт электр втюзпштш-мен рН-ын влшеу Yшiн кондуктометр МАРК 603 (Ресей) жэне рН-метр Metrohm 827 pH-Lab (Швейцария) колданылды.
Материалдар. Зерттеу сулы ертндще жYргiзiлдi. Ж^мыска функционалды топтары кышкылдык жэне нeгiздiк CNPLF жэне АВ-17-8 ендiрiстiк иониттeрi колданылды. Осы иониттердщ нeгiзiндe CNPLF -АВ-17-8 интeрполимeрлi ж^птар к¥рылды.
Тэжгрибе. Тэжiрибeлeр бвлме температурасында жYргiзiлдi. Интeрполимeрлi жYЙeлeрдiн электрохимиялык касиеттерш зерттеу Yшiн эрбiр к¥ргак ион алмастыргыш жеке полипропилен торларына орналастырылды. Ион алмастыргыштардын юшу уакыты 24 сагат, взара
активтену уа^ыты 30 сагат. Ертндшердщ меншiктi электр етюзпштш мен рН-ы ерiтiндiдегi ион алмастыргыштардыц ^атысында ба^ыланды.
3. Нэтижелер жэне оны талкылау
Алдыцгы зерттеулерде полимерлердщ к¥рылымындагы тYЙшаральщ байланыстардыц конформациялыщ ^шнщ сорбциялыщ ^абшеттшкте мацызды рел ащаратыны белгiлi болды [14]. Электреткiзгiштiк жэне рН-метрия эдiстерiн ^олдана отырып, ион алмастыргыштардыц ^ашыщтан эрекеттесуi кезшдеп электрохимиялыщ эрекетiн багалауга болады. Электрохимиялыщ ^асиеттер, ез кезегiнде, ион алмастыргыштардыц конформациялыщ кYЙiне эсер етедi. Осыган байланысты ион алмастыргыш макромолекулалардыц электрохимиялыщ кYЙiн талдау Yшiн iсiнген ^йдеп леватит CNPLFjom жэне АВ-17-81(;ш зерттелдь 1(а) суретiнен катион алмастыргыш пен анион алмастыргыштыц белгiлi бiр мольдш ^атынаста-рында елеулi езгерiстер бащалатынын керуге болады. Ец алдымен, электр-еткiзгiштiк пен CNPLF жэне AB-17-8 ^атынасы арасында аддитивтiлiк жо^ екенш атап еткен жен. Ец жогары мэндер 5:1 жэне 0:6 ^атынастарында бащалады, м^нда 5:1 ^атынасында интерполимерлш жYЙелердiц электр еткiзгiштiгi 5:1 (леватит:анионит) минимум нYктесiнен 2,5 есе, 0:6 ^атынасында сэйкесiнше 2,0 есе жогары. Леватит > АВ-17-8 жагдайында келес процесс жYредi:
- СООН + N-OH^ - COO- + N+ +H2O H2O элсiз диссоциацияга ^шырайтын болгандыщтан тепе-тендiк оцга ^арай ауысады. Ле-Шателье принципi бойынша су ортасында ^осымша Н+иондары пайда болып, концентрациясы 5:1 ^атынасына дейiн еседi. Ал АВ-17-8 анионит Yшiн диссоциациялану мYмкiндiгi жогалады.
Леватит <АВ-17-8 кезiнде бас^а тепе-тецдiк орнайды, м^нда ОН-топтарыН+иондарын бейтараптандыруга ж^мсалады. 2:4 ^атынасы АВ-17-8-дщ леватитке Караганда анаг^рлым кYштi полиэлектролит екенш керсетед1.
Сурет 1 - С№ЬЕ1сш - АВ-17-81с1н интерполимел1 жуйелер1 к;атысында су ертндшершщ меншжта электр етюзпштлтнщ уа^тка тэуелдЫп.
Элeктpeткiзгiштiк иовдapдьщ жглпы концeшpaцияcьшьщ eзгepyiн (зapядынa rçapaMa^ кepceтeтiнi бeлгiлi. Элeктpeткiзгiштiк пeн pH мэндepiн camicibipy элeктpохимияльщ пapaмeтpлepдщ e3repy ceбeбiн amiKrayFa мYмкiндiк бepeдi, eйткeнi pH e3repyi Н+ иондapыньщ концeнтpaцияcыньщ e3repy ди^ми^^н кepceтeдi, an x Н+жэнe ОН- иондapыньщ ^осындысы болып тaбылaды.
1(б) cypeттe бacтaпrçы кaтион aлмacтыpFыш шн aнион aлмacтыp-Fыштыц элeктp eткiзгiштiгiнiц олapдьщ лeвaтит CNPLF жэнe АВ-17-8 5:1, 4:2, 3:3, 2:4, 1:5 моль:моль aparçaтынacындaFы ya^rc бойыншa e3repid кepceтiлгeн. АлынFaн rçиcьщтapдaн aнионит АВ-17-8 мeлшepi ecкeн caйын элeктpeткiзгiштiктiц кYpт e3repyi бipтiндeп жоFaлaтыны бaйrçaлaды. 63repiCTep 5:1 жэнe 0:6 rçaтынacындa caкгaлaды. Б^л rçaтынacтapдa бacтaпrçы ya^ina 0,08-^н 6 caFaщa дeйiн элeктpeткiзгiштiктiц тeмeндeyi бaйrçaлaды. Ал 4:2 жэнe 1:5 rçaтынacындa x мэшнщ ecyiн бaйrçaймыз. Оcылaйшa, мeншiктi элeктpeткiзгiштiктiц ^ыш^ылдыщ жэж нeгiздiк компонeнттepдiц бacтaпrçы rçaтынacынa жэж ya^i^a тэyeлдiлiгiн тaлдay нэтижeлepi зepттeлгeн пapaмeтpдщ 2.5 eceгe дeйiн eзгepeтiнiн кepceттi, б^л элeктpоcтaтикaльщ эpeкeттecyлepдiц эcepiнeн конфоpмaцияльщ ^йдщ жэнe тYЙiн apamirç тiзбeктepдiц и^мд^^^^ ьщтимaл eзгepiciн кepceтeдi.
Н+ иондapыньщ концeнтpaцияcын eлшey нэтижeлepi 2-cypeттe Kepœ-тiлгeн. Сypeттeн Keprnrn т¥pFaндaй, 5:1 rçaтынacындaFы pH мэш (Karno-нит:aнионит) ya^ir eтe кeлe 0.08 caFaттa 7.8-дeн 30 caFaттa 5,9-Fa дeйiн тeмeндeйдi. Б^л pH e3repiCTepi rçapacтыpылFaн ya^rc aймaFындa Н+ иондapыньщ концeнтpaцияcы apтып жaтrçaнын кepceтeдi. pH 7.8 мeн 5.9 apacындaFы aйыpмaшылыFы ApH= 1.9 логapифмдiк шкaлaFa тeц, сонды^ган caндapдaн Yлкeн e3repiCTep нaшap кepiнeдi. Б^л нэтижeлep жYЙeнiц элeктp eткiзгiштiгiнiц осы ya^rc тeмeндeйтiнiн, aл пpотон концeнтpaцияcы
жоFapылaйтынын кepceтeдi. 5:1 rçaтынacындaFы мeншiктi элeктp-eткiзгiштiктiц aбcолюттi мэндepi кaтион aлмacтыpFыштьщ ^¥paмы aнион aлмacтыpFыштaн 5 eœ жоFapы ayMa^ra, 2:4-0:6 rçaтынacтapынa rçapaFa^4a (интepполимepлi жYЙeдe aнион aлмacтыpFыштьщ мeлшepi бacымыparç аудандарда) айтарльщтайжогары.
(a)
Сурет 2 - CNPLF,
1ин - АВ-17-81сш интepполимeлi ЖYЙeлepi к;aтыcындa су epmндiлepшщ pH мэндepшщ yaK^ma тэyeлд1лiг1.
2(Ь) суретте катионит мен аниониттщ эртYрлi катынастарындагы рН-мэндершщ уа;ыт;а тэуелдiлiгi кврсетiлген. Алынган нэтижелерден бастапкы уакыт диапазонында 2.5 сагатта (1.5 сагаттан баска) интер-полимерлi жYЙенiц катысында сулы ортаньщ рН-ныц кYрт жогарылайтыны байкалады. Одан эрi рН мэнi кYрт тYседi де кайтадан жогарылайды. Сутегi иондарыныц концентрациясыныц твмендеуiн кврсететiн рН-мэншщ бастапкыда жогарылауы, ец алдымен, протонныц жогалуынан пайда болган буынаралы; ассоциациялардыц бузылып, ион алмастыргыштардыц тYЙшаралык буындарыныц конформациялы; трансформацияга ушырауына байланысты болуы мYмкiн. Ассоциациялар жойылган кезде Н+ иондары кайтадан ион алмастыргыштардыц Н+ иондарымен ассоциация тYзедi. Эзара эрекеттесу уакытыныц 24 сагатына дейiн айтарлыктай взгерютер жок, тек 24 сагаттан 30 сагаща дейiн кYрт твмендегенiн байкаймыз. Бул суретте Yлкен взгерiстер катионит:анионит 5:1 катынасында кездеседi. Ал 6:0 катынасында ец аз взгерiс ^ркелген.
Зерттеудiц келесi кезецi конденсацияланган ^йдеп интерполимерлi жYЙелердiц эртYрлi катынасында рН жэне х тэуелдшшн зерттеу болып табылады. 3-суретте эртYрлi эрекеттесу уакытындагы CNPLF - АВ-17-8 катынасына электрвтюзпштштщ тэуелдiлiгi кврсетiлген. Алдыцгы суреттегi юшген леватит CNPLF жэне iсiнген АВ-17-8 Yшiн электрвткiзгiштiк мэнiнiц взгеруi мунда да кездеседi. 5:1 катынасында бiз электрвткiзгiштiктiц шамалы квтерiлгенiн байкаймыз. АВ-17-8 анион алмастыргыш шайыры Yшiн электрвтюзпштш мэнiнiц жогарылауы байкалады. Эзара эрекеттесу уакыты улгайган сайын олардыц мэш арткан. Ец аз мэндер эквимольдш кYЙде 3:3 (катионит:анионит) катынасында квршедь Ец твменгi жэне ец жогаргы мэндер арасындагы айырмашылык айтарлыктай Yлкен. Мысалы, 0.08 сагатта х мэш 2-ден 7-ге дейiн артады, бул электрвткiзгiштiктiц 3.5 есе артканын бiлдiредi. Эзара эрекеттесудiц баска уакыттарында да х осындай всу байкалады.
X .цеСЫ.'СЫ
•/.жСиСи стици «
2 0 2 4 6 8 10 12 14 1в 18 20 22 24 26 28 30 32
6:0 5:1 4:2 3:3 2:4 1:5 0:6
(а) (Ь)
Сурет 3 - ^ургак; куйдеп СЫРЬЕ жэне АВ-17-8 интерполимел1 жуйелер1 катысында су ертндшершщ меншшп электр втюзгштшнщ уак;ытк;а тэуелдшт.
Катион алмастыргыш:анион алмастыргыш шайырлардьщ эртYрлi ^атынасындагы электрвтюзпштштщ уавытва тэуелдшш (З(б)-сурет) аниониттщ мшез-в¥лвыныц басва жYЙелерден айтарлывтай ерекшеленетiнiн кврсетедi. АВ-17-8 анион алмастыргышыныц (^¥Рга^) меншiктi электр етюзпштш 4-7 мкС/См диапазонында, ал CNPLF ^¥Рга^ катион алмастыргышы мен интерполимерлi жYЙелер Yшiн 2-ден 5-ке мкС/См дешнп диапазонда жатыр.
Карастырылып отырган СОТЬЕв^-АВ-17-8в^ жYЙесi Yшiн катионит:анионит ватынасына байланысты рН висывтарын талдау рН мэндершщ электрвткiзгiштiк нэтижелерiнен айтарлывтай айырмашылы^ы барын кврсетедi (4-сурет). Катион алмастырFыштьщ рН мэндерi анион алмастырFышва вараFанда элдевайда твмен. Ец твменгi рН мэндерi эртYрлi эрекеттесу уавыттары Yшiн эр тYрлi. Мысалы, минимум рН 0,08 саFатта 3:3, 0.5 сагат - 1:5, 6 сагат - 2:4 (катионит:анионит) байкалады.
(a) (Ъ)
Сурет 4 - СИРЬЕвда - АВ-17-8вдрг интерполимел1 жуйелер1 ватысында су ертндшершщ рН мэндершщ уавытва тэуелдшп.
Ертндшердщ уавыт бойынша рН висывтарында (4(Ь)-сурет) интерполимерлi жYЙенiц 5:1 ватынасындаFы рН мэш басваларынан айтарлывтай ерекшеленедi. Б^дан CNPLFв¥рF-AB-17-8в¥рF жYЙесiнде протон-ныц твмендшн квруге болады.
Келесi зерттеу CNPLFв¥рF-AB-17-81сlн-ден т^ратын интерполимерлi жYЙелердiц электрохимиялыв васиеттерш бавылау (5-сурет). М^нда электрвткiзгiштiк висывтарыныц нYктелерi iсiнген ион алмастырFыштары бар интерполимерлi жYЙелерге ^всайды (1-сурет). Максималды электр-вткiзгiштiк катионит:анионит 5:1 ватынасында байвалады. Ал ец аз мэндер 4:2 жэне 2:4 ватынасында. Б^л жYЙенiц айрывша ерекшелiгi CNPLFiсш-AB-17-8ю1Н жаFдайына вараFанда интерполимерлi жYЙелердiц максималды мэндерi мен ец твменгi мэндер арасындаFы айырмашылыв айтарлывтай жоFары.
5 (Ь) суреттеп электрвтюзпштк висывтары CNPLFв¥рF - ЛВ-17-81(;ш эртYРлi бастапвы ватынастары Yшiн Н+ иондарыныц концентрациясыныц уавытва байлынысты взгеру динамикасын сипаттайды. % максималды мэш 5:1 жэне 0:6 ватынастарында байвалады. KалFан аудандарда электрвткiзгiштiк ватты взгермеген.
CNPLFв¥рF-ЛВ-17-81сlн интерполимерлi жYЙелерiнiц рН взгеруi 6-суретте кврсетiлген. Барлыв ватынастар Yшiн (0.5 саFатты воспаFанда) сулы ортаныц рН твмендеуi байвалады. 5:1 ватынасындаFы нэтижелер басвалардан айтарлывтай ерекшеленедi. 0.08; 1.5; 4.5 жэне 6 саFатта максималды щктелер тiркелген. Эрi варай эрекеттесу уавытыныц ¥ЛFаюымен рН мэш темсндсйдк б^л ертндщеп протон мелшершщ кебейгешн керсетед1.
пН РН СМРТР -АЧ-17-Й
-1---1---1---1---1---1---1-1 -2 0 2 4 5 8 10 12 14 10 18 20 22 24 26 28 30 32 **
6:0 5:1 4:2 3:3 2:4 1:5 0:6
(а) (Ъ)
Сурет 6 - СИРЬЕвда - АВ-17-81сш интерполимел1 жуйелер1 ватысында су ертндшершщ рН мэндершщ уавытва тэуелдшт.
6(Ь) суретшщ нэтижелерi 6(а) суретiндегi нэтижелерге сэйкес келедi. Уавыт вте келе ец жоFары рН мэндерi 5:1 ватынасында байвалады. Эрi варай CNPLFв¥рF - ЛВ-17-81(;ш бастапвы катион алмастырFыштыц бiрнеше мэндерi кездеседi. Сондай-ав, 2,5 саFатта втпелi аймавтыц пайда болFанын
^pyre болaды. М^цдай e3repiCTep ион aлмacтыpFыштapдыц тYЙшapaльщ бyындapыньщ конфоpмaцияльщ ayыcyынa бaйлaныcты пaйдa болaды.
CNPLFiciH - AB-17-S^pr жYЙeci Yшiн aлынFaн 3epxxey нэтижeлepi (7-cypeт) жоFapыдa кapacтыpылFaн жYЙeлepдeн aйтapльщтaй epeкшeлeнeдi. Жaцa жYЙeдe 3:3 жэнe 2:4 кaтынacтapындa мaкcимyм aймaктap пaйдa болFaн. Жэж б^л жYЙe Yшiн дe 5:1^eri мaкcимyм нYктeлep ca^anra^ Мaкcимaлды элeктpeткiзгiштiк мэндepi кзшыктзн ape^'irec^^R 30 cara-тында, ал минималды 0,08 сагатында байкалады.
Сурет Т - CNPLFicm - AB-H-S^p интepполимeлi жYЙeлepi кaтыcындa cy epiтiндiлepiнiн мeншiктi элeктp eткiзгiштiгiнiн ya^n^a тэyeддiлiгi.
7(b) cyperre мaкcимaлды х 0:6 ^arama^^a бaйкaлaды. х-тщ минимaлды мэн1 4:2 ^a^im^im тэн, ол 7 (a) cypeтiндeгi дepeктepмeн cэйкec кeлeдi.
ЖYЙeлepдiц 8(a)-cypeттe кepceтiлгeн pH тэyeлдiлiгi б^ын aлынFaн нэтижeлepмeн ic жYзiндe бipдeй. Aйыpмaшыльщ мaкcимyм жэнe минимум aймaFындaFы киcьщтapдьщ peтi бойыншa Faнa бaйкaлaды.
Сурет 8 - CNTLFicm - AB-17-8^ypf интepполимeлi ЖYЙeлepi к;aтыcындa cy epiтшдiлepшщ pH мэндepшщ yaK^ma тэyeлдiлlгi.
8(Ь) суретте 5:1 ватынасындаFы нYктелер басваларынан ватты ерекшеленедi. 6 саFатта Н+ концентрациясы минимумFа тYсiп, iс жYзiнде 24 саFатва дейiн взгермеген, бiрав содан кейiн кYрт твмендеген, б^л 27 саFатта концентрацияныц жоFарылаFанын кврсетедь Осылайша, алынFан нэтижелер интерполимерлiк ж^пты в¥райтын полиэлектролиттердiц электрохимиялыв васиеттерiне зерттелетш ион алмастырFыштардыц бастапвы кYЙi, в¥рылымдары жэне в¥Рылымы эсер ететiнiн кврсетедь
Интерполимерлiк ЖYЙелердщ х-не бастапвы кушнщ эсерь
Катионитв¥рF-анионитв¥рF жYЙесiнде катион алмастырFыш шайырдыц мвлшерi басым аймавта электрвтюзпштштщ максимум нYктелерi пайда болады (3-сурет, 5:1, CNPLFв¥рF - AB-17-8в¥рF). Минимум электрвтюзпштш 4:2 ватынасында байвалады. Минималды нYктеден оц жав аймавта жYЙенiц электр вткiзгiштiгi Yнемi артып отырады жэне олардыц мэндерi 5:1 ватынасында б^рын байвалFан х мэндерiнен жоFары.
K¥РFав катион алмастырFыш пен юшген анион алмастырFыштан т^ратын интерполимерлi жYЙелердi зерттегенде жYЙелердiц электрохимиялыв васиеттершщ кYрт взгергенiн байваймыз (5-сурет). 5:1 (катионит:анионит) ватынасындаFы электрвткiзгiштiк мэндерi в¥РFав ион алмастырFыштары бар жYЙелердiц х -нен 1,5 есе жоFары. Осылайша, б^л нэтижелер жYЙедегi бiр компоненттщ бастапвы кYЙiнiц взгеруi интер-полимерлi жYЙелердiц электрохимиялыв васиеттерiне тiкелей эсер ететшш жэне олар ион алмастырFыштардыц кейiнгi конформациялыв васиеттерiнде кврiнетiнiн кврсетедь
Келесi зерттелетiн жYЙенiц алдыцFысынан айырмашылыгеы, интерполи-мерлiк жYЙедегi ион алмастырFыштардыц бастапвы кYЙi керiсiнше: катион алмастырFыш iсiнген кYЙде, анион алмастырFыш в¥РFав кYЙде алынFан (7-сурет). Суреттеп влшеу нэтижелерi мен висывтардыц жYРу барысы алдыц-Fы зерттелген 2 жYЙеге ^всамайды. Бiрiншiден, м^нда 2 жоFары жэне 2 твменгi нYктелер бар. Б^рын табылFан 5:1 ватынасындаFы максимум нYктелерiнен басва, 3:3 (катионит:анионит) ватынасында максимум нYкте-лер пайда болFан. 5:1-де электрвткiзгiштiк мэндерi аздап твмендеген, екiншi максимум нYктесiнде олардыц мэндерi 5:1 ватынасындаFыдан элдевайда твмен жатыр.
СоцFы сурет iсiнген ион алмастырFыштардан т^ратын интерполимерлi жYЙелердiц электрохимиялыв васиеттершщ взгеруш сипаттайды (1-сурет). М^нда келесi айырмашылывтар байвалады: 1) максималды нYктедегi х мэндерi алдыцFы жYЙелермен салыстырFанда айтарлывтай твмендейдi; 2) Екiншi максимум жойылFан. Ал минималды щкте 2:4 (катионит:анионит) ватынасында байвалады. Осылайша, в¥РFав жэне iсiнген ион алмастыр-Fыштардан т^ратын интерполимерлi жYЙелер Yшiн х бойынша алынFан тэжiрибе нэтижелерi бiр компоненттiц бастапвы кYЙiнiц взгеруi ион алмастырFыштар мен интерполимерлi жYЙелердiц электрохимиялыв эрекетiн взгертетiнiн кврсетедi.
4. Корытынды
Алынган нэтижелер мен т^жырымдардан интeрполимeрлi жYЙeлeрдeгi ион алмастыргыштардыц физика-химиялык жэнe сорбциялык KacHeirepm зeрттeгeндe комroнeнттepдщ бастапкы кYЙiн ecKepy кажeт eкeндiгi шыгады.
Каржыландыру: Жумыс Э.Б. Бeкт¥pов атындагы Химия гылымдары институтында BR10965255 жобасы бойынша К^азакстан Рecпyбликаcы Бшм жэнe гылым министрлшнщ Fылым комитeтi жYзeгe асыратын 2021-2023 жылдарга арналган гылыми зepттeyлepдi максатты каржыландыру багдарламасы бойынша орындалды.
Information about authors:
Jumadilov T. - Doctor of Chemical Sciences, Professor, Chief Researcher at JSC «Institute of Chemical Sciences after A.B. Bekturov», Academician of the Russian Academy of Natural History, Almaty, Kazakhstan, ORCID ID: https://orcid.org/0000-0001-9505-3719; e-mail: [email protected]
Khimersen Kh. - PhD student at Abai Kazakh National Pedagogical University, Almaty, Kazakhstan; ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-5138-5997, e-mail: [email protected]
Haponiuk J. - Full professor, Department of Polymer Technology, Faculty of Chemistry, Gdansk University of Technology, Gdansk, Poland, ORCID ID: https://orcid.org/0000-0001-6377-7050, e-mail: [email protected]
OfleöneTTep Ti3iMi
1. Beaugeard V., Muller J., Graillot A., Ding X., Robin J.-J., Monge S. Acidic polymeric sorbents for the removal of metallic pollution in water: A review. React. Funct. Polym. 2020, 152, 104599. https://doi.org/10.1016/j .reactfunctpolym.2020.104599
2. Sui N., Huang K. Separation of rare earths using solvent extraction consisting of three phases. Hydrometallurgy, 2019, 188, 112-122. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2019.06.012
3. Botelho Junior, A.B.; Pinheiro, E.F.; Espinosa, D.C.R.; Tenorio, J.A.S.; Baltazar, M.d.P.G. Adsorption of lanthanum and cerium on chelating ion exchange resins: Kinetic and thermodynamic studies. Sep. Sci. Technol. 2021, in press [CrossRef].
4. Martin D.M.; Jalaff L.D.; Garcia M.A.; Faccini M. Selective Recovery of Europium and Yttrium Ions with Cyanex 272-Polyacrylonitrile Nanofibers. Nanomaterials, 2021, 9, 1648.
5. Abu Elgoud E.M.; Ismail Z.H.; Ahmad M.I.; El-Nadi Y.A.; Abdelwahab S.M.; Aly H.F.; Abu Elgoud E.M.; Ismail Z.; Ahmad M.I.; El-Nadi Y.A.; et al. Sorption of Lanthanum(III) and Neodymium(III) from Concentrated Phosphoric Acid by Strongly Acidic Cation Exchange Resin (SQS-6). Russ. J. Appl. Chem. 2019, 92, 1581-1592.
6. Kolodynska D.; Hubicki Z.; Fila D. Recovery of rare earth elements from acidic solutions using macroporous ion exchangers. Sep. Sci. Technol. 2019, 54, 2059-2076.
7. Allahkarami E.; Rezai B. Removal of cerium from different aqueous solutions using different adsorbents: A review. Process. Saf. Environ. Prot. 2019, 124, 345-362.
8. Jörissen J. Ion exchange membranes as solid polymer electrolytes (spe) in electro-organic syntheses without supporting electrolytes. Electrochim. Acta, 1996, 41(4), 553-562. https://doi.org/10.! 016/0013-4686(95)00342-8
9. Pehlivan E., & Altun T. Ion-exchange of Pb2+, Cu2+, Zn2+, Cd2+, and Ni2+ ions from aqueous solution by Lewatit CNP 80. Journal of Hazardous Materials, 2007, 140(1-2), 299-307. D0I:10.1016/j.jhazmat.2006.09.011
10. Kurian M. Cerium oxide-based materials for water treatment - a review. J. Environ. Chem. Eng. 2020, 8(5), 104439. https://doi.org/10.1016/jjece.2020.104439
11. Petrov G., Zotova I., Nikitina T., Fokina S. Sorption recovery of platinum metals from production solutions of sulfate-chloride leaching of chromite wastes. Metals. 2021, 11, 569. https://doi.org/10.3390/met11040569
12. Jumadilov T., Khimersen K., Malimbayeva Z., Kondaurov R. Effective Sorption of Europium Ions by Interpolymer System Based on Industrial Ion-Exchanger Resins Amberlite IR120 and AB-17-8. Materials, 2021, 14(14), 3837. https://doi.org/10.3390/ma14143837
13. Altshuler H.N., Ostapova E.V., Malyshenko N.V., Altshuler O.H. Sorption of nicotinic and isonicotinic acids by the strongly basic anion exchanger AB-17-8. Russian Chem. Bul., 2017, 66, 1854-1859. https://doi.org/10.1007/s11172-017-1957-7
14. Jumadilov T., Totkhuskyzy B., Malimbayeva Z., Kondaurov R., Imangazy A., Khimersen K., Grazulevicius J. Impact of Neodymium and Scandium Ionic Radii on Sorption Dynamics of Amberlite IR120 and AB-17-8 Remote Interaction. Materials, 2021, 14, 5402. https://doi.org/10.3390/ma14185402
Резюме
ВЛИЯНИЕ ИСХОДНЫХ СОСТОЯНИЙ НА ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ ПОВЕДЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ ИОНИТОВ В ИНТЕРПОЛИМЕРНОЙ СИСТЕМЕ ЛЕВАТИТ CNPLF - АВ-17-8
Джумадилов Т.1, Химэрсэн Х.1'2", Хапонюк Ю3.
1АО «Институт химических наук им. А.Б. Бектурова», Алматы, Республика Казахстан
2Казахский национальный педагогический университет им. Абая, Алматы, Республика Казахстан
3Гданьский технологический университет, Польша E-mail: [email protected]
В настоящее время в сорбционных технологиях используются различные высокомолекулярные сорбенты. Важная их часть направлена на извлечения и разделение редкоземельных металлов. Целью данной работы является изучение влияния исходных состояний на электрохимические свойства промышленных ионообменных смол Леватит CNPLF и АВ-17-8. Электрохимические свойства ионообменных смол изучали методами кондуктометрии и рН-метрии. Были созданы интерполимерные системы ионообменных смол CNPLFme-AB-n^^e, CNPLFm6-АВ-17-8сух, CNPLF сух - АВ-17-8сух, CNPLFсуX - АВ-17-8наб и проведены контроль электропроводности и рН каждой системы. Наиболее высокие значения удельной электропроводности в системе CNPLFнаб-АВ-17-8наб наблюдаются при соотношениях 5:1 и 0:6, где при соотношении 5:1 электропроводность интерполимерных систем в 2.5 раза больше, чем в точке минимума при соотношении 5:1, и приблизительно в 2 раза больше при соотношении 0:6 соответственно. Максимальная электропроводность для системы CNPLFc^ - АВ-17-8наб наблюдается при соотношении катионит:анионит 5:1. Точки минимума находятся при соотношениях 4:2 и 2:4. В системе CNPLFнаб - АВ-17-8сух установлены области максимума при соотношениях 3:3 и 2:4. Полученные экспериментальные результаты по электрохимическому поведению интерполимерных систем, состоящих из сухих и набухших ионитов, указывают, что изменения исходного состояния одного из компонентов существенно меняет электрохимическое поведение ионитов и интерполимерных систем, что отражаются на прикладных свойствах промышленных ионитов.
Ключевые слова: интерполимерная система, промышленные иониты, леватит CNPLF, AB-17-8, дистанционное взаимодействие, удельная электропроводность, рН измерение, взаимная активация
Abstract
INFLUENCE OF INITIAL STATES ON THE ELECTROCHEMICAL BEHAVIOR OF INDUSTRIAL IONITES IN THE INTERPOLYMER SYSTEM LEVATITE CNPLF - AB-17-8
Jumadilov T.1, Khimersen Kh.1'2*, Haponiuk J. 3
1 JSC «Institute of Chemical Sciences named after A.B. Bekturov», Almaty, Kazakhstan
2 Abai Kazakh National Pedagogical University, Almaty, Kazakhstan 3Gdansk University of Technology, Gdansk, Poland
E-mail: [email protected]
Currently, various high-molecular sorbents are used in sorption technologies. An important part of them is aimed at extracting and separating rare earth metals. The aim of this work is to study the effect of initial states on the electrochemical properties of industrial ion-exchange resins Lewatit CNPLF and AB-17-8. The electrochemical properties of ion-exchange resins were studied by conductometry and pH-metry. Interpolymer systems of ion-exchange resins CNPLFSw-AB-17-8Sw, CNPLFSw-AB-17-8dry, CNPLFdry - AB-17-8dry, CNPLFdry - AB-17-8Sw were created and control of electrical conductivity and pH of each system was carried out. The highest values of electrical conductivity in the CNPLFSw-AB-17-8mb system are observed at 5:1 and 0:6, where at 5:1 the electrical conductivity of interpolymer systems is 2.5 times greater than at the minimum point at 5:1, and about 2 times greater at 0:6 respectively. The maximum electrical conductivity for the system CNPLFdry - AV-17-8sw is observed at a ratio of cation exchanger:anion exchanger 5:1. The minimum points are at ratios of 4:2 and 2:4. In the CNPLFsw - AB-17-8dry system, the maximum areas were established at ratios of 3:3 and 2:4. The obtained experimental results on x and pH measurements for interpolymer systems consisting of dry and swollen ion exchangers indicate that changes in the initial state of one of the components significantly change the electrochemical behavior of ion exchangers and interpolymer systems, which affects the applied properties of industrial ion exchangers.
Keywords: interpolymer system, industrial ion exchangers, lewatit CNPLF, AB-17-8, remote interaction, electrical conductivity, pH, activation
