ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ ГИДРАТИРОВАННОГО ДИОКСИДА ТИТАНА НА ЕГО СТРУК

Актуальность исследования. Глубокая очистка веществ связана со значительными трудностями, а среди методов очистки из растворов определенные преимущества имеют сорбционные процессы, весьма приемлемые для организации малотоннажных производств. Перспективными в этом направлении являются полимерные неорганические ионообменники. Диоксид титана широко известен как универсальный сорбент, но продукты его модификации, полученные с использованием интеркаляции, практически не изучены. Синтез интеркаляционных соединений гидратированного диоксида титана, как сорбента со специфическими свойствами, представляет особый научный и практический интерес вследствие их перспективного применения в различных отраслях науки и техники.
Целью данной работы явилось получение сорбентов на основе гидратированного диоксида титана, проявляющих селективность по отношению к щелочным металлам, изучение их структуры и ионообменных свойств, а так же изменение свойств и характеристик сорбентов после обработки их поверхности ультразвуком.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
I Изучение гидратированного диоксида титана …………………………… 5
(Литературный обзор)
1.1 Сорбент на основе диоксида титана (IV)…………………………………... 5
1.2 Способы получения диоксида титана……………………………………… 7
1.3 Ионный обмен на гидратированном диоксиде титана……………………. 9
1.4 Механизм ионного обмена на гидратированном диоксиде титана………. 14
1.5 Способы увеличения сорбционной емкости гидратированного диоксида титана …………………………………………………………………………
17
II Синтез гидратированного диоксида титана, интеркалированного ионами щелочных металлов и изучение его характеристик……………………… 21
(Экспериментальная часть)
2.1 Исходные вещества и растворы…………………………………………….. 21
2.2 Методики получения сорбентов……………………………………………. 21
2.3 Методы изучения сорбционной способности ионитов…………………… 23
2.4 Методы анализа……………………………………………………………… 25
2.5 Методики анализа сорбентов……………………………………………….. 25
III Обсуждение результатов…………………………………………………… 29
3.1 Определение оптимальных условий сорбции …………………………… 29
3.1.1 Определение оптимального времени сорбции ……………………... 29
3.1.2 Определение оптимального значения pH сорбции ………………… 30
3.1.3 Зависимость ионообменной емкости от соотношения твердой фазы к жидкой………………………………………………………………………
31
3.1.4 Зависимость ионообменной емкости от времени обработки ультразвуком поверхности сорбентов………………………………………
31
3.2 Сорбционная способность ионитов………………………………………… 32
3.2.1 Сорбционная способность…………………………………………….. 32
3.2.2 Разделение искусственных смесей солей щелочных металлов на образцах ГДТ, обработанных ультразвуком………………………………..
34
3.2.3 Определение статической обменной ёмкости……………………….. 35
3.2.4 Определение процента десорбции……………………………………. 35
3.3 Состав и физико-химические исследования……………………………….. 36
3.3.1 Рентгеноструктурный метод анализа………………………………… 37
3.3.2 Инфракрасная спектроскопия………………………………………… 37
3.3.3 Термогравиметрия……………………………………………………... 41

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Комаров В. С. Синтез и адсорбционно-структурные свойства фосфата циркония / В. С. Комаров, Н. С. Репина, Н. Ф. Кособуцкая // Весцi АН Беларусi. Сер хiм. Н. – 1996. - №4. – С. 7 – 11.
2. Nabi S. A. Synthesis, characterization and analytical applicatious of anion – exchange material: Zirconium (IV) iodophosphate / S. A. Nabi, S. Usmanis, N. Rahmaun // Ann. chim. (Fr.). - 1996. – V. 21, № 6 – 7. - Р. 521 – 530.
3. Ahrland S. Sorption rate and dehydration studies on zirconium phosphate and tungstate gels / S. Ahrland, J. Albertsson, L. Johansson // Acta Chem. Scand. – 1964. – V.18, №6. – P. 1346-1357.
4. Барсуков Л. В. Использование неорганических сорбентов (в том числе фосфатов циркония, олова и титана) для выделения, разделения и очистки трансплутониевых элементов / Л. В. Барсуков, Б. Ф. Мясоедов // Радиохимия. – 1981. - Т.23, №4. – С. 489 – 498.
5. Allulli S. Preparation and ion-exchanger properties of a crystalline titanium phosphate Ti(HPO4)2∙2H2O / S. Allulli, C. Feradina, A. La Crinestra // Journ. inorg. nuckl. chem. - 1977. - V. 39, № 6. - Р. 1043-1048.
6. Амфлетт Ч. Неорганические иониты / Ч. Амфлетт. – М.: Энергоатомиздат, 1966. – 110 с.
7. Сухарев Ю.И. Неорганические иониты типа фосфата циркония / Ю.И. Сухарев, Ю.В. Егоров – М.: Энергоатомиздат, 1983. – 110 с.
8. Горощенко Я.Г. Химия титана/ Я.Г. Горощенко. – Киев: Наукова думка, 1970. – 460 с.
9. Simons P.Y.. The structurte of TiO2, a high pressure phase of TiO2 / P.Y. Simons, F. Dachille // Acta Cryst. - 1967, V. 23, p. 334.
10. Latroche M. New hollandite oxides – TiO2 (H) and K0.06TiO2. / M. Latroche, L. Brohan, R. Marchand, M. Tournoux // J. Solid State Chem. – 1989. – V.81. - P. 78 – 82.
11. Полинг Л. Общая химия / Л. Полинг. - М.: Мир, 1964. – 402 с.
12. Белинская Ф.А. К вопросу о строении и ионообменных свойствах гидрооксиси титана. Физико-химическое исследование структуры образцов гироокиси титана, получаемых щелочным гидролизом в системе TiCl4-HCl-H2O / Ф.А. Белинская, Е.Д. Макарова // Ионный обмен и ионометрия. – Л., 1967. - №1. - С. 21-33.
13. Долматов Ю.Д. Исследование структуры гидроокиси титана (IV) в зависимости от условий ее получения /Ю.Д. Долматов, А.И.Шейнкмэн // Журн. прикл. химии. - 1976. - Т.53, № 10. - С. 249-253.
14. Ивакин А.А. Гидратированные оксиды переходных элементов IV и V групп / А.А. Ивакин, Д.Г. Клещев. - М.: Наука, 1986. – 160 с.
15. Смышляева О.Ю. Гранулированный неорганический сорбент и способы его получения / О.Ю. Смышляева // Журн. прикл. химии. - 1992. - Т.43, № 12. - С. 1345-1354.
16. Tsodicov M.V. Structure and acid-basic properties of the surface of titanium oxides modified by phosphorus and aluminum / M.V. Tsodicov, O.V. Bukhtenko, E.V. Slivinscii //Rus. chem. Bulimia. - 2000. - V.49, № 11. - P. 1803-1807.
17. Бирюк Л.М. О процессе старения гидроокиси титана / Л.М. Бирюк, Я.Г. Горощенко // Укр. хим. журн. – 1974. - С. 1063-1065.
18. Долматов Ю.Д. О зародышевом действии частиц гидроокиси титана / Ю.Д. Долматов, З.Н. Булавина //Журн. прикл. Химии. - 1974. - Т.47, №7. -С. 1498-1503.
19. Gesenhues U. Calcination of metatitanic acid to titanium dioxide white pigments / U. Gesenhues // Chem. Eng. Technol. – 2001. - V. 24. - P. 685 - 694.
20. Артеменков А.Г. Кинетика взаимодействия сфенового концентрата и 65 – 70% - ной серной кислоты с растворением титана (IV) / А.Г. Артеменков, Д.Л. Мотов // Ж. Прикл. Хим. – 1996. - Т. 69. - C. 373 – 377.
21. Ahmed M.A.K. Synthesis and crystal structures of titanium oxide sulfates / M.A.K. Ahmed, H. Fjellvag, A. Kjekshus // Acta Chemica Scandinavica. – 1996. - V. 50. - P. 275–283.
22. Vorontsov A.V. Kinetic features of the steady state photocatalytic CO oxidation by air on TiO2 / A.V. Vorontsov, E.N. Savinov, E.N. Kurkin, O.D. Torbova, V.N. Parmon // React. Kinet. Catal. Lett. – 1997. - V. 62. - P. 83–88.
23. Johnsson M. Thermal decomposition of fibrous TiOSO4∙2H2O to TiO2 / M. Johnsson, P. Pernilla, M. Nygren // Thermochimica Acta. – 1997. - V. 298. - P. 47–54.
24. Lu T.C. Investigation on technological process of preparation of TiO2 nanocrystal for rutile crystal growth / T.C. Lu, P. Song, L.B. Lin, Y. Lu, X.T. Zu, Z.J. Liao // J. Inorg. Mater. – 2001. - V. 16. - P. 475-480.
25. Kudo A. Photocatalytic reduction of NO3- to form NH3 over Pt-TiO2 / A. Kudo, K. Domen, K. Maruya, T. Onishi // Chem. Lett. – 1987. - P. 1019–1022.
26. Billik P. Mechanochemical synthesis of anatase and rutile nanopowders from TiOSO4 / P. Billik, G. Plesch // Mater. Lett. – 2007. - V. 61. - P. 1183–1186.
27. Karasev V.V. Formation of metal oxide nanoparticles in combustion of titanium and aluminum droplets / V.V. Karasev, A.A. Onishchuk, S.A. Khromova, O.G. Glotov, V.E. Zarko, E.A. Pilyugina, C.J. Tsai // Combust. Explo. Shock. – 2006. - V. 42. - P. 649–662.
28. Kitamura Y. Combustion synthesis of TiO2 nanoparticles as photocatalyst / Y. Kitamura, N. Okinaka, T. Shibayama, O.O.P. Mahaney, D. Kus