АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 9
1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ГУМИНОВЫХ ВЕЩЕСТВ 11
1.1 Общие сведения 11
1.2 Классификация гуминовых веществ 12
1.2.1 Гумусовые кислоты 13
1.2.2 Гуминовые кислоты 14
1.3 Свойства гуминовых веществ 16
1.3.1 Элементный состав гуминовых веществ 16
1.3.2 Буферные свойства 17
1.3.3 Электроповерхностные свойства 18
1.3.4 Поверхностно-активные свойства 19
1.3.5 Механизм комплексообразования гуминовых веществ 20
1.4 Строение гуминовых веществ 22
1.5 Методы выделения гуминовых веществ 23
1.6 Применения гуминовых веществ в различных областях 24
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 28
2.1 Общая методика выделения гуминовых кислот из бурого угля (ГОСТ Р
54221-2010) 28
2.2 Методика выделения гуминовых кислот из бурого угля Коркинского
разреза 29
2.3 Методика определения адсорбции ионов металла Fe3+ гуминовыми
кислотами 31
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 34
4. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПРИ РАБОТЕ В
ЛАБОРАТОРИИ 36
4.1 Пожарная безопасность 36
4.2 Электробезопасность 41
4.3 Оптимальные условия работы в химической лаборатории 41
4.4 Вентиляция 42
4.5 Вредные химические вещества 42
4. б Освещенность 43
4.7 Механические шумы 44
5. ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ 4б
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 48
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 50
Гуминовые вещества присутствуют практически везде в природе. В основном эти вещества содержатся в бурых углях, торфах, а также являются органической составляющей почвы и воды. Больше всего гуминовых веществ содержит бурый уголь. Их содержание в угле составляет порядка 80-85%. Это говорит о том, что бурый уголь является одним из основных источников гуминовых веществ.
Гуминовые вещества нашли широкое применение в различных сферах промышленности. В нефтеперерабатывающей промышленности их применяют для рекультивации почв, загрязненных нефтью. С помощью гуминовых веществадсорбируют тяжелые металлы, связывая их в устойчивые комплексные соединения и предотвращая их попадание в почву.
Гуминовые вещества являются наиболее обширным и реакционноспособным классом органических соединений, содержащихся в твердых горючих ископаемых, воде и почве. Также эти органические соединения выполняют различные функции за счет присутствия в них различных функциональных групп: транспортную, аккумулятивную, протекторную, регуляторную и т.д., причем наибольшее значение имеют карбоксильные, азотсодержащие и гидроксильные группы.
В составе гуминовых веществ присутствуют ароматические фрагменты, поэтому они способны вступать в донорно-акцепторные, ионные и гидрофобные взаимодействия, что определяет их высокую активность в сорбционных процессахпо отношению к тяжелым металлам и полиароматическим углеводородам.Важным направлением использования гуминовых веществ является разработкана их основе различных препаратов, обладающих биологической активностью. Бурые угли Коркинского разреза Челябинского угольного бассейна в этом отношении мало изучены. Поэтому целью данной работы является получение гуминовых веществ, полученных из бурого угля Коркинского разреза, и изучение их адсорбционной способности к катионам трехвалентного железа. В рамках поставленной цели необходимо было выполнить следующие задачи: изучить литературные данные по гуминовым веществам, а именно, рассмотреть способы получения, состав и свойства (в том числе адсорбционные) гуминовых веществ, выбрать и освоить наилучший метод получения гуминовых веществ из имеющихся образцов углей, изучить адсорбцию катионов металложелеза (III) на полученных гуминовых веществах; описать вредные факторы работы в лаборатории и правила безопасной работы, рассчитать затраты на исследование.
В выпускной квалификационной работе были выполнены следующие задачи:
1. Выявлены общие характеристики гуминовых веществ: они представляют из
себя высокомолекулярные органические соединения темно-бурого или темно-коричневого цвета: за счет различных функциональных групп гуминовые вещества обладают окислительно-восстановительными и донорно-акцепторными свойствами; они способны образовывать ДЭС-мицеллы (мицеллы с двойным электрическим слоем), что обуславливает электроповерхностные
свойства;содержание в структуре гуминовых веществ как гидрофильных, так и гидрофобных участков говорит о наличии свойств поверхностно-активных веществ.
2. Изучены методики выделения гуминовых веществ из бурого угля, на основе которых был выбран оптимальный метод получения гуминовых кислот из бурого угля Коркинского разреза за счет своей эффективности, дешевизны и распространенности - экстракцией угля 3%-ным водным раствором щелочи при нагревании и интенсивном перемешивании в течение 3 часов с последующей декантацией и осаждением гуминовых кислот 10%-ным водным раствором соляной кислотой. Для проведения опыта была выбрана фракция угля -2,5+1, так как из нее выделилось наибольшее количество гуминовых кислот - 0,2 грамма.
3. Исследована адсорбционная способность гуминовых кислот по отношению к катионам трехвалентного железа (Fe3+). Гуминовые вещества обладают очень хорошей адсорбционной способностью по отношению к концентрациям ионов железа (III), за счет чего зависимость величины адсорбции от концентрации подчиняется закону Генри и имеет линейную зависимость. Степень очистки растворов трехвалентного железа Fe3+ гуминовыми кислотами составляет примерно 87-89%.
4. Приведены общие требования по технике безопасности при работе в лаборатории. Опираясь на эти требования,был сделан вывод о том, что научная лаборатория соответствует нормам пожарной безопасности и оптимальным условиям труда, не оказывающим негативного влияния на здоровье человека.
5. Рассчитаны затраты на проведение исследования адсорбционной способности гуминовых веществ. Учитывая стоимости различного оборудования, химической посуды и реактивов общий итог составил 502375 рублей.
