Реферат: НЕОРГАНИЧЕСКИЕ АНИООБМЕННИКИ, СИНТЕЗИРОВАННЫЕ НА ОСНОВЕ ГИДРОКСИДОВ МЕТАЛЛОВ
Пермский государственный технический университет
РЕФЕРАТ
НЕОРГАНИЧЕСКИЕ АНИООБМЕННИКИ, СИНТЕЗИРОВАННЫЕ НАОСНОВЕ ГИДРОКСИДОВ МЕТАЛЛОВ
Выполнил: Нагорный О.В.
Пермь,2000
ВВЕДЕНИЕ
В представленных статьяхгидроксиды металлов рассмотрены в качестве ионитов в различных водных исмешанных средах. Обсуждены химические и физические свойства, методы синтеза исорбционная активность гидроксидов металлов. Разобраны кинетика и термодинамикаионного обмена на гидроксидных ионитах. На обширном экспериментальном материалесделаны выводы о механизме сорбции и предложены модели, описывающие этотпроцесс.
Показана возможностьприменения гидроксидных материалов в качестве неорганических ионитов ваналитической химии, химической технологии и промышленной экологии.Селективность таких ионообменников позволяет использовать их как при разделениисмесей, так и для извлечении из сложного раствора какого-то одного конкретногоиона.
ГИДРОКСИДЫМЕТАЛЛОВ, ОБЛАДАЮЩИЕ БРУСИТОВОЙ СТРУКТУРОЙ
Большая часть статейпосвящена изучению анионообменных свойств гидроксидов металлов, имеющихслоистую структуру типа брусита. В настоящее время их выделяют в отдельнуюгруппу соединений. Для них характерно построение кристаллической решетки изотдельных слоев, соединенных водородными связями или силами Ван-дер-Ваальса.Внедрение анионов в межслоевые пространства таких гидроксидов происходит наоснове нуклеофильного замещения функциональных гидроксогрупп.
Важно, что гидроксидыразличных металлов со слоистой структурой могут образовывать твердые растворызамещения, обладающие рядом ценных ионообменных свойств. Представленныепубликации отражают современный уровень исследований по этой проблеме в мировойпрактике.
/>
Рис. Мотиврешетки гидроксидов металлов со слоистой структурой
типа брусита.
В работах [1-2, 5-7]указывается на возможность использования в качестве анионообменных материаловтак называемых слоистых двойных гидроксидов (СДГ). CтруктураСДГ (M2+1-xM3+x(OH)2[(anionn-)x/n.mH2O])состоит из положительно заряженных гидроксидных слоев (M2+1-xM3+x(OH)2)x+и анионов, находящихся в межслоевом пространстве. Интерес исследователей кэтому классу соединений обусловлен возможностью вариации их свойств путемзамещения анионов в межслоевом пространстве или атомов металла в гидроксидномслое.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
В исследованиях широкоприменяются химические и физико-химические методы анализа. К наиболее частоиспользуемым методам относятся инфракрасная спектроскопия, рентгенофазовыйанализ, атомно-абсорбционная спектроскопия и термогравиметрический анализ.
Так, результатырентгенофазового анализа свидетельствуют о возможности расширения межслоевыхпространств гидроксидов при интеркаляции в них различных анионов. Например, встатье [1] показано, что при внедрении в Mg-Al СДГ терефталат-анионов происходитизменение параметра решетки С от 9Å до 14Å. Это позволяетизвлекать гидроксидными ионитами из растворов достаточно крупные анионы.
Инфракраснаяспектроскопия использована для анализа состояния анионов в составе различных гидроксидов.Например, приведены инфракрасные спектры поглощения продуктов сорбциинитрат-ионов на гидроксидах таких металлов, как Zn, Cu, Ni и La [6].
Атомно-абсорбционныйанализ применяется во многих работах, например, в [4] при определенииконцентраций ионов в растворах.
Термогравиметрическийанализ позволяет проследить процессы, происходящие при нагревании гидроксидныхматериалов. Примером применения термогравиметрии может служить исследование,проведенное в работе [6]. Здесь проанализирована устойчивость к нагреваниютерефталатных, ацетатных и бензоатных производных от соединений вида: Zn5(OH)8(NO3)2·2H2O, Cu2(OH)3NO3 и La(OH)2NO3·H2O. Полученные экспериментально кривые DTA показывают температуру, при которойначинается термическое разложение первоначально взятых образцов и глубокаяперестройка структуры соединений. Кривые DTG отражают потерю массы образца при нагревании.Показано, что потеря массы твердой фазы происходит за счет отделения привысокой температуре таких легколетучих веществ, как H2O, CO2, NO идр. Полученные в работе результаты позволили охарактеризовать термическуюустойчивость гидроксидных ионитов.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом,рассматриваемые публикации показывают, что сегодня продолжается интенсивноеисследование неорганических ионитов. В частности, ведется активный поискнеорганических материалов с анионообменными свойствами. Среди наиболееперспективных указываются гидроксиды металлов. Химическая модификациягидроксидных материалов позволяет получать широкую гамму анионообменников, обладающихвысокой обменной емкостью. В качестве ионитов могут быть использованы какиндивидуальные, так и смешанные гидроксиды металлов. В публикации [5]отмечается, что есть возможность синтеза различных по свойствам гидроксидныхионитов, включающих такие металлы, как Mg2+, Fe2+, Co2+, Cu2+, Ni2+, Zn2+, Al3+, Cr3+, Ga3+ или Fe3+. Это задает интересные темы дляисследований и обуславливает множество вновь появляющихся публикаций.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Steven P. Newman, SamuelJ. Williams, Peter V. Coveney, William Jones. Interlayer arrangement ofhydrated MgAl layered double hydroxides containing guest terephtalate anions:comparison of simulation and measurment // Journal of Physical Chemistry.1998.V.102. P.6710-6719.
2. Masami Kaneyoshi, WilliamJones. Exchange of interlayer terephtalate anions from Mg-Al layered doublehydroxide formation of intermediate phases // Chemical Physics Letter. 1998.V.296. P.183-187.
3. Nasr Z. Misak. Outlines ofthe ion exchange characteristics of hydrous oxides // Advances of Colloid andInterface Science. 1994. V.51. P.29-135.`
4. Milan Marhol. Ionexchanger in analitycal chemistry, their properties and use in inorganicchemistry. 1982. p.585.
5. Masami Kaneyoshi, WilliamJones. Formation of Mg-Al layered double hydroxides inter calated withnitriloacetate anions // Journal of Chemistry Materials. 1999. №9. P.805-811.
6. Steven P. Newman, WilliamJones. Comparative study of some layered hydroxide salts containingexchangeable interlayer anions // Journal of Solid State Chemistry. 1999.V.148. P.26-40
7. Samuel J. Williams, PeterV. Coveney, William Jones. Molecular dynamics simulation of the swelling ofterephtalate anions // Journal of Solid State Chemistry.1999. V.21. P.183-189.