ВОЗМОЖНОСТИ ИОНИТОВ МАРКИ «ТОКЕМ» КАК ОСНОВЫ ТЕСТ-СИСТЕМ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЯЖЁЛЫХ МЕТАЛЛОВ

АННОТАЦИЯ 2
Введение 3
ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 6
1.1. Краткая характеристика состава природных вод, состояния ионов Fe3+, Cr3+ в водах и их роли при оценке качества воды 6
1.2 Сорбционные методы концентрирования микроэлементов при их определении в объектах
окружающей среды 9
1.3 Ионообменное концентрирование ионов Fe3+ и Cr3+ на катионитах 11
1.4. Химические тест-системы для анализа природных вод на содержание ионов Fe3+, Cr3+ 14
1.5 Краткая характеристика озёр Университетского и Мавлюкеевского 16
ГЛАВА 2. МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ 19
2.1 Характеритика ионитов Токем-100 и Токем-200 19
2.2 Исходные реактивы 20
2.3 Приборы и аппаратура 20
2.4 Методика определения гидрохимических характеристик озёр 20
2.5 Методики количественного определения ионов Fe3+ и Cr3+ в растворах 21
2.6 Методики исследования сорбционных свойств ионитов Токем в равновесных условиях 23
ГЛАВА 3. СОРБЦИОННОЕ КОНЦЕНТРИРОВАНИЕ ИОНОВ Fe3+ и Cr3+ СОРБЕНТАМИ
МАРКИ ТОКЕМ В РАВНОВЕСНЫХ УСЛОВИЯХ 25
3.1 Сорбционные свойства катионитов Токем-100 и Токем-200 25
3.2 Кислотно-основные свойства катионитов Токем-100 и Токем-200 25
3.3 Избирательность сорбции ионов Fe3+ и Cr3+ катионитами Токем из водных растворов 26
ГЛАВА 4. СПОСОБЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИОНОВ В ВОДЕ ТЕСТ-ИНДИКАТОРНОЙ ТРУБКОЙ НА ОСНОВЕ КАТИОНИТОВ МАРКИ ТОКЕМ 29
4.1 Гидрохимические характеристики озер Университетского и Мавлюкеевского 29
4.2 Определение ионов Fe3+ и Cr3+ в воде тест-индикаторной трубкой на основе катионитов Токем-100 и Токем-200 30
Выводы 38
Список использованных источников 39
Купить

Вода является одним из самых важных и необходимых веществ на нашей планете. На протяжении двух тысячелетий качество воды постоянно ухудшается, и достигает таких уровней загрязнения, когда использование воды в разных целях сильно ограничено или вода может быть вредна для человека. Это ухудшение связано как с развитием промышленности, транспорта, сельского хозяйства, так и с действием природных факторов.
В условиях активной антропогенной деятельности загрязнение природных пресных вод тяжелыми металлами стало особо острой проблемой. В отличие от органических загрязнителей тяжёлые металлы имеют свойство аккумулироваться и не разлагаются естественным образом. При этом соединения тяжелых металлов хорошо растворимы в воде и могут легко адсорбироваться живыми организмами, увеличивая свою концентрацию на всем протяжении пищевой цепочки, вплоть до человека [1]. На сегодня основным источником загрязнения природных вод тяжелыми металлами являются промышленные загрязнения. Тяжелые металлы попадают в природные воды с использованными промышленными водами, содержащими химические соединения и следы элементов, с дождевой водой, фильтрующейся через отвалы, а также при авариях различных химических установок и хранилищ [2].
Ионы железа и хрома - одни из распространенных и опасных природных загрязнителей природных вод. Предельно допустимая концентрация железа в питьевой воде составляет 0,3 и хрома(Ш) - 0,5 мг/л. Для сточных вод, которые сбрасываются в водоемы после очистки, рекомендованная ПДК хрома(Ш) составляет 0,1 мг/л [3].
Превышение содержания ионов существенно ухудшает вкус воды, и оказывает негативное влияние на организм человека. Содержание железа в подземных водах в значительных количествах характерно для большой части территории Российской Федерации. Избыток железа включает такие симптомы, как непрекращающиеся расстройства пищеварения, упадок сил и головокружения, появление пигментации на коже. Некоторые специалисты также полагают, что переизбыток железа — один из факторов риска при развитии онкологических заболеваний [4]. Хотя хром является жизненно важным элементом, при избыточном поступлении в организм он может стать опасным токсикантом. Соединения хрома токсичны для человека. Шестивалентный хром является канцерогеном I класса опасности [5].
Следовательно, возникает потребность контроля за содержанием ионов Cr3+ и Fe3+ в большом числе источников питьевой воды с последующей ее очисткой. Современные аналитические методы позволяют решить эту проблему с помощью простых и недорогих тест-систем для контроля качества воды самим потребителем во внелабораторных условиях (on-site). Таким образом, актуальна как разработка новых способов очистки воды от ионов Cr3+ и Fe3+, так и их тест-определения.
Низкий уровень ПДК ионов требует их предварительного концентрирования при проведении анализа. Эффективное концентрирование обеспечивают сорбционные методы с использованием синтетических ионообменников. Такие методы, как показывает практика, являются незаменимыми также при доочистке сточных вод от ионов металлов. Реагентная обработка жидких отходов, которая чаще всего применяется на предприятиях, обеспечивает остаточное содержание ионов металлов на порядок выше их ПДК, в то время как ионообменные методы позволяют достигать 0,5 ПДК и ниже [6].
Известно большое количество примеров внедрения ионообменных технологий для очистки сточных вод от тяжелых металлов на предприятиях различного профиля. Канадской фирмой «Есо-Тес» для гальванических производств выпускаются ионообменные установки, в состав которых входят как катионнообменные, так и анионообменные фильтры, позволяющие одновременно выделять медь, никель и хром с получением полностью обессоленной воды. В связи с усилением требований, предъявляемых в Японии к составу очищенных сточных вод гальванических производств, значительно возросло количество ионообменных производственных установок с возвратом очищенной воды в производство. Хорошо зарекомендовали себя модульные (кассетные) установки ионообменной очистки фирмы «Дорье» (Германия) для извлечения Ni, Cu, Cd, Cr и других металлов из гальваностоков. На заводе «Ижмаш» комплексная ионообменная установка обеспечивает местную очистку от Cr(VI), Cu, Ni, Zn и очистку кислотно-щелочных вод объемом до 1000 м3/час [7].
На российском рынке представлен большой набор ионитов с различными функциональными группами [8]. В тест-средствах анализа воды и очистных установках наиболее часто используют сильнокислотные сульфокатиониты [6, 9]. Данные сорбенты отличаются широким рабочим диапазоном pH. Однако круг эффективных сорбентов для поглощения Cr3+ и Fe3+ может быть расширен за счет исследования новых марок ионитов. Ионы Cr3+ и Fe3+ находятся в водах в катионной форме, поэтому в настоящей работе для изучения сорбции были выбраны катиониты, производимые российским предприятием - Кемеровским ООО ПО «ТОКЕМ» и доступные потребителю.
Объект исследования: равновесие сорбционного процесса.
Предмет исследования - сорбция ионов металлов катионитами марки Токем.
Цель работы - разработка тест-систем на основе сорбентов марки Токем для анализа природных вод на наличие ионов Fe3+ и Cr3+ .
Задачи:
1. Получение количественных характеристик физико -химических свойств катионитов марки Токем в статических условиях :
• полной обменной емкости (ПОЕ);
• влагосодержания;
• сорбционной емкости (СЕ) по ионам Fe3+ и Cr3+.
2. Оценка избирательности сорбции ионов Fe3+ и Cr3+ катионитами Токем-100 и Токем- 200 влияние рН раствора на степень извлечения ионов и в зависимости от рН раствора.
3. Разработка рекомендации по заполнению фильтров доочистки воды, и создание тест- систем для определения примесей
Fe3+ и Cr3+ в воде.
Защищаемые положения:
1. Значения сорбционной емкости ионов Fe3+ и Cr3+ при сорбции из разбавленных растворов 1-10-2 моль/л катионитами Токем-200 и Токем-100, отражающие закономерности изменения избирательности сорбции в зависимости от структуры ионита, природы и рН раствора.
2. Установленные ряды увеличения избирательности поглощения ионов Cr3+ сорбентами Токем-100 < Токем-200, Fe3+ - Токем-200 < Токем-100, обусловленные различием структуры катионитов.
3. Оптимальные условия способов тестового определения ионов Fe3+, Cr3+ из индивидуальных растворов в диапазоне концентраций 0,08 - 0,8 мг/л с использованием катионитов Токем-100 или Токем-200 и аналитические характеристики методик.

Купить