Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Уральский федеральный университет

имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»

Нижнетагильский технологический институт (филиал)

Кафедра химии

Оценка работы________

Члены комиссии:

Зав. каф. химии Н.А. Аристова____________

Ассистент каф. химии Т.С. Гурина_________

Ассистент каф. химии Н.В. Евзельман______

«____»_____________2010

Отчет по учебно-ознакомительной практике

пройденной (05.07.2010 – 30.07.2010) на кафедре химии НТИ(ф) УрФУ

тема практики:

ПРОВЕДЕНИЕ КАЧЕСТВЕННОГО АНАЛИЗА И ОПРЕДЕЛЕНИЕ

ХАРАКТЕРИСТИК СОРБЦИИ И ДЕСОРБЦИИ МАГНИЯ

НА ФОСФАТНОМ СОРБЕНТЕ

Руководитель практики от института: Т.С. Гурина

Руководитель практики от завода: К.С. Золотов

Студентка гр. МС 28104 ХТ В.И. Устинченко

г. Н - Тагил

2010

Оглавление

1. Лист с заданием стр.3

2. Введение стр.4

3. Практическая часть стр.6

4. Ответы на вопросы задания стр.12

5. Заключение стр.16

6. Список используемой литературы стр.17

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Уральский федеральный университет имени первого Президента России б.Н. Ельцина» Нижнетагильский технологический институт (филиал)

Факультет Металлургических и строительных технологий

КафедраХимии

Направление (специальность): для направления 240400 – Химическая технология

органических веществ и топлива (специальности: 240403 «Химическая технология природных

энергоносителей и углеродных материалов»)

УТВЕРЖДАЮ

Зав. кафедрой

__________ Н.А. Аристова

«____»___________20__г.

Задание

по учебно-ознакомительной практике

Студент Устинченко В.И. группы МС 28104 ХТ

1. Определить характеристики сорбции магния: коэффициент распределения, коэффициент очистки, коэффициент концентрирования, удерживаемый объем, динамическую и полную динамическую емкость, степень проскока и степень сорбции сорбентом на основе фосфата циркония методом фронтальной хроматографии. Сравнить полную динамическую и статическую емкости сорбента. Привести соответствующие таблицы и графики. Рассчитать эффективность хроматографической колонки. Научиться пользоваться рН метром и ионометром с мембранными электродами на магний. Охарактеризовать свойства сорбента на основе полученных данных. Описать применение фронтальной хроматографии.

2. Привести примеры прямого, обратного и титрования по замещению.

3. Описать основы жидкостной (распределительной) хроматографии.

Введение

В связи с возрастанием требований к экологической безопасности специалисты различных отраслей промышленности уделяют особое внимание усовершенствованию старых и поиску новых методов очистки воды от различного рода загрязнений и опасных примесей.

Самым простым методом является механическая очистка с помощью специальных загрузок. Если при очистке воды не используются специальные химические вещества, то она называется безреагентной очисткой воды. Данный вид фильтрации часто применяется в ходе очистки воды в колодце. Однако существуют и более продвинутые методы водоподготовки. Ионообменная очистка связана с использованием ионообменных смол. Это один из методов локальной очистки сточных вод.

Для очистки воды от органики используют угольные фильтры, а также прибегают к аэрации. Аэрация – популярный метод очистки воды в Москве, поскольку этот метод обеспечивает эффективное обезжелезивание. Обезжелезивание – это одно из ключевых мероприятий по очистке воды из скважин. Данная услуга довольно часто оказывается в ходе очистки воды на даче. Эта область характеризуется также высокой потребностью в удалении органики, и очистка воды озоном считается наиболее эффективной. Кроме того, непосредственная близость к хозяйственным объектам, где применяются удобрения, приводит к потребности в очистке воды от аммиака, чаще аэрацией. При избытке металлических примесей используют различные методы.

В системах водоподготовки и водоочистки наиболее активно применяются сорбенты для очистки воды гранулированной и порошковой структуры. Необходимо понимать разницу между ними – гранулированные сорбенты для очистки воды обладают большей механической прочностью и износостойкостью, оказывают меньшее гидравлическое сопротивление.

Порошковые сорбенты для очистки воды обладают большей площадью адсорбции, но в то же время оказывают большее гидравлическое сопротивление и быстрее разрушаются в ходе механического трения друг о друга и о стенки фильтрующих колонн. В России и США (США – производитель более чем 100 ведущих марок сорбентов для очистки воды) приняты разные системы оценки размеров частиц сорбентов – в миллиметрах и мешах соответственно.

От размера пор также зависит их общая площадь, которая в итоге и влияет на эффективность сорбента для очистки воды. Наиболее качественнее сорбенты, способные адсорбировать значительные количества органических веществ, растворенных в воде, обладают эффективной адсорбционной площадью от 1500 до 2200 м2 на 1 г сорбента.

Практика работы систем очистки сточных вод показывает, что сорбционная обработка целесообразна как "финишная" операция, после механической и других более дешевых видов очистки от грубодисперсных, коллоидных и части растворенных примесей. Обычная оптимальная последовательность процессов физико-химической очистки: коагуляция — отстаивание (флотация) — фильтрование — сорбция.

Для очистки воды все большее применение находят неуглеродные сорбенты естественного и искусственного происхождения (глинистые породы, цеолиты и некоторые другие материалы).

Использование таких сорбентов обусловлено достаточно высокой емкостью их, избирательностью, катионообменными свойствами некоторых из них, сравнительно низкой стоимостью и доступностью (иногда как местного материала).

Природные сорбенты добывают в непосредственной близости от места потребления, что постоянно расширяет масштаб их применения для очистки воды.

Сорбцию широко используют для разделения и концентрирования веществ. Сорбционные методы обычно обеспечивают хорошую селективность разделения, высокие значения коэффициентов концентрирования.

Наиболее высокие значения коэффициентов концентрирования достигаются при определении микрокомпонентов непосредственно в фазе сорбента с использованием атомно-эмиссионного, атомно-абсорбционного и рентгено-флуоресцентного методов.

Сорбция – процесс поглощения газов, паров и растворённых веществ твёрдыми или жидкими поглотителями на твёрдом носителе (сорбентами).

При очистке с помощью сорбента используют статический или динамический методы. При статическом методе сорбент вносится в емкость с очищаемым раствором, перемешивается в течение 5-10 мин и отделяется центрифугированием или фильтрацией.

При динамическом методе колонка заполняется сорбентом, из которого после 3-кратной декантации удалены мелкие частицы и через нее со скоростью (1-5) мл/мин пропускают очищаемый раствор.

Классификация сорбционных методов основана на различии механизма взаимодействия веществ с сорбентами. Различают адсорбцию (физическая адсорбция и хемосорбция), распределение веществ между двумя несмешивающимися фазами (растворитель и жидкая фаза на сорбенте) и многие другие. В чистом виде каждый из перечисленных механизмов, как правило, не реализуется, и обычно наблюдаются смешанные механизмы.

Процессом сорбции относительно легко управлять, поскольку, варьируя условия эксперимента, можно осуществить количественную сорбцию-десорбцию и контролировать этот процесс. Для осуществления сорбционных методов не требуется сложного приборного оформления, экстремальных условий, их легко сочетать с методами последующего определения компонентов. Сорбционные методы отличаются высокой технологичностью и легкостью автоматизации. Можно анализировать не только операцию концентрирования, но и самоопределение, например в хроматографических и проточно-инжекционных методах.

При ионообменном концентрировании происходит обменная адсорбция: взамен адсорбированных ионов в раствор переходит эквивалентное количество других ионов, входящих первоначально в состав применённого адсорбента.

В качестве адсорбентов применяют активные угли, цеолиты, глинистые минералы, силикагель, оксид алюминия, модифицированные сорбенты на основе силикагеля и целлюлозы, синтетические неорганические и органические ионообменники и прочее.

Разработаны методики, повышающие эффективность и селективность сорбции с помощью использования комплексообразователей. Сущность метода сводится к преимущественной адсорбции комплексных ионов на поверхности угля, по сравнению с простыми. Комплексообразователи изменяют природу микропримесей и переводят их в более сорбируемую форму. Так как величина адсорбции макрокомпонента (электролита) значительно меньше адсорбции комплекса (неэлектролита), данный метод позволяет проводить тонкую очистку веществ от микропримесей из насыщенных по макрокомпоненту растворов.

Степень и эффективность разделения при применении комплексообразователя определяется константой нестойкости комплекса, природой и строением лиганда, зарядом комплекса. В конечном итоге механизм адсорбции молекулярный, и наибольшей сорбцией обладают комплексы, образующие с ионами металлов высокопрочные трудно растворимые соединения. В целом, механизм взаимодействия несколько более сложный, чем просто молекулярная адсорбция и сопровождается побочными явлениями.