Тип работы:
Предмет:
Язык работы:


СИНТЕЗ ХИМИЧЕСКИ МОДИФИЦИРОВАННОГО СОРБЕНТА НА ОСНОВЕ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ И ИССЛЕДОВАНИЕ ЕГО СОРБЦИОННЫХ СВОЙСТВ ПО ОТНОШЕНИЮ К КАТИОНАМ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ

Работа №75716

Тип работы

Дипломные работы, ВКР

Предмет

химия

Объем работы82
Год сдачи2019
Стоимость4270 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено
42
Не подходит работа?

Узнай цену на написание


Введение
1 Обзор литературных данных 9
1.1 Окислительная модификация целлюлозы 9
1.2 Гибридные сорбенты на основе целлюлозы эпоксидных производных 15
1.3 Изоцианатная модификация целлюлозы 21
1.4 Другие способы модификации целлюлозы 24
2 Обсуждение результатов 29
2.1 Объекты исследования 29
2.1.1 Исходные вещества и материалы 29
2.1.2 Модификация целлюлозы изоцианатами 31
2.1.3 Модификация целлюлозы эпоксидной смолой (ЭД-20) 38
2.2 Исследование кинетических характеристик сорбентов и построение градуировочных графиков 42
2.2.1 Исследование кинетики сорбции ионов меди (II), никеля (II) и железа (III) из водных растворов исследуемыми образцами целлюлозы 42
2.2.2 Построение градуировочного графика для определения Cu2+, Ni2+, Fe3+. 49
3 Экспериментальная часть 51
3.1 Обработка целлюлозы 52
3.2 Модификация целлюлозы 52
3.2.1 Получение сорбционного материала (вариант 2 и 4) 52
3.2.2 Получение сорбционного материала (вариант 3 и 5) 53
3.2.3 Получение сорбционного материала (вариант 6) 53
3.2.4 Получение сорбционного материала (вариант 8) 54
3.2.5 Получение сорбционного материала (вариант 9) 54
3.2.6 Получение сорбционного материала (вариант 10) 55
3.2.7 Получение сорбционного материала (вариант 11) 55
3.2.8 Получение сорбционного материала (вариант 12) 56
3.3 Построение градуировочных графиков для определения катионов металлов и измерение сорбции модифицированной и немодифицированной целлюлозой 57
3.3.1 Построение градуировочного графика для определения Cu2+ 57
3.3.2 Построение градуировочного графика для определения Ni2+ 57
3.3.3 Построение градуировочного графика для определения Fe3+ 58
3.3.4 Сорбция Cu2+в растворе соли меди (CuSO4• 5H2O) 58
3.3.5 Сорбция Ni2+в растворе соли меди (NiSO4• 7H2O) 59
3.3.6 Сорбция Fe3+в растворе соли меди (FeCl3• 6H2O) 60
ВЫВОДЫ 62
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 63


Строение целлюлозы, морфология и структура её волокон описаны в монографиях [2-3]. В чистом виде целлюлоза находится в твердом состоянии в виде белых гибких волокон длиною от 1-2 до 10-15 мм. На практике имеют дело с большим числом, т. е. ансамблем, таких волокон. Отдельное волокно целлюлозы состоит, в свою очередь, из многих связанных между собой меж-молекулярными водородными связями линейных молекул полимера ангидро- P-D-глюкозы, имеющих в большую длину (степень полимеризации более 12000). При длине отдельно взятого глюкопиранозного фрагмента около 5 А общая длина таких макромолекул составляет 6 мкм, что достаточно велико, чтобы видеть их в световой микроскоп. Однако они являются невидимыми ввиду своей малой толщины, для которой разрешающая способность микро-скопа недостаточна. Если рассматривать волокно с помощью оптического микроскопа, то можно заметить, что стенки волокна не являются однородными, а состоят из слоев нитеобразных элементов (фибрилл). Слоистость и фибриллярное строение волокна целлюлозы лучше всего наблюдаются после «мокрого» размола. Так, если подвергнуть целлюлозу набуханию в воде, а затем механическому размолу, то наблюдается в основном продольное расщепление волокон на нитевидные пучки, т. е. явно выраженное фибриллирование. Если целлюлоза не набухла, то механический размол (в неводных средах) приводит не к фибриллированию, а только к хрупкому разрушению волокна. То, что набухшая целлюлоза распадается на пучки при размоле, говорит о неравноценности связей внутри волокна, о его макро- и микрогетеро-
Целлюлоза и её простые и сложные эфиры широко используются в раз-личных отраслях промышленности. Так из целлюлозы получают искусственные волокна (вискозный, ацетатный, медно-аммиачный шёлк, искусственный мех). Хлопок, состоящий большей частью из целлюлозы (до 99,5 %), идёт на изготовление тканей. Древесная целлюлоза используется для производства бумаги, пластмасс, кино и фотоплёнок, лаков, бездымного пороха и т. д. [2].
Целью нашей работы явилось исследование химической модификации целлюлозы и некоторых её производных толуендиизоцианатом (Desmodur IL 1351), эпоксидной смолой ЭД-20 и этилендиаминтетраацетатом натрия (ЭДТА) с целью получения новых гибридных сорбентов.

Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь в написании работ!


1 Проведена модификация целлюлозы, карбоксиметилцеллюлозы и альгината натрия с помощью толуендиизоцианата, тримера гексаметиленди-изоцианата и эпоксида ЭД-20. Получены новые производные целлюлозы, строение которых подтверждено с помощью ИК- и ЯМР спектроскопии.
2 Исследованы сорбционные характеристики немодифицированной целлюлозы и карбоксиметилцеллюлозы, а также модифицированных целлюлозосодержащих материалов по отношению к ионам меди (II), никеля (II) и железа (III).
3 Проведенные исследования показали, что наиболее эффективными сорбционными материалами по отношению к ионам меди (II), никеля (II) и железа (III) являются сорбенты, содержащие в своем составе наибольшее количество карбоксильных групп.



1 Петропавловский Г.А. Гидрофильные частично замещенные эфиры целлюлозы и их модификация путем химического сшивания / Г.А. Петропавловский. - Л. : Наука. Ленингр. отделение, 1988. - 295 с.
2 Байклз Н. Целлюлоза и ее производные : пер. с англ. / Н. Байклз, Л. Сегал, под ред. З. А. Роговина. - Том 1. - М. : Мир, 1974. - 500 с.
3 Байклз Н. Целлюлоза и ее производные : пер. с англ. / Н. Байклз, Л. Сегал, под ред. З. А. Роговина. - Том 2. - М. : Мир, 1974. - 512 с.
4 Никифорова Т. Е. Механизм извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов химически модифицированной целлюлозой. / Т. Е. Никифорова, В. А. Козлов // Физикохимия поверхности и защита материалов. - 2012. - Т. 48, № 6. - С. 527.
5 Никифорова Т.Е. Исследование влияния окислительно-бисульфитной модификации хлопковой целлюлозы на ее ионообменные свойства. / Т. Е. Никифорова, В. А. Козлов // Журнал общей химии. - 2011. - Т. 81, № 10. - С. 1683-1689.
6 Комарова Д.С. Целлюлозные сорбенты для извлечения ионов Си2+ из водных растворов. / Д.С. Комарова. // Центральный научный вестник. - 2017. - Т. 2, № 2. - С. 34.
7 Kumar R. Sorption of Ni (II), Pb(II) and Cu(II) ions from aqueous solu-tions by cellulose grafted with poly(HEMA-co-AAc): Kinetic, isotherm and ther-modynamic study. / R. Kumar, R. Kr. Sharma, A.P. Singh // Journal of Environ-mental Chemical Engineering. - 2019. - Vol. 7, № 3. - 103088. Режим доступа: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2213343719302118.
8 O. Abd El-Magied Mahmoud. Cellulose and chitosan derivatives for en-hanced sorption of erbium (III). / [Mahmoud O. Abd El-Magied, Ahmed A. Gal- houm, Asem A. Atia et al.] // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engi-neering Aspects. - 2017. - Vol. 529. - P. 580-593.
9 Tolba А.А. Ahmad. Synthesis and characterization of poly(carboxymethyl)-cellulose for enhanced La(III) sorption. / [Ahmad A. Tolba, Said I. Mohamady, Shimaa S. Hussin et al.] // Carbohydrate Polymers. - 2017. - Vol. 157. - P. 1809-1820.
10 Galhoum А.А. Aspartic acid grafting on cellulose and chitosan for en-hanced Nd(III) sorption. / [Ahmed A. Galhoum, Khalid M. Hassan, Osman A. Desouky et al.] // Reactive and Functional Polymers. - 2017. - Vol. 113. - P. 13¬22.
11 Huang Chih-Feng. Study of various diameter and functionality of TEMPO-oxidized cellulose nanofibers on paraquat adsorptions / [Chih-Feng Huang, Cheng-Wei Tub, Rong-Ho Lee et al.] // Polymer Degradation and Stability.
- 2019. - Vol. 161. - P. 206-212.
12 Kumar R. Grafting of cellulose with N-isopropylacrylamide and glycidyl methacrylate for efficient removal of Ni(II), Cu(II) and Pd(II) ions from aqueous solution. / Rajesh Kumar, Rajeev Kr. Sharma, Anirudh P. Singh. // Separation and Purification Technology. - 2019. - Vol. 219, № 15. - P. 249-259.
13 Barsbay M. Porous cellulosic adsorbent for the removal of Cd (II), Pb(II) and Cu(II) ions from aqueous media. / [Murat Barsbay, Pinar Akkas Kavakli, Ser- had Tilki et al.] // Radiation Physics and Chemistry. - 2018. - Vol. 142. - P. 70¬76.
14 Auvergne R. Biobased thermo-setting epoxy: present and future / [R. Au-vergne, S. Caillol, G. David et al.] // Chem. Rev. - 2014. - Vol. 114. - P. 1082¬1115.
15 Stemmelen M. A fully biobased epoxy resin from vegetable oils: from the synthesis of the precursors by thiol-ene reaction to the study of the final material. / [M. Stemmelen, F. Pessel, V. Lapinte et al.] // J. Polym. Sci. Part A: Polym. Chem.
- 2011. - Vol. 49. - P. 2434-2444.
16 Patel A. Curing kinetics of biobased epoxies for tailored applications / [A. Patel, A. Maiorana, L. Yue et al.] // Macromolecules. - 2016. - Vol. 49. - P. 5315-5324.
17 Maiorana A. Bio-based alternative to the diglycidyl ether of bisphenol A with controlled materials properties. / A. Maiorana, S. Spinella, R.A. Gross // Bi-omacromolecules. - 2015. - Vol. 16. - P. 1021-1031.
18 Cheng Rong. Adsorption of Sr (II) from water by mercerized bacterial cellulose membrane modified with EDTA / [Rong Cheng, Mi Kang, Shuting Zhuang et al.] // Journal of Hazardous Materials. - 2019. - Vol. 364. - P. 645-653.
19 Li Bo. Adsorption of Hg (II) ions from aqueous solution by diethylenetri-aminepentaacetic acid-modified cellulose. / [Bo Li, Ming Li, Jinyao Zhang et al.] // International Journal of Biological Macromolecules. - 2019. - Vol. 122. - P. 149-156.
20 М. Tabakci. Preparation, characterization of cellulose-grafted with ca- lix[4]arene polymers for the adsorption of heavy metals and dichromate anions / Tabakci M., Erdemir S., Yilmaz M. // Journal of Hazardous Materials. - 2007. - Vol. 148. - P. 428-435.
21 Cheng Zenghui. Sustainable elastomers derived from cellulose, rosin and fatty acid by a combination of “graft from” RAFT and isocyanate chemistry / [Zenghui Cheng, Yupeng Liu, Daihui Zhang et al.] // International Journal of Bio-logical Macromolecules. - 2019. - Vol. 131. - P. 387-395.
22 Toshihiko S. Adsorption and desorption of metal ions by systems based on cellulose derivatives that contain amino acid residues / Toshihiko Sato, Shigen- ori Motomura, Yasuo Ohno // Sen'i Gakkaishi. - 1985 - Vol. 41, № 6. - P. 41 - 46.
23 Goes M.M. Polyurethane foams synthesized from cellulose-based wastes: Kinetics studies of dye adsorption / [Mariana Moraes Goes, Milena Keller, Vini- cius Masiero Oliveira et al.] // Industrial Crops and Products. - 2016 - Vol. 85. - P. 149-158.
24 Charles Y. In-situ polymerization of maleic acid and itaconic acid and crosslinking of cotoon fabric / Y. Charles, L. Yun // Text. Res. J. - 1999. - Vol. 69, № 10. - P. 782-789.
25 Yakout A.A. Cross-linked graphene oxide sheets via modi-fied extracted
cellulose with high metal adsorption / [A.A. Yakout, El-Sokkary R.H., Shreadah M.A., et al.] // Carbohydrate Polymers - 2017 - Vol. 172 - P. 20-27.
26 D.W. O'Connell. A chelating cellulose adsorbent for the removal of Cu(II) from aqueous solutions / O'Connell D.W., Birkinshaw C., O'Dwyer T.F. // Journal of Applied Polymer Science - 2006 - Vol. 99, № 6 - P. 2888-2897.
27 D.W. O'Connell. A modified cellulose adsorbent for the removal of nick-eled) from aqueous solutions / O'Connell, D.W., Birkinshaw, C., O'Dwyer, T.F. // Journal of Chemical Technology and Biotechnology - 2006 - Vol.81 - № 11 - P. 1820-1828.
28 Коммерческие диизоцианаты [электроннй ресурс] - Режим доступа: http://www.kianresin.com/userfiles/files/57-Desmodur N 3390 BASN en.pdf
29 U Farooq. Biosorption of heavy metal ions using wheat based biosorbents - A review of the recent literature / Farooq U., Kozinski J. A., Ain Khan M.// Bio-resource Technology. - 2010 - Vol. 101, №. 14. - P. 5043-5053.
30 R. Kumar. Cellulose based grafted biosorbents - Journey from lignocel-lulose biomass to toxic metal ions sorption applications - A review / Kumar R., Kr. Sharma R., Sing A. P. // Journal of Molecular Liquids. - 2017. - Vol. 232. - P. 62-93.
31 Арасланкин С. В. Определение параметров замещения гидрокси- пропилметилцеллюлозы методом ЯМР 13С спектроскопии / Арасланкин С.В., Кострюков С.Г., Петров П.С. // Вестник пермского университета. Серия: Химия - 2018. - Т. 8, № 1. - С. 54-67.
32 Кострюков С.Г. Определение степени замещения (DS) и молекулярного замещения (MS) простых эфиров целлюлозы методом твердотельного ЯМР 13С спектроскопии / Кострюков С.Г., Арасланкин С.В., Петров П.С. // Химия растительного сырья. - 2017. - № 4. - С. 31-40.
33 ПНД Ф 14.1:2:4.48-96.
34 ПНД Ф 14.1.46-96.
35 ПНД Ф 14.1:2:4.50-96.
36 ACD/NMR Processor Academic Edition [Электронный ресурс]: - Режим доступа:http://www.acdlabs.com/resources/freeware/nmr proc/.
37 Спектралюм. Программа управления ИК спектрометром Инфра- ЛЮМ ФТ [Электронный ресурс]: - Режим доступа:http://www.lumex.ru.
38 Spectragryph - optical spectroscopy software. [Электронный ресурс]: - Режим доступа:http: //www. effemm2. de/spectragryph/about.html.


Работу высылаем на протяжении 30 минут после оплаты.



Подобные работы


©2025 Cервис помощи студентам в выполнении работ