CC BY
4International Journal of Advanced Technology and Natural Sciences ISSN: 2181-144X DOI: 10.24412/2181 -144X-2024-3-34-43
Jo'rayev I.I., Muxiddinov B.F., Aslonov M.A.
SANOAT TEXNOLOGIK ERITMALARIDAN POLIVINILXLORID ASOSIDA IONITLAR OLISH VA ULARNING XOSSALARINI TADQIQOTI
J0'rayev 1.1.1 [0009-0000-8064-7450], MUXiddinoV B.F.2[0009-0006-2411 -2914], Aslonov M .A.3[0009-0001 -2035-3466]
1Navoiy davlat konchilik va texnologiyalar universiteti, k.f.f.d., dotsent, 2Navoiy davlat konchilik va texnologiyalar universiteti, k.f.d., professor, 3Navoiy davlat konchilik va texnologiyalar universiteti magistri.
Annotatsiya. Hozirgi kunda Respublikamizning eng yirik kimyo sanoati korxonalaridan bo'lgan "Navoiyazot" AJ tasarrufidagi tiomochevuna ishlab chiqarish 201-tsexidan katta miqdordagi texnologik eritma chiqidi sifatida oqava suvlari tarkibiga chiqarib yuborilmoqda. Bu texnologik eritma, asosan, ammoniy rodanid, rodanidli vodorod guanidin, tiomochevina va boshqa moddalardan iborat. Shu eritmani PVX bilan qayta ishlab undan qimmatbaho metallarni ajratib olish uchun selektiv ionitlar yaratish imkoniyati mavjud. Ushbu maqolada ishlab chiqarish korxonalarining asosiy maxsulotlarini birlashtirish va sanoat chiqindilaridan foydalanib qimmatbaho metallarni ajratish hamda oqava suvlarini tozlash muhokama qilinadi. Bu ishda PVX asosiy o'zak ya'ni tashuvchi modda hisoblanib, qimmatbaho metallarga selektiv bo'lgan sorbentlar yaratish, shuningdek, zararli chiqindi mahsulotlarni maqsadli yo'naltirish, qayta tiklash usullari va ekologik muammolarni yechish masalasiga ham alohida e'tibor berilgan. Tadqiqotlar natijasida asosliligi yuqori bo'lgan uchlamchi va to'rtlamchi aminlar saqlagan suv tozalovchi ionitlar sintezining kompleks texnologiyasi ishlab chiqildi. Kalit so'zlar: sorbent, anionit, kationit, selektivlik, statik almashinish sig'imi(SAS), dinamik almashinish sig'imi ( DAS), IQ spektroskopiya, DTGA va texnologik eritma, tiomochevina, aminoguanidin, karbamidli smola, TGA va selektiv sorbentlar.
Аннотация. В настоящее время с производства тиомочевины цеха 201 АО «Навоийазот», одной из крупнейших химических предприятий нашей Республики, большое количество технологического раствора сбрасывается в состав сточных вод. Этот технологический раствор состоит в основном из аммония роданида, роданидного водорода гуанидина, тиомочевины и других веществ. Существует возможность переработки этого раствора с ПВХ для создания селективных ионитов, с помощью которых можно извлекать ценные металлы. В данной статье обсуждается объединение основных продуктов производства с использованием промышленных отходов для извлечения ценных металлов и очистки сточных вод. В этой работе ПВХ рассматривается как основное вещество-носитель для создания сорбентов, селективных к ценным металлам. Также уделено особое внимание переработке вредных отходов, методам их целенаправленного восстановления и решению экологических проблем. В результате исследований разработана комплексная технология синтеза водоочистительных ионитов, содержащих третичные и четвертичные амины, с высокой степенью обоснованности.
Ключевые словы: Сорбент, анионит, катионит, селективность, статическая обменная емкость (СОЕ), динамическая обменная емкость (ДОЕ), ИК-спектроскопия, ДТГА и технологический раствор, тиомочевина, аминогуанидин, карбамидная смола, ТГА и селективные сорбенты.
Annotation. At present, a large amount of technological solution from the production of thiourea in workshop 201 of JSC "NavoiAzot," one of the largest chemical enterprises in our Republic, is being discharged into wastewater. This technological solution mainly consists of ammonium thiocyanate, thiocyanate hydrogen guanidine, thiourea, and other substances. There is a possibility of processing this solution with PVC to create selective ion exchangers, which can be used to extract valuable metals. This article discusses the combination of the main production products with the use of industrial waste to extract valuable metals and purify wastewater. In this work, PVC is considered the main carrier substance for the creation of sorbents selective for valuable metals. Special attention is also given to the processing of harmful waste products, methods of their targeted recovery, and solving environmental problems. As a result of the research, a comprehensive technology for the synthesis of water-purifying ion exchangers containing tertiary and quaternary amines with a high degree of feasibility has been developed.
нм-уч-ил :ы4кг*0№ля
Keywords: Sorbent, anion exchanger, cation exchanger, selectivity, static exchange capacity (SEC), dynamic exchange capacity (DEC), IR spectroscopy, DTGA, and technological solution, thiourea, aminoguanidine, urea resin, TGA, and selective sorbents.
Kirish
XXI asrning eng dolzarb global muammolaridan biri ichimlik suvi yetishmovchiligi bo'lib, bu masala hal qilinishi kerak. Suv barcha tirik organizmlar uchun zarur bo'lib, inson hayotining asosiy talabi hisoblanadi. Antropogen omillar, xususan, texnologiya va sanoatning rivojlanishi natijasida ichimlikka yaroqli suv faqat umumiy suv miqdorining 1-2% dan kamrog'ini tashkil etadi.Tabiiy suvlarning asosiy ifloslanish manbalari sanoat korxonalari va qishloq xo'jaligida foydalaniladigan kimyoviy moddalar hisoblanadi. Iqtisodiyotning asosi bo'lgan sanoat va kimyoviy zavodlar, ularning faoliyati davomida atrof-muhitga va inson salomatligiga zarar yetkazishi mumkin. Oqava suvlar tarkibidagi og'ir metallar, bo'yoqlar va zararli mikroorganizmlar suv tizimlari va tabiat uchun katta xavf tug'diradi. Inson sog'ligi uchun oz miqdordagi og'ir metallar va bo'yoqlar ham zararli bo'lib, turli kasalliklarga olib kelishi mumkin.Shuning uchun, bu muammolarga qarshi kurashishda kimyogarlar va ekologlarning vazifasi atrof-muhitni asrash va zararli ta'sirlarni kamaytirishga qaratilgan chora-tadbirlarni amalga oshirishdir [1]. Sanoat korxonalaridan chiqayotgan oqava suvlarda turli zaharli va toksik ionlar ko'p miqdorda bo'lib, ular flora va fauna tizimlarining ko'payishi va rivojlanishiga salbiy ta'sir ko'rsatadi. Bu esa hududning ekologik holatini yomonlashtiradi. Shu sababli, chiqindi suvlardagi zaharli ionlarning konsentratsiyasini ekologik me'yorlarga mos keladigan darajagacha kamaytirish muhim ahamiyatga ega. Bu orqali atrof-muhitni muhofaza qilish va biologik xilma-xillikni saqlab qolish mumkin bo'ladi.Bu kabi chiqindilarni zararsizlantirish va suv tizimlariga qayta ishlov berish choralari ekologik barqarorlikni ta'minlash uchun zarur hisoblanadi [2]. Zararli moddalar konsentratsiyasining xavfli darajaga yetishi, oksidlanish jarayonlari va biotoksiklik bosqichlarining qanday kechishi haqida chuqur tadqiqotlar olib borish muhimdir. Bu esa toksik moddalar manbalarini aniqlash, ularni tozalash bosqichlarini belgilash, kimyoviy konversiyalarni tushunish va atrof-muhitga ifloslovchi omillarni bartaraf etish uchun zarur. Shuningdek, cho'ktirish va zararsizlantirish usullarini bilish orqali hayot uchun xavf-xatarlarning oldini olish mumkin.Adabiyotlarga ko'ra, bu metallarning tabiiy va antropogen manbalari mavjud bo'lib, ayniqsa tog'-kon sanoati, avtomobillar chiqindilari (masalan, qo'rg'oshin) kabi faoliyatlar orqali atrof-muhitga chiqarilishi qayd etilgan. Ular yerosti suvlariga kirib, suv tizimlari bo'ylab harakatlanib, oxir-oqibat suvli qatlamlarga tushadi yoki yer usti suvlari bilan oqib, biosferaning ifloslanishiga olib keladi. Bu chiqindilar atrof-muhitga va inson salomatligiga katta zarar yetkazishi mumkin, shuning uchun bu jarayonlarni chuqur tahlil qilish va xavfning oldini olish muhim ahamiyatga ega [3]. Mamlakatimiz sanoat korxonalarida ishlatiladigan sorbentlar xorijdan import qilinmoqda. Shu sababli, mahalliy xomashyolardan foydalanib ionitlar olish va ularning fizik-kimyoviy xususiyatlarini o'rganish orqali oqava suvlardan tozalash masalasi dolzarbdir va katta amaliy ahamiyatga ega. Hozirda atrof-muhitning noorganik va organik moddalar bilan ifloslanishi eng jiddiy ekologik, biologik va qishloq xo'jaligi muammolaridan biridir. Bu ifloslanish inson, hayvon, o'simliklar va tuproq bioqatlami uchun katta xavf tug'diradi. Shu boisdan, oqava suvlarni tozalashda samarali va iqtisodiy jihatdan qulay sorbentlarni ishlab chiqarish hamda joriy etish muhimdir. Mahalliy manbalarga asoslangan tadqiqotlar va ishlanmalar ekologik xavfsizlikni ta'minlashda muhim hissa qo'shishi mumkin. [5,6,7]. Bunga sabab, ko'plab noorganik moddalar elektrolit sifatida tasniflanadi, ular ionlarga ajraladi va suvda kam miqdorda eriydi. Bu moddalar atrof-muhitda to'planishi mumkin, natijada tirik organizmlar uchun qulay sharoitlar yaratadi. Ayniqsa, og'ir metall ionlari va kislota qoldiqlarining organizmga kirishi salbiy oqibatlarga olib kelishi mumkin. Og'ir metall ionlari va kislota qoldiqlari noorganik ifloslantiruvchi moddalar sifatida biologik parchalanish jarayonidan o'tmaydi, bu esa ularning atrof-muhitda uzoq vaqt davomida qolishiga olib keladi. Bu jarayon, o'z navbatida, tirik organizmlar, xususan, inson va boshqa
© International Journal of Advanced Technology and Natural Sciences Vol.3(5), 2024 IF=4.372, ICV:59.77
Goggle CuettAjj™ ™<n™©mr™N,OK .J^fSllrlL 35
hayvonlar uchun xavf tug'diradi. Ularning organizmda to'planishi turli kasalliklar va biologik muammolarga olib kelishi mumkin.Shu sababli, atrof-muhitni ifloslantiruvchi ushbu moddalarning manbalarini aniqlash va ularni zararsizlantirish choralari ishlab chiqilishi juda muhimdir. Gidrometallurgiya sanoatidan hosil bo'ladigan oqova suvlarda ko'pincha toksik ta'sirga ega bo'lgan og'ir metallarga duch kelish mumkin. Bulardan Cu(II), Zn(II),Ni (II),Co(II), Cr(III),Mn(VII),As(V), Cr(VI) kabi ionlarning bunday suvlardagi konsentratsiyalarining ortishi atrof-muhitga zararli ta'sir ko'rsatmoqda [8]. Turli sohalarda qo'llaniluvchi og'ir metallardan Pb, Zn, Cr, As, Cd, Cu, Ni va Hg kabilar ko'p uchraydi va ular atrof-muhitga tarqaladi [9]. Ushbu metallar asosan murakkab bo'yoqlar, pestitsidlar, o'g'itlar, pigmentlar va oqartiruvchi moddalar kabi manbalardan kelib chiqadi [10]. Og'ir va toksik metall ionlari, shuningdek, kislota qoldiqlari tirik organizmlar uchun juda salbiy oqibatlarga olib kelishi mumkin. Ularning organizmga kirishi turli biologik jarayonlarni buzishi, immun tizimini zaiflashtirishi va turli kasalliklar rivojlanishiga sabab bo'lishi mumkin.Bu metall ionlari va kislota qoldiqlari biologik parchalanmaydigan noorganik ifloslantiruvchi moddalar sifatida tasniflanadi. Ular atrof-muhitda uzoq vaqt davomida saqlanib qolishi, natijada organizmlarda to'planishi va bioakkumulyatsiya jarayonlarini keltirib chiqarishi mumkin. Shu sababli, og'ir metall ionlari va kislota qoldiqlarining chiqishi va to'planishiga qarshi kurashda muhim choralar ko'rish zarur. Bu esa inson, hayvon va o'simlik organizmlarida to'planadi hamda salbiy ta'sir ko'rsatadi. [11,12].
Tadqiqot usullari
Polivinilxloridni aminlash reaksiyalari PVX tarkibidagi xlorni aminlardagi azot bilan almashinishi hisobiga boradi, bunda birlamchi aminoguruhlar bilan bir qatorda o'zaro bog'langan birikmalar hosil bo'lishiga olib keladigan ikkilamchi va uchlamchi aminoguruhlar tutgan hosilalar paydo bo'ladi. Ikkilamchi alifatik aminlar, PVX (polivinilxlorid) bilan birlamchi aminlarga nisbatan yuqori haroratda reaktsiyaga kirishadi. Bu ikkilamchi aminlar o'zlarining kuchliroq asosliligini hisobga olib, birlamchi aminlarga nisbatan yuqori digidroxlorlovchi moddalardir.Uchlamchi alifatik aminlar esa, birlamchi va ikkilamchi alifatik aminlardan farqli o'laroq, PVX bilan yuqori haroratda ta'sirlashadi. Bu reaktsiyalarni o'rganish, alifatik aminlarning kimyoviy xossalari va ularning PVX bilan o'zaro ta'sirini tushunish uchun muhimdir, chunki bu jarayonlar turli kimyoviy mahsulotlar va materiallarning ishlab chiqarishida qo'llaniladi.Bu kabi reaksiyalar PVX ishtirokida polimeranologik o'zgarishlar natijasida turli ionitlar sintez qilishda qulaylik keltirib chiqaradi.
Ushbu ishning maqsadi, mahalliy xomashyolardan foydalanib, polivinilxlorid va «Navoiyazot» AJ 201-tiomochevina tsexining chiqindi oqava suvlari (texnologik eritmalar) tarkibida saqlangan TGA (Tiomochevina Guanidin Aminoguanidin) asosida yangi ion almashinuvchi ionitlarning (anionitlar) sintez qilish va ularning xossalarini o'rganishdir.Ushbu tadqiqot, chiqindilarni qayta ishlash va ulardan foydalanish orqali ekologik muammolarni hal qilishga yordam beradi, shuningdek, sanoat chiqindilaridan yangi foydali materiallar olish imkoniyatini yaratadi. Anionitlarning xossalarini o'rganish esa ularning turli kimyoviy jarayonlarda qanday samarali ishlatilishini aniqlashga yordam beradi.Olingan ionitlarning kimyoviy barqarorligi SAS (statik almashinuv sig'imi) orqali baholandi va ularning xossalari o'rganildi.
Tadqiqotlarni asoslash
Mahalliy xomashyolardan foydalanib ionitlar olish uchun kukunsimon polivinilxloridning tiomochevina, guanidin va aminoguanidin aralashmasi bilan o'zaro ta'sirining o'ziga xos xususiyatlari ushbu bo'limda o'rganilgan. PVXni aminlar bilan modifikatsiyalash jarayoni ikki bosqichda amalga oshiriladi. Birinchi bosqichda, plastikat PVX birikmasi TGA (Tiomochevina Guanidin Aminoguanidin) aralashmasi bilan reaktsiyaga tayyorlanadi. Ushbu
jarayonda PVX va TGA o'rtasida reaksiya boshlanadi. Keyinchalik, ikkinchi bosqichda hosil bo'lgan mahsulot 453 K (180 °C) va undan yuqori haroratlarda qizdiriladi, bu esa modifikatsiyalash jarayonini to'liq amalga oshirish uchun zarurdir.Ushbu jarayonning maqsadi, PVX Oning xossalarini yaxshilash va uning aminlar bilan kimyoviy modifikatsiyasini ta'minlashdir. Bu orqali yangi materiallarning ishlab chiqarilishi va mavjud polimerlarning ishlash samaradorligini oshirish mumkin. lonitlarning kimyoviy barqaror va mexanik chidamli turlarini yaratish uchun o'zining molekulasida ikkitadan ko'p bo'lgan reaksion qobiliyatli guruhlar saqlovchi organik moddalar qo'llaniladi. TGA tarkibiga kiruvchi tiomochevina, guanidin va aminoguanidin moddalarida ikkita va undan ortiq aktiv funksional guruhlar mavjud:
NH2-C(S)-NH2 NH2-C(NH)-NH2 NH2-C(NH)-NH(NH2)
Tiomochevia guanidin aminoguanidin
Ular faqatgina ionit asosining shakllanishida ishtirok etmasdan, turli asoslik darajasiga ega funksional aminoguruhlarning tashuvchisi ham hisoblanadilar. Yuqorida ko'rinib turibdiki TGA turli tuzilishga va turli molekular massaga ega polifunksional aminlarning aralashmasidan iborat. Shuni inobatga olib, PVX ni polimeranologik reaksiyalari orqali modifikatsiyalab TGA ishtirokida modifikatsiyalash reaksiyalarini o'rganish orqali tarkibida azot saqlagan ionitlarni olish maqsad qilingan. Buning uchun PVX ni aminlash reaksiyalarini chuqur va atroflicha o'rganildi.
Eksperimentlar metodikasi
Ushbu tadqiqotda "NAVOIAZOT" AJda sanoat miqyosida ishlab chiqariladigan suspenzion polimerlanish usulida olingan kukunsimon PVX ni PVC-C-6346-M (SG5) namunasidan foydalanildi. Dastlab PVX ni modifikatsiyalash jarayoniga turli omillarning: harorat, konsentratsiya, reaksiya davomiyligi hamda modul vannaga bog'liqligi o'rganildi (1-jadvalda).
1-jadval.
PVXni TGA eritmasi bilan modifikatsiyalash jarayoniga _turli omillaning ^ ta'siri__
№ Namuna Ta'sir qilivchi omillar PVXning massasi, gr. Almashinganlik darajasi, % SAS HCI, mg-ekv/gr.
Konsentratsiya, %, (t=360 min., T=453K, modul vanna 1:12,5)
17/5 38.46 2 3,75 1,2
17/4 42,50 2 4,38 1,4
17/3 54,00 2 5,00 1,6
17/2 62,50 2 5,62 1,8
17/1 74,00 2 6,25 2,0
Temperatura, K (t=3 160 min., C=74 C%, modul vanna 1:12,5)
3/1 413 2 2,5 0.,8
4/6 433 2 4,38 1,4
12/3 443 2 5,00 1,6
5/2 453 2 7,50 2,4
6/6 473 2 4,38 1,4
Vaqt, min (T=453K, t=360 min., C=74C%, modul vanna 1:12,5)
9/3 240 4 4,38 2,8
9/2 300 4 2,34 3,0
9/5 360 4 5,00 3,2
9/4 420 4 2,34 3,0
9/1 480 4 4,38 2,8
modul vanna (T=453K, t=3 »60 min., C=74C%)
17/1 1:12,5 2 6,25 2,0
17/2 1:15,0 2 5,63 1,8
17/3 1:17,5 2 5,00 1,6
17/4 1:20,0 2 4,38 1,4
17/5 1:22,5 2 3,75 1,2
17/6 1:25,0 2 3,12 1,0
17/7 1:27,5 2 2,50 0,8
17/8 1:30,0 2 1,88 0,6
17/9 1:32,5 2 1,88 0,6
17/10 1:35,0 2 1,88 0,6
PVX ga TGA ning modifikatsiyalash kinetikasini o'rganish maqsadida harorat 413-483K oralig'ida va 4-10 soat vaqt davomida, modifikatorning konsentratsiyasi 38-74% (suvli eritmalar) va modul vanna 1:12,5 dan to 1:35,0 oralig'ida maxsus avtoklavlarda o'tkazildi. Polivinilxloridni TGA bilan modifikatsiyalash orqali anionit olinish jarayoniga tasir etuvchi omillarning maqbul sharoitini aniqlash olingan anionitning statik almashinish sig'imi (SAS) qiymatiga asoslanib baholandi. Olingan polimer asosida ionogen guruhlarning mavjudligini baholash uchun reaksiya natijasida olingan PVX-TGA anionitining namunalari reaksiyaga kirishmay qolgan moddalardan bir necha marta suv bilan yuvib tozalangandan keyin quritildi va adabiyotlarda keltirilgan [13] usulda HCl 0,1 n li eritmasida SAS qiymatlari potensiometrik titrlash bilan aniqlandi. O'tkazilgan tajribalarning natijalari (1-jadvalda) keltirilgan.
Tadqiqot natijalari va ularning tahlili
Polivinilxloridni turli sharoitlarda aminlash reaksiyalari PVX tarkibidagi qo'zg'aluv-chan xlorni aminlardagi azot bilan almashinishi hisobiga boradi, bunda birlamchi aminoguruhlar bilan birgalikda o'zaro bog'langan birikmalar hosil bo'lishiga olib keladigan ikkilamchi va uchlamchi aminoguruhlar hosilalar paydo bo'ladi. Ikkilamchi aminlar PVX bilan birlamchi aminlarga nisbatan yuqori haroratda reaksiyaga kirishadi. Ikkilamchi aminlarning birlamchiga qaraganda kuchliroq asosliligini inobatga olgan holda birlamchi aminlarga nisbatan yuqori degidroxlorlovchi moddalardir. Biz sintez qilgan sorbentlar aynan ikkilamcha va uchlamchi amin xossasiga ega ekanligi bilan kuchli ion almashinuvchi sorbentligidan va oqava suvlar tarkibini tozalash bilan birga qimmatbaho metallarni o'ziga briktirish xususiyatiga egadir.
Buni birlamchi aminlarga nisbatan ikkilamchi aminlarda, ularga nisbatan uchlamchi aminlarda azot atomiga bog'langan radikallar sonining ko'payishi va natijada uning xlor atomiga yaqinla-shishiga vazoviy to'siqning ortishi bilan tushintirish mumkin Bu kabi natijalar PVX ishtirokida polimeranologik o'zgarishlar olib borgan boshqa olimlarning olgan natijalariga mos keladi [14].
Olingan natijalar asosida keltirilgan 1-rasmda ko'rinadiki aminlash reaksiyasida TGA eritmasining konsentratsiyasining ortishi olinadigan anionitning SAS qiymatining ko'payishiga olib keladi. Reaksiya 50% dan yuqori konsentratsiyada amalga oshirilganda, aminlash reaksiyasi natijasida olingan anionitning SAS qiymati juda kam ortishi kuzatildi. Buni quyidagicha izohlasa bo'ladi: konsentratsiyaning ortishi bilan ta'sirlashuvchi funksional guruhlar sonining ortishi reaksiya unumini oshishiga olib keladi. Shuningdek eritmada TGA konsentratsiyasining 50% dan ko'payishi organik aminlarning suvli eritmalarda PVX kukuni zarrachalarining ichiga ularning diffuziyalanishi qiyinlashishi tufayli reaksiya unumi kamayadi. Shuning uchun, PVX ni aminlanish reaksiyasini amalga oshirish uchun TGA ning konsentratsiyasi 50% li eritmasida anionitning SAS qiymati eng yuqori ko'rsatgich namoyon qildi. PVX ning TGA bilan modifikatsiyalash jarayoni geterogen jarayondir. Ma'lumki, bunday
© International Journal of Advanced Technology and Natural Sciences Vol.3(5), 2024 IF=4.372, ICV:59.77
Google ~| ~| CukSbÎ .J^OSrL. 38
jarayonlarda reaksiya tezligi faqat suyuq fazadagi moddalarning konsentratsiyasiga bog'liq bo'ladi [15]. Ayni PVX ni TGA ishtirokida aminlash reaksiyasi tartibini aniqlash maqsadida 1-rasmda ko'rsatilgan ma'lumotlarga asoslanib almashinish darajasining logarifmik bog'liqligi hisoblandi (2-rasm).
2,5
1,5
> a;
en 1 E '
w 0,5
38,46
42,5 54 62,5
TGA konsentratsiya (%)
74
1- rasm. Anionitning SAS qiymatiga TGA konsentratsiyasining bog'liqligi (T=453 K,
vaqt t=360 min., modul vanna 1:12,5)
2
0
3,5
0
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2
Lg Cm
2-rasm. PVX ga TGA modifikatsiya reaksiya tartibiga modifikator konsentratsiyasining logarifmik bog'liqligi (T=453K; t=360 min)
Reaksiya tezligini ifodalovchi formulada 2-grafikdan hisoblab topilgan modifikator konsentratsiyasining koeffitsiyenti qiymati (n>1), geterogen sharoitda reaksiyaning odatiy o'tkazilishi haqidagi adabiyotlar ma'lumotlariga mos keladi. Olingan natijalar asosida berilgan grafikdan (2-rasm) foydalanib, reaksiya tartibi ushbu egri chiziqning qiyaligi asosida topilgan, uning qiymati 1,24 ga teng. O'rganilgan reaksiyaning tezligini modifikatorning konsentratsiyasiga bog'liqligini quyidagi formula bilan ifodalash mumkin:
V=k[TGA]124 (1)
Bunda bu tenglama bo'yicha hisoblangan reaksiya tezligi konstantasi k=7,12-10-6 sekl/mol qiymatga teng ekanligi hisoblab aniqlandi.
PVX ni TGA bilan aminlash reaksiyasiga harorat ta'sirini o'rganish natijalari 3-rasmda keltirilgan. 3-rasmdan ko'rinib turibdiki, reaksion muhit harorat ortishi bilan hosil bo'lgan
anionitning SAS qiymati 453K gacha ortgan, keyin harorat ortishi bilan anionitning SAS qiymati kamaygan.
3
2,5
2
ca
1,5
k
e
ca 1
m
(f) 0,5
A
0
413
433 443 453
Temperatura(K)
473
3 - rasm. PVXni chiqindi TGA bilan modifikatsiyalab olingan anionitning SAS qiymatini reaksion muhit haroratiga bog'liqligi (vaqt 360min., konsentratsiya 74%,
modul vanna 1:12,5).
Buni 438K dan boshlab TGA ning to'la bug' holatiga o'tib ketishi hamda polimerning termik destruksiyaga uchray boshlashi bilan izohlash mumkin. 4 - rasmda Arrenius tenglamasi koordinatada kuzatilgan reaksiya tezligining teskari haroratga bog'liqlik logorifmik qiymatlari keltirilgan. Ayni bog'liqlikning burchak tangensi tga=-2387 asosida modifikatsiyalanish reaksiyasining faollanish energiyasi hisoblab chiqildi.
Bunda: Ea= -R^tga formulasi asosida reaksiyaning faollanish energiyasi-Ea ning qiymati 19,846kJ/mol ekanligi hisoblab chiqildi.
4 - rasm. PVX va TGA modifikatsiya reaksiyasi tezligining teskari haroratga (K-1)
logarifmik bog'liqligi
Yuqoridagi olingan natijadan shuni xulosa qilish mumkinki o'rganilgan jarayonning hisoblab chiqilgan reaksiyaning faollanish energiyasi qiymati adabiyotlardagi ayni geterogen jarayonlarga mos keladi [16].
Birinchi jadvaldan ko'rinib turibdiki, haroratning, reaksiya davomiyligining va modifikator konsentratsiyasining oshishi, hamda modul vannaning kamayishi jarayonga ijobiy ta'sir qiladi. O'tqazilgan tajribalar asosida ushbu sistemada jarayonning eng muqbul sharoitlari: harorat-453K, reaksiya davomiligi 360 minut va modifikatorning konsentratsiyasi 50% va modul vanna 1:12,5 ekanligi aniqlandi.
Olingan PVX asosidagi sorbentlarning tuzilishini aniqlash
Bunda polivinilxlorid tarkibidan harorat ortishi bilan amin tarkibidagi vodorod bilan HCI tarzda ajralib chiqishi, - xlor atomlari o'rniga amino guruhlari bog'langanligini adabiyotlardan bilishimiz mumkin.
%T 1 №-391
E
A
I «--J 1 I 2IA A — 1/if V \ MÎY? ¿wJf
£ i" à ? i s St \ 1 rÇj ^ ^ 08 1/ § g- M ^ Sí ^ PC 1
S ti: — ¿
55
1 i i i 1 1 r 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1111 ir 1 1 1 1
5-rasm. Olingan PVX+TM kompozitsiyasining IQ spektri.
Olingan PVX+TM ionitning IQ spektrida, 3379 sm-1 sohasida tiomochevina tarkibidagi -NH2 guruhiga tegishli valent tebranishlar va shu guruhning deformatsion tebranishlari 1539 sm-1 sohada namoyon bo'ldi. 2842 sm-1 sohada PVX tarkibidagi -CH2- guruhiga tegishli simmetrik valent tebranish bo'lib, shu guruhning kuchli intensivlikdagi deformatsion tebranishi 1435 sm-1 sohada kuzatildi. 2062 sm-1 sohada esa S=C-NH2 guruhiga tegishli kuchli intensivlikdagi valent tebranish kuzatildi. Shuningdek, 1666 sm-1 sohada -C-NH2 guruhining o'rtacha kuchli intensivlikdagi valent tebranishlari mavjud bo'lib, shu guruhning nosimmetrik deformatsion tebranishlari 685 sm-1 sohada kuzatildi. 1251-1035 sm-1 sohada esa >C=S guruhining valent yutilish chiziqlari kuzatildi. 770 sm-1 yutilish sohada esa >CH-Cl guruhiga tegishli valent tebranishlar kuzatildi. IQ spektr tahlillaridan xulosa qilib, PVX asosidagi tarkibida azot tutgan anionitning olinish reaksiyasini quyidagicha kimyoviy reaksiya tenglamasi bilan ifodalash mumkin:
( k+l) h2
n-
cl
-cc
S
■nh,
+
almashinganligini ko'rish mumkin. Modifikatsiya jarayonida olingan modda yangi ekanligini,
bu esa yangi olingan ion almashinuvchi materialning xossalarini o'rganishimizga zamin yaratadi.
Xulosa
Ushbu maqolada keltirilgan ion almashinadigan sorbentlarni sintez qilish uchun PVX ni aminlar bilan modifikatsiyalash bo'yicha tadqiqotlari natijalariga asoslanib, quyidagi xulosalar chiqarish mumkin:
PVX ning o'rganilayotgan turli funksional hamda aminoguruhli reagentlar bilan reaksiyalari qattiq moddalarning eritmalar bilan ta'sirlashish qonunlariga bo'ysunadi. O'rganilayotgan reaksiyalarni amalga oshirishda reagentlarni vaqti-vaqti bilan aralshtirib turish maqsadga muvofiqligi aniqlandi.
Tashqi omillarning: harorat, konsentratsiya, reaksiya vaqti va modul vanna hamda, ichki omillar: kimyoviy tuzilishi va tabiati, polimerlarni modifikator bilan ishlatganda esa makromolekulaning uzunligi va jarayonga ta'siri aniqlangan. O'rganilayotgan reaksiyalarni o'tkazish uchun optimal sharoitlar topildi;
Zamonaviy fizik-kimyoviy usullar natijasida hosil bo'lgan anion almashinuvchilarning kimyoviy tuzilishi isbotlangan. Himoyalangan polimer tuzilmalarini shakllantirish imkoniyati ko'rsatilgan. Namunalarning IQ spektrlari va turli jadvallarni tahlil qilish natijasida olingan materiallar tarkibida faol azot o'z ichiga olgan va sulfidli funktsional guruhlar mavjudligini ko'rsatadi.
Olingan tadqiqot natijalari asosida jarayonning eng muqbul sharoitlari: harorat - 453K, reaksiya davomiligi 360 minut va modifikatorning konsentratsiyasi 50% va modul vanna 1:12,5 ekanligi aniqlandi.
Olingan IQ spektr analizi tahlili natijasida polivinilxlorid tarkibidagi xlor atomi amino guruhga almashinganligi va natijada tarkibida azot saqlagan ionit hosil bo'lganligini aytishimiz mumkin.
Foydalanilgan adbiyotlar ro'yxati:
[1.] Elbasiouny, H., Darwesh, M., Elbeltagy, H. et al. Ecofriendly remediation technologies for wastewater contaminated with heavy metals with special focus on using water hyacinth and black tea wastes: a review. Environ Monit Assess 193, 449 (2021) 1-19-p. https://doi.org/10.1007/s10661 -021-09236-2
[2.] V. Masindi and K.L. Muedi. Environmental Contamination by Heavy Metals. Heavy Metals. 2018. 116-121. DOI:10.5772/intechopen.76082
[3.] Duruibe, J. O., Ogwuegbu, M. O. C. and Egwurugwu, J. N. Heavy Metal Pollution and Human Biotoxic Effects/ International Journal of Physical Sciences Vol. 2 (5), May, 2007 pp. 112-118.
[4.] Davron, B., Mukhtar, M., Nurbek, K., Suyun, X., Murod, J., Synthesis of a New Granulated Polyampholyte and its Sorption Properties. International Journal of Technology. 2020. Volume 11(4), pp. 794-803.
[5.] Nirav P Raval, Prapti U Shah, Nisha K Shah. Adsorptive removal of nickel(II) ions from aqueous environment: A review. Journal of Environmental Management. 2016. (179) 1-20
[6.] Obuzdina M. V., Rush E. A., Shalunts L. V. Solving environmental problems of wastewater treatment by creating a sorbent based on zeolite. Ecology and industry of Russia. 2017. 8 pp. 20-25.
[7.] Anyu Li, Wenzhan Ge, Lihu Liu, Yutong Zhang, Guohong Qiu. Synthesis and application of amine-functionalized MgFe2O4-biochar for the adsorption and immobilization of Cd(II) and Pb(II). Chemical Engineering Journal. 2022. Vol. 439, pp. 1-15. https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.135785
[8.] Yisa J. Heavy metals contamination of road deposited sediments. Am. J. Applied Sci., 2010. 7: 1231-1236.
[9.] Ong M.C., Kamruzzaman B.Y. An assessment of metals (Pb and Cu) contamination in bottom sediment from South China Sea coastal waters, Malaysia. Am. J. Applied Sci., 2009. 6: 1418-1423.;.
[10.] F. Gorzin., MM.B.R. Abadi. Adsorption of Cr(VI) from aqueous solution by adsorbent prepared from paper mill sludge: Kinetics and thermodynamics studies. Adsorption Science & Technology. 2018, Vol. 36(1-2) 149-169.DOI: 10.1177/0263617416686976
[11.] Renu, Madhu Agarwal and K. Singh. Heavy metal removal from wastewater using various adsorbents: a review. Journal of Water Reuse and Desalination. 2017, vol. 7 (4): 387-419. https://doi.org/10.2166/wrd.2016.104
[12.] Athar H., Sangeeta M., Richa M. Removal of Heavy Metals from Wastewater by Adsorption. Heavy Metals - Their Environmental Impacts and Mitigation. 2021. pp.1-24. DOI:10.5772/intechopen.95841.
[13.] N.M.Qutlimuratov, O.X.Tursunmuratov D.J.Bekchanov. Polivinilxlorid plastikati asosidagi anionitning fizik-kimyoviy xossalari. SamDU Ilmiy axborotnomasii// Aniq va tabiiy fanlar/ ISSN 2091-5446// 2020-yil 5-son (109) 26-28-bet.
[14.] Rustamova N.M., Rustamov M.K., Gafurova D.A., Karimov M.M., Bekchonov D. Zh., Mukhamediev. M.G. Application of Ion-Exchange Materials with High Specific Surface Area Solving Environmental Problems. // Russian Journal of General Chemistry. Vol.84, №13. 2014. P. 2545-2551. (№40.ResearchGate. IF=0,42).
[15.] N.M.Qutlimuratov, M.M.Jo'raev, O.X.Tursunmuratov D.J.Bekchanov, M.G.Muxamediev. Mahalliy xomashyolar hamda chiqindilar asosida olingan ionitga Cu(II) ionlarining sorbsiya izotermasi. SamDU Ilmiy axborotnomasii// Aniq va tabiiy fanlar/ ISSN 2091-5446//2021 -yil №3. 78-82-betlar.
[16.] Кутлимуратов Н.М., Бекчанов Д.Ж., Мухамедиев М.Г. Изотерма и кинетика сорбции ионов Cu (II) анионитами, на основе поливинилхлорида пластиката и отходов аминов используемых в газоочисткеУ/Universum: химия и биология : электрон. научн. журн. 2021. №8(86). Стр-1-7
