Неорганические аниообменники, синтезовані на основі гидроксидов металлов

Пермський державний технічний университет.

РЕФЕРАТ.

НЕОРГАНІЧНІ АНИООБМЕННИКИ, СИНТЕЗОВАНІ НА ОСНОВІ ГИДРОКСИДОВ.

МЕТАЛЛОВ.

Виконав: Нагірний О.В.

Пермь, 2000.

У представлених статтях гидроксиды металів розглянуті як ионитов у різних водних і змішаних середовищах. Обговорено хімічні і фізичні властивості, методи синтезу і сорбционная активність гидроксидов металів. Розібрані кінетика і термодинаміка іонного обміну на гидроксидных ионитах. На великому експериментальному матеріалі зроблено висновки про механізм сорбції і запропоновані моделі, описують цей процесс.

Показана можливість застосування гидроксидных матеріалів ролі неорганічних ионитов в аналітичної хімії, хімічної технологій і промислової екології. Селективність таких ионообменников дозволяє використовувати їх як із поділі сумішей, так добуванні зі складного розчину якоїсь однієї конкретного иона.

ГИДРОКСИДЫ МЕТАЛІВ, ЯКІ МАЮТЬ БРУСИТОВОЙ СТРУКТУРОЙ.

Більшість статей присвячена вивченню анионообменных властивостей гидроксидов металів, мають шарувату структуру типу брусита. У цей час їхнього виділяють на окрему групу сполук. Їх характерно побудова кристалічною грати із окремих верств, з'єднаних водневими зв’язками чи силами Ван-дер-Ваальса. Впровадження аніонів в межслоевые простору таких гидроксидов відбувається з урахуванням нуклеофильного заміщення функціональних гидроксогрупп.

Важливо, що гидроксиды різних металів зі шаруватої структурою можуть утворювати тверді розчини заміщення, які мають поруч цінних іонообмінних властивостей. Подані публікації відбивають сучасний рівень досліджень з цієї проблеми у світовому практике.

Рис. Мотив грати гидроксидов металів зі шаруватої структурою типу брусита.

У працях [1−2, 5−7] обгрунтовується зокрема можливість використання в ролі анионообменных матеріалів про шаруватих подвійних гидроксидов (СДГ). Cтруктура СДГ (M2+1-xM3+x (OH)2[(anionn-)x/n.mH2O]) складається з позитивно заряджених гидроксидных верств (M2+1-xM3+x (OH)2)x+ і аніонів, що у межслоевом просторі. Інтерес дослідників до цього класу сполук обумовлений можливістю варіації їх властивостей шляхом заміщення аніонів в межслоевом просторі чи атомів металу у гидроксидном слое.

МЕТОДИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

У дослідженнях широко застосовуються хімічні і фізико-хімічні методи аналізу. До часто що використовуються методам ставляться інфрачервона спектроскопія, рентгенофазовый аналіз, атомно-абсорбционная спектроскопія і термогравиметрический анализ.

Так, результати рентгенофазового аналізу свідчать про можливість розширення межслоевых просторів гидроксидов при интеркаляции у яких різних аніонів. Наприклад, у статті [1] показано, що з введення у MgAl СДГ терефталат-анионов відбувається зміна параметра грати З від 9Е до 14Е. Це дозволяє забезпечувати гидроксидными ионитами з розчинів досить великі анионы.

Інфрачервона спектроскопія використана для аналізу стану аніонів у різних гидроксидов. Наприклад, наведено інфрачервоні спектри поглинання продуктів сорбції нитрат-ионов на гидроксидах таких металів, як Zn, Cu, Ni і La [6].

Атомно-абсорбционный аналіз застосовують у багатьох роботах, наприклад, в [4] щодо концентрацій іонів в растворах.

Термогравиметрический аналіз дозволяє простежити процеси, що відбуваються при нагріванні гидроксидных матеріалів. Прикладом застосування термогравиметрии може бути дослідження, проведене роботі [6]. Тут проаналізовано опірність нагріванню терефталатных, ацетатных і бензоатных похідних від сполук виду: Zn5(OH)8(NO3)2· 2H2O, Cu2(OH)3NO3 і La (OH)2NO3· H2O. Отримані експериментально криві DTA показують температуру, коли він починається термічне розкладання спочатку узятих зразків й глибока перебудова структури сполук. Криві DTG відбивають втрату маси зразка при нагріванні. Показано, що втрата маси твердої фази відбувається поза рахунок відділення за високої температури таких легколетучих речовин, як H2O, CO2, NO та інших. Отримані у роботі результати дозволили охарактеризувати термічну стійкість гидроксидных ионитов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Отже, аналізовані публікації показують, що сьогодні триває інтенсивне дослідження неорганічних ионитов. Зокрема, ведеться активний пошук неорганічних матеріалів з анионообменными властивостями. Серед найперспективніших вказуються гидроксиды металів. Хімічна модифікація гидроксидных матеріалів дає змогу отримувати широку гаму анионообменников, які мають високої обмінній ємністю. Як ионитов можна використовувати як індивідуальні, і змішані гидроксиды металів. У своїй публікації [5] відзначається, що є можливість синтезу різних за властивостями гидроксидных ионитов, які включають такі метали, як Mg2+, Fe2+, Co2+, Cu2+, Ni2+, Zn2+, Al3+, Cr3+, Ga3+ чи Fe3+. Це задає цікаві теми для досліджень, і зумовлює безліч знову з’являються публикаций.

БІБЛІОГРАФІЧНИЙ СПИСОК.

1. Steven P. Newman, Samuel J. Williams, Peter V. Coveney, William Jones. Interlayer arrangement of hydrated 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, William Jones. Exchange of interlayer terephtalate anions from Mg-Al layered double hydroxide formation of intermediate phases // Chemical Physics Letter. 1998. V.296. P.183−187. 3. Nasr Z. Misak. Outlines of the ion exchange characteristics of hydrous oxides // Advances of Colloid and Interface Science. 1994. V.51. P.29- 135.` 4. Milan Marhol. Ion exchanger in analitycal chemistry, their properties and use in inorganic chemistry. 1982. p.585. 5. Masami Kaneyoshi, William Jones. Formation of Mg-Al layered double hydroxides inter calated with nitriloacetate anions // Journal of Chemistry Materials. 1999. № 9. P.805−811. 6. Steven P. Newman, William Jones. Comparative study of some layered hydroxide salts containing exchangeable interlayer anions // Journal of Solid State Chemistry. 1999. V.148. P.26−40 7. Samuel J. Williams, Peter V. Coveney, William Jones. Molecular dynamics simulation of the swelling of terephtalate anions // Journal of Solid State Chemistry.1999. V.21. P.183−189.