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 (05.07.2012 –15.07.2012) 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: Юрченко В.В.
Руководитель практики от завода:
Студентка гр.БО-301201-ХТ Глущенко К.А.
г. Н - Тагил
2012
Оглавление
Лист с заданием стр.3
Введение стр.4
Практическая часть стр.6
Ответы на вопросы задания стр.12
Заключение стр.16
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
Кафедра Химии
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
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.
Привести примеры прямого, обратного и титрования по замещению.
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.