Сорбция азопроизводных фенолкарбоновых кислот из щелочных растворов на пенополиуретане (1113610)
Текст из файла
Московский Государственный Университет им. М.В. ЛомоносоваХимический факультетКафедра аналитической химииСорбция азопроизводных фенолкарбоновых кислот изщелочных растворов на пенополиуретанеКурсовая работа студента 2XX группыXXXXXXX X.X.Научные руководители:профессор, д.х.н. XXXXXXX X.X.асп. XXXXXXX X.X.Москва200X годСодержаниеВведение31. Обзор литературы41.1. Общая характеристика пенополиуретанов41.2.
Сорбция органических соединений на пенополиуретанах51.3. Механизмы сорбции органических соединений на пенополиуретанах61.4. Классификация сорбционных процессов с участием пенополиуретанов71.5. Сорбционное концентрирование и разделение с использованием ППУ92. Экспериментальная часть112.1. Реагенты, аппаратура и техника эксперимента112.2. Сорбция азопроизводных фенолкарбоновых кислот на ППУ132.2.1.
Влияние природы кислоты142.2.2. Спектральные характеристики сорбатов162.2.3. Влияние концентрации кислоты222.2.4. ПрименениеППУдляфенолкарбоновых кислотсорбционно-фотометрическогоопределения223. Выводы264. Список литературы272ВведениеПенополиуретаны представляют значительный интерес для аналитическойхимии. Особенностью этих сорбентов является высокая эффективность в сочетаниисо способностью к сорбции многих классов сорбатов, химическая и механическаяпрочность, устойчивость к органическим растворителям.
К достоинствам ППУ можноотнести наличие мембранной структуры, обеспечивающей хорошие гидро- иаэродинамические свойства сорбентов и позволяющей концентрировать органическиесоединения из больших проб воды и воздуха. Эти сорбенты характеризуютсяотносительной дешевизной и доступностью.Области применения ППУ в аналитической химии разнообразны. Эти сорбентыприменяют для концентрирования элементов и органических веществ из воды ивоздуха,вспектроскопических,сорбционно-спектроскопическихихромотографических методах анализа. Отмечены и другие области применения этихматериалов, в том числе в качестве полимерных матриц для иммобилизацииферментов в ферментативных методах анализа.Цельнастоящейработысостоялавизучениисорбции4-нитрофенилазопроизводных фенолкарбоновых кислот бензойного и коричного рядана пенополиуретане из щелочных растворов.Фенолкарбоновыесоставляющихкислотылекарственныхнаходятширокоепрепаратовприменение(салициловая,вкачествеацетилсалициловая,галловая), в пищевой промышленности как консерванты (бензойная, салициловая), вкосметической промышленности (бензойная, салициловая, эфиры 4-оксибензойнойкислоты – парабены).Ониявляютсябиологическиактивнымивеществами,проявляяантиканцерогенную, антимутагенную и антиоксидантную активность.31.
Обзор литературы1.1 Общая характеристика пенополиуретановК пенополиуретанам (ППУ) – вспененным полиуретанам – относят обширныйкласс синтетических материалов, приготовленных из полиуретанов – гетероцепныхполимеров, содержащих наряду с уретановыми мочевинные, амидные, простые,сложноэфирные или другие группы. Полиуретаны впервые были получены Байером ссотр.
в 1937 г.Возможность использования ППУ в качестве сорбентов для извлечения из водыи возду ха ионов металлов и органических соединений впервые была установленаБоуэном в 1970 г. Спустя два года Браун и Фараг предложили использовать ППУ вкачестве твердых полимерных матриц для иммобилизации различных органическихреагентов. С середины 1970-х годов ППУ стали применять в аналитической химиидля концентрирования неорганических и органических соединений из водныхрастворов и воздуха, а также для разработки комбинированных и гибридных методованализа. За истекшее время накоплен обширный экспериментальный материал вобласти сорбции с помощью немодифицированных и модифицированных ППУ,получены сведения о механизмах сорбции.
Традиционными и главными сталиследующие направления практического использования ППУ: разделение смесей, вкоторых элементы и вещества присутствуют в сопоставимых количествах; выделениекомпонентовсцельюихконцентрированияипоследующегонейтронно-активационного, рентгенофлуоресцентного, фотометрического или какого-либодругого метода определения непосредственно в фазе сорбента, а также выделениекомпонента с целью его концентрирования и последующего определения в элюате спомощью хромотографических, спектроскопических и некоторых других методованализа [1].Пенополиуретаны получают по реакции поликонденсации изоцианатов сполиолами(гликолями, триолами, простымиисложнымиполиэфирами) споследующим вспениванием полимерной массы углекислым газом. Различают ППУна основе простых и сложных эфиров.
При промышленном синтезе в качествеисходных продуктов чаще всего используются полимеры с концевыми группами OH4имолекулярноймассой400-6000вместесосмесями2,4-и2,6-толуилендиизоцианатов в отношении 65:35 или 80:20.В зависимости от числа поперечных связей выделяют эластичные и жесткиеППУ. Эластичными называют ППУ с низкой плотностью сшивки, а жёсткими – свысокой. Обычно эластичные ППУ синтезируют из многоатомных спиртов с не оченьбольшой молекулярной массой и низкой степенью разветвления, а жесткие – изсильноразветвленных спиртов с низкой молекулярной массой.Пенополиуретаны представляют собой вспененные пластические материалы, вкоторых часть твердой фазы замещена газом, обычно воздухом, находящимся вполимереввидемногочисленных пузырьков(ячеек).Взависимостиототносительной скорости молекулярного роста полимера и реакции газообразованиянастадиивспенивания, стенкиячеек разрушаются(прорываются) илинеразрушаются, что приводит к формированию полимеров соответственно с открытоячеистой или закрыто-ячеистой структурой.
Как правило, эластичные ППУ имеютоткрыто-ячеистую, а жесткие – закрыто-ячеистую структуру. Если объем, которыйзанимают пузырьки газа, меньше 76% общего объема образца, они могут иметьсферическую форму, если этот объем больше 76%, пузырьки, вероятнее всего, имеютформу квазисферических полиэдров – в основном пентагональных до декаэдров. Самполимер образует стенки пузырьков, которые фактически являются полиуретановымимембранами. В открыто-ячеистых ППУ по крайней мере две мембраны – гранипентагонального додекаэдра – прорваны.Среди других свойств пенополиуретанов стоит отметить их легкость, небольшуюудельную поверхность, высокую химическую устойчивость и чистоту [2].1.2 Сорбция органических соединений на пенополиуретанахИнтерес к использованию ППУ в качестве сорбентов для концентрированияорганических соединений возник во многом благодаря работе [3], в которой былопоказано, что ППУ на основе простых эфиров количественно извлекают из большихпроб воды полихлорированные бифенилы (ПХБ).На примере ароматических соединений было показано, что коэффициентыраспределения веществ между ППУ и водным раствором пропорциональныкоэффициентам их распределения при экстракции диэтиловым эфиром.
Аналогичные5результатыполученыпри сравнениисорбции 59 органических красителей(трифенилметановых, ксантеновых, сульфофталеиновых) пенополиуретанами изводных и во дно-этанольных растворов с экстракцией этих соединений диэтиловымэфиром и этилацетатом. Сорбция красителей зависит от природы красителя, егоструктурыиполярности.Характерзависимостисорбцииионизированныхорганических соединений (фенолов и карбоновых кислот) от pH раствора указываетна то, что ППУ сорбируют эти соединения в нейтральной форме.Эффективность сорбции на ППУ анионных и катионных ПАВ, а также4-нитрофенилазопроизводныхфенолов повышается, если их сорбировать в видеионных ассоциатов с крупными гидрофобными ионами-партнерами. В этом случае насорбцию существенно влияют гидрофобность катионной и анионной компонентассоциата, размер и заряд ионов, входящих в их состав, концентрация и природапротивоиона, состав водной среды, а также химическое строение сорбента [2].1.3 Механизмы сорбции органических соединений напенополиуретанахСорбцию органических соединений на ППУ в большинстве случаев объясняют спозиций экстракционного и катион-хелатного механизмов.
В соответствие сэкстракционным механизмомППУ рассматривают как твердыеполимерныеэкстрагенты, которые растворяют сорбируемые органические реагенты в полимерныхпленках, составляющих каркас этих сорбентов [4]. В пользу экстракционногомеханизма свидетельствует тот факт, что эффективность извлечения органическихсоединений пенополиуретанами можно повысить путем введения неорганическихсолей в систему водных растворов – ППУ [4].
В присутствие солей щелочныхметаллов эффективность сорбции возрастает в ряду: K < Na < Li, дву хзарядныекатионы оказывают на эффективность извлечения гораздо большее влияние, чемоднозарядные, т.е. наблюдается эффект высаливания, характерный для экстракции.Отрицательно заряженные формы органических соединений, такие как анионныеПАВ [5], сульфофталеиновые [6] и азокрасители [7], извлекаются ППУ по катионхелатному механизму. В пользу этого свидетельствуют данные о влиянии на сорбциюсолей щелочных металлов и аммония.
Сорбция перечисленных выше соединенийувеличивается в следующем ряду: Li < Na < Cs < Rb < K ~ NH4 .6В некоторых работах отмечена важная роль гидрофобных взаимодействий ивзаимодействий с образованием водородных связей при сорбции органическихсоединений. Установлена надежная корреляция между основным сорбционнымпараметром ПАУ – коэффициентом распределения (lg D) – и их параметромгидрофобности (параметром Ханша, коэффициентом распределения в системе 1октанол – вода (lg Pow )) [8].
Предложены двухпараметрические корреляционныеуравнения, связывающие коэффициенты распределения фенолов с их параметрамигидрофобности и значениями pKa среды [9]. Показана линейность зависимостилогарифмов коэффициентов распределения гомологов катионных ПАВ от числаатомов углерода в алкильном радикале этих соединений [5].Таким образом, предложены различные механизмы сорбции пенополиуретанамиорганических соединений, каждый из которых имеет своих приверженцев иподкреплен экспериментальными данными. Общий недостаток представлений обэтих механизмах заключается в идеализации процесса сорбции: в большинствеслучаев обсуждаются, по существу, частные случаи, когда в системе протекает одинпроцесс и полностью подавляются другие, хо тя в реальных системах, как правило,создаются благоприятные условия для одновременного протекания несколькихпроцессов [2].1.4 Классификация сорбционных процессов с участиемпенополиуретановВ работе [10] предложена классификация сорбционных систем с участием ППУ.Согласно этой классификации можно выделить три типа сорбционных систем сучастием ППУ в зависимости от характера межмолекулярных взаимодействийсорбента с сорбатом.Первый тип – немодифицированные ППУ, в составе полимерных цепей которыхкак активные центры присутствуют гидрофобные углеводородные и ароматическиегруппы и электронодонорные атомы азота и кислорода, входящие в составуретановой, амидной, сложноэфирной, простой эфирной и концевой толуидиновойгрупп.Второй тип – ППУ, модифицированные ионами щелочных металлов иминеральными кислотами.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
