CC BY
30
18 AZ9RBAYCAN KIMYA JURNALI № 2 2013
UOT 546.791.6+541.183
Ra2+ V3 Th4+ 1ONLARI l$TlRAKINDA KARBOKSlL KATION^! lL3 URANlL 1ONLARININ
SORBSlYASININ t3dq1q!
A.M.Maharramov, M.R.Bayramov, M.H.Allahverdiyeva, M.A.Agayeva, C.O.Nagiyev
Baki Dövldt Universiteti
mehinin@yahoo. com
Redaksiyaya daxil olmu§dur 15.11.2012
Malein anhidridi, stirol va 1,4-di(4-izopropenilfenoksi)butan asasinda alinmi§ birga polimerin giximina va ¡ji§ma daracasina tikici agentin miqdannin tasiri öyranilmiij va müayyan olunmu§dur ki, sonuncunun miqdannin artmasi ila tikili polimerin giximi va §i§ma daracasi azalir. Bela ki, 1,4-di(4-izopropenilfen-oksi)butanin 2 va 10 mol % miqdannda gixim uygun olaraq 98 va 89.6 %, §i§ma daracasi isa 680.0 va 260.2% ta§kil edir. Tadqiqatlar naticasinda tikici agentin 10 mol % miqdannda alinmi§ hidroliz olun-mu§ birga polimerla uranil ionlannin sorbsiya prosesina kanar Ra2+ va Th4+ ionlarinin nazara garpacaq manegilik göstarmadiyi müayyan olunmu§dur.
Agar sözlzr: kationit, polimer sorbent, uranil ionlari, radioaktiv elementhr.
Malumdur ki, tarkibinda amin, sulfo, karboksil va digar funksional qruplar olan makromasamali polimer materiallar iondayi§dirici qatranlarin, biogevrilmalarin aparilmasi ügün ferment reaktorlarinin, xromatoqrafiya kolonlarinin va s. alinmasinda istifada olunur [1, 2].
Tabii va tullanti sularinin agir metallardan, radioaktiv elementlardan va digar zararli maddalardan tamizlanmasi ila alaqadar texnologiyanin inki§afi yüksak istismar keyfiyyatina malik masamali qurulu§lu effektiv polimer sorbentlarin alinmasina zarurat yaradir [3, 4].
Qeyd etmak lazimdir ki, su sistemlarinin, o cümladan tarkibinda radioaktiv elementlar va agir metal duzlari olan müxtalif maye istehsal tullantilarinin tamizlanmasi ügün hazirda mövcud olan üsullar masrafli va gatin ba§a galandir [2].
Polimer sorbentlarla, xüsusila karboksil kationitlarila sorbsiya üsulunun tatbiqi yüksak tutumlu atraf mühit obyektlarindan ionlarin kigik miqdarini, hatta maneedici kanar ionlar i§tirakinda bela ayirmaga imkan verir. Karboksil kationitinin tasir mexanizmi sorbsiya olunan ionlarin karboksil qruplari ila elektrostatik qar§iliqli tasiri, elaca da ionlarin karboksil qruplan ila kompleksamalagatirma qabiliyyatila alaqadardir [5]. Bu sababdan yeni effektiv sintetik sorbsiyaedici materiallarin alinmasi aktual masalalardandir.
Taqdim olunmu§ maqalada a§agida göstarilmi§ metodika üzra sintez olunmu§ malein anhidridi, stirol va 1,4-di(4-izopropenilfenoksi)butan asasinda alinmi§ ügölgülü sopolimerin sorbsiya xassasinin öy-ranilmasindan alinmi§ naticalar verilmi§dir.
TecRüBi Hisse
Sopolimerla§ma prosesi sarbast radikal mexanizmi üzra malein anhidridi, stirol va 1,4-di(4-izo-propenilfenoksi)butanin müayyan nisbatinda, dioksan (halledici) mühitinda aparilmi§dir. Tadqiqatda yüksakmolekullu masama amalagatirici kimi malein anhidridi va stirolun xatti polimeri (4%) istifada olunmu§dur. Sopolimerla§ma a§agida göstarilmi§ sxem üzra 600C temperaturda 4 saat müddatinda azo-bis-izobutironitril (2%) inisiatoru i§tiraki ila apanlmi§dir:
hc=ch chl —, ,—ч ch3
rh ^ + л + c^s-o-(ch2)4-o^^-c
o=q c=o + hl + c w v 2/4 w
xox ^^ ch ch2
-ch-ch-I
-hc-ch-/ \
o=c c=o
ch ch
- -o-(ch2)4-o^^)bc"
CH2 CH2
z
Ra2+ УЭ Th4+ ÍONLARI ͧTÍRAKINDA KARBOKSÍL KATÍONÍTÍ ÍL9 URANÍL 19
Polimerla§ma mahsulu qaynar aseton va benzolla ekstraksiya olunaraq hall olan hissadan ayrildiq-dan sonra tikili polimerin ^iximi müayyan olunmu§dur. Tikili polimerin tarkibinda reaksiyayaqabil anhid-rid qrupunun olmasi su ila hidroliz olunduqdan sonra onun asasinda karboksil kationitinin alinmasina imkan verir.
Tadqiqat i§inin növbati marhalasinda sintez olunmu§ karboksil kationitila uranil ionlarinin sorbsiya prosesina kanar Ra2+ va Th4+ ionlarinin mane?ilik tasiri öyranilmi§dir.
Uranil ionlarinin sulu mahlullardan sorbsiya prosesi statik rejimda, 250C temperaturda, 24 saat müddatinda aparilmi§ va sorbsiya göstaricilari AB§-in istehsali olan "Yüksak tamizlikli Ge detektorlu" y-spektrometrla 235U izotopunun aktivliyinin azalmasina asasan tayin edilmi§dir. Tapilmi§ optimal pH-da (pH 7), uranil ionlarinin eyni qatiliginda sistema müxtalif hacmda 6.37 mq/l qatiliqli RaCl2 mahlulu va ya 1240 mq/l qatiliqli Th(NO3)4 mahlulu alava olunmaqla uranil ionlarina göra sorbsiya daracasi va statik sorbsiya tutumu müayyan olunmu§dur.
NeTíceLeR ve onlarin MüzAKiResi
Kifayat qadar mexaniki möhkamliya malik sopolimerin yüksak ?iximla alinmasi ü?ün yuxarida göstarilmi§ metodika üzra eyni §araitda (temperatur - 600C, monomerlar camina göra inisiator - 2%, ma-samaamalagatirici - 4%) tikici somonomerin müxtalif miqdarlarinda (2, 6 va 10 mol %) sopolimerla§ma aparilmi§ va alinmi§ naticalar cadval 1-da verilmi§dir.
Cadval 1. Gel fraksiyanin ciximina vo sismo dorocosino tikici monomerin miqdarinin tasiri
Malein anhidridi:stirol:1,4-di(4-izopropenil-fenoksi)butan, mol % Gel fraksiyanin Ciximi, % Gel fraksiyanin §i§mo dorocosi, %
51:47:2 98 680.0
53:41:6 92.5 294.6
55:35:10 89.6 260.2
Cadval 1-dan göründüyü kimi, tikici somonomerin - 1,4-di(4-izopropenilfenoksi)butanin miqdarirn 2%-dan 10%-adak artirdiqda tikili sopolimerin 51x1ml 98.0%-dan 89.6%-dak azalir. Bu halda §i§ma daracasinin da azalmasi mü§ahida olunur. Bela ki, tikici somonomerin 2% miqdarinda §i§ma daracasi 680%, 6-10% miqdarinda isa orta hesabla 277% ta§kil edir. Tadqiqatin naticalarindan görünür ki, onun miqdari sopolimerin masamali qurulu§unun tanzimlanmasinda asasli rol oynayir. Bela ki, tikici somonomerin 2% miqdarinda az tikili, 6-10 % miqdarinda six tikili - nisbatan mexaniki möhkam matris alinir.
övvalki tadqiqatlardan alinan naticalar göstarmi§dir ki [6], taqdim olunmu§ karboksil kationiti müxtalif kanar ionlarin (Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Ba2+, Sr2+, Al3+ va Fe3+) oldugu mürakkab sistemlarda uranil ionlarina qar§i kifayat qadar selektiv olur va yüksak sorbsiya göstaricilari ila xarakteriza olunur. Aparilmi§ tadqiqatlarin davami olaraq uranla yana§i neft lay sularinda rast galinan radium va torium kimi radioaktiv elemenlarin oldugu sistemlarda da sorbsiya prosesinin öyranilmasi maqsadauygun hesab edilmi§dir.
Tadqiqat obyekti kimi götürülmü? kationit malein anhidridi, stirol va 1,4-di(4-izopropenilfenoksi)-butanin uygun olaraq 55:35:10 mol% nisbatinda birga polimerla§masindan alinmi§dir. Uranil ionlarinin sorbsiya prosesina kanar Ra2+ ionlarinin mane^ilik tasirinin öyranilmasindan alinmi§ naticalar cadval 2-da verilmi§dir.
Cadval 2. Uü2+ ionlarinin sorbsiyasina konar Ra2+ ionlarinin tosiri (sorbentin kütlosi - 50 mq)
UO2+ ionunun ilkin qatiligi, mq/l 212 212 212 212 212 212
UO2+ ionunun son qatiligi, mq/l 40.6 41.5 44.2 40.6 39.3 44.2
RaCl2 mohlulunun hocmi, ml 0.3 0.6 1 1.5 2 3
Sorbsiya dorocosi, % 82.3 81.9 80.8 82.3 82.9 80.8
Statik sorbsiya tutumu, mq/q 189.4 188.5 185.8 189.4 190.7 185.8
Codvoldon göründüyü kimi, sulu mühitdo uranil ionlari ila yana§i Ra2+ ionlarinin olmasi birincinin sorbsiya daracasina, eloco da statik sorbsiya tutumuna demok olar ki tosir etmir. Bela ki, model mohlula 0.3 ml hacmda Ra2+ ionlari alava olunduqda uranil ionlarina göra sorbsiya daracasi 82.3% oldugu halda, birincinin 3 ml alavasinda sorbsiya daracasi cami 1.5% azalaraq 80.8% ta§kil edir.
20
A.M.M9H9RR9MOV уэ b.
Analoji qaydada polimerin sorbsiya gбstэricilэrinэ кэпаг Th4+ ionlarmm da mane^ilik tэsiri oyrenilmi§ уэ alinmi§ nэticэlэr cэdyэl 3-da verilmi§dir.
Cadval 3. UO2+ ionlarinin sorbsiyasina kэnar Th4+ ionlarinin tэsiri (sorbentin kutlasi - 50 mq)
UO^+ ionunun ilkin qatiligi, mq/l 230 230 230 230 230
UO^+ ionunun son qatiligi, mq/l 26.1 34.5 36.7 42.8 45.5
Th(NO3)4 mahlulunun hacmi, ml 0.3 0.5 0.75 1 1.5
Sorbsiya daracasi, % 88.7 85.0 84.1 81.4 80.2
Statik sorbsiya tutumu, mq/q 203.9 195.6 193.3 187.2 184.5
Cэdvэldэn g6runduyu kimi, sistemdэ Th4+ ionlarinin miqdarinin artmasi ilэ uranil ionlarina gбrэ tapilmi§ sorbsiya tutumunda уэ sorbsiya dэrэcэsindэ йmumilikdэ эsash azalma mu§ahida olunmur. Ba§qa s6zla sistemdэ Th4+ ionlarinin qatiliginin artmasi praktik olaraq tikili polimerin uranil ionlarina qar§i effektivliyini azaltmir.
Beblikb, alinmi§ nэticэlэr gбstэrir ki, tэdqiq olunan karboksil sopolimeri uranil ionlarina qar§i yuksak kompleksэmэlэgэtirmэ xassэlэrinэ malikdir уэ torium уэ radium ionlari demэk olar ki, sorbsiya prosesina nazara^arpacaq dэrэcэdэ mэnfi tэsir gбstэrmir.
Azarbaycan Respublikasi Prezidenti yaninda Elmin Inki^afi Fondunun maliyya yardimi ila yerina yetirilmi§dir. Qrant № ElF-2011-1(3)-8268/4.
eDeBIYYAT SIYAHISI
1. Маленовский А.М., Очкуп О.В., Демин А.А. // Журн. физ. химии. 2010. Т. 84. № 1. C. 71.
2. Басаргин Н.Н., Косолапова Н.И. // Журн. физ. химии. 2007. Т. 81. № 3. C. 532.
3. Ziu Vao-Chi, Zhang Xiawen. // J. Chem. Eng. Chin. Univ. 2006. No 4. C. 510.
4. Алексеева О.В., Багровская Н.А. // Жидкие кристаллы и их практическое использование. 2007. № 3. C. 14.
5. Кокотов Ю.Д. Иониты и ионный обмен. Л.: Химия, 1980. 152 с.
6. Magerramov A.M., Bairamov M.R., Garibov A.A. et al. // Journ. Applied Chemistry. 2011. V. 84. No 1. P. 151.
ИССЛЕДОВАНИЕ СОРБЦИИ УРАНИЛ-ИОНОВ КАРБОКСИЛЬНЫМ КАТИОНИТОМ В
ПРИСУТСТВИИ Ra2+- И та4+-ИОНОВ
А.М.Магеррамов, М.Р.Байрамов, М.Г.Аллахвердиева, М.А.Агаева, Дж.А.Нагиев
Исследовано влияние количества сшивающего сомономера на выход и степень сшивки сополимера малеинового ангидрида, стирола и 1,4-ди(4-изопропенилфенокси)бутана. Установлено, что с увеличением количества последнего выход и степень сшивки уменьшаются. Так, в присутствии 2 и 10 мол. % 1,4-ди(4-изопропенилфенокси)бутана выход составляет соответственно 98 и 89.6%, а степень набухания - 680.0 и 260.2%. Выявлено что, ионы Ra2^ Th4+ практически не оказывают отрицательного влияния на сорбцию уранил-ионов гидролизованным сополимером (полученным в присутствии 10 мол. % сшивающего агента).
Ключевые слова: катионит, полимерный сорбент, уранил-ионы, радиоактивные элементы.
THE RESEARCH OF SORPTION OF URANYL IONS WITH CARBOXYLIC CATIONIT IN THE
PRESENCE OF Ra2+ and Th4+ IONS
A.M.Magerramov, M.R.Bayramov, M.H.Allahverdiyeva, M.A.Agayeva, J.A.Nagiyev
Influence of the quantity of sewing comonomer on an exit and sewing degree of copolymer maleic anhydride, styrene and 1,4-di(4-isopropenylphenoxy)butane has been investigated and established that increasing the quantity of the latter the exit and swelling degree decrease. So, in the presence of 2 and 10 mol % 1,4-di(4-izopropenilfenoksi)butane the exit makes up accordingly 98 and 89.6 %, and degree of swelling - 680.0 and 260.2 %. It is revealed that Ra2^ Th4+ ions practically do not render negative influence on sorption processes of U022 +-ions with the hydrolyzed copolymer (obtained in the presence of 10 mol. % of the sewing agent).
Keywords: cationite, polymeric sorbent, uranyl ions, radioactive elements.
