Анотація до роботи:

Кушнір Т.В. Рівноважна та нерівноважна сорбція сірчаної кислоти гелевими та пористими поліакриловими аніонітами. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук за спеціальністю – 02.00.11 – колоїдна хімія. – Інститут колоїдної хімії та хімії води ім. А.В. Думанського НАН України, Київ, 2009.

Досліджено рівноважну сорбцію сульфатів слабкоосновними поліакриловими аніонітами в формі вільної основи. Встановлено, що розчини резинатів іонітів при переводі їх в сильнодисоційовану форму не є ідеальними, що зумовлено електростатичною взаємодією обмінних центрів в сольовій формі. Розроблено теоретичні моделі, які дають змогу розрахувати термодинамічні константи локальних рівноваг та рівновагу в цілому.

Доведено, що бісульфатна форма аніонообмінників не утворюється.

Досліджено нерівноважну сорбцію сірчаної кислоти аніонітами, а також динаміку регенерації сорбентів у щільному шарі та в широкому діапазоні швидкостей фільтрування рідкої фази. Кінетику сорбції сірчаної кислоти і кінетику регенерації аніонообмінників лімітує внутрішня дифузія. Кінетичний коефіцієнт внутрішнього масопереносу при сорбції сірчаної кислоти залежить від пористості матриці та хімічної природи обмінних центрів, а у випадку регенерації іонітів гідроксидом натрію – лише від типу обмінних центрів. Показано, що нерівноважна сорбція сірчаної кислоти в щільному шарі слабкоосновних поліакрилових іонообмінників, а також динаміка регенерації сорбентів описуються асимптотичним розв’язанням системи рівнянь теоретичної моделі внутрішньо-дифузійної динаміки сорбції. Отримано необхідні дані для апріорних розрахунків експлуатації ОН-фільтрів першого ступеня установок знесолення води сульфатного класу, які завантажені будь-якими слабкоосновними поліакриловими аніонітами, що характеризуються такою ж хімічною природою обмінних центрів, як і досліджені сорбенти.

1. У дисертації обґрунтовано колоїдно-хімічні засади рівноважної та нерівноважної сорбції в системах, що включають слабкоосновний поліакриловий аніоніт, сірчану кислоту або сульфат-іони, та відрізняються хімічною природою обмінних центрів і пористістю матриці. Вперше запропоновано теоретичні підходи, що дозволяють адекватно розраховувати сорбційні процеси в таких системах, не дивлячись на сильну залежність уявних констант іонообмінної рівноваги від частки сольової форми іонітів.

2. Виявлено неідеальність розчинів резинатів при переводі аніонообмінників в сильнодисоційовану сульфат-форму, доведено відсутність утворення бісульфатної форми сорбентів.

3. Вперше запропоновано теоретичні моделі рівноважної сорбції сульфатів слабкоосновними поліакриловими аніонітами, що враховують хімічну природу обмінних центрів. Моделі дозволяють розраховувати термодинамічні константи локальних рівноваг і рівновагу в цілому, а врахування різних типів обмінних центрів дає можливість поширити використання отриманих даних на широкий спектр марок іонообмінників.

4. Встановлено, що кінетику сорбції сірчаної кислоти слабкоосновними поліакриловими аніонітами лімітує дифузія всередині гранул сорбентів. Кінетичний коефіцієнт внутрішнього масопереносу залежить від хімічної природи обмінних центрів і пористості матриці.

5. Показано, що нерівноважна сорбція сірчаної кислоти в щільному шарі слабкоосновних поліакрилових іонообмінників описується асимптотичним розв’язанням системи рівнянь теоретичної моделі внутрішньо-дифузійної динаміки сорбції.

6. Встановлено, що кінетику регенерації слабкоосновних поліакрилових аніонообмінників лімітує внутрішня дифузія. Кінетичний коефіцієнт внутрішнього масопереносу залежить від типу обмінних центрів і не залежить від пористості матриці. Регенерація сорбентів гідроксидом натрію описується на основі моделі внутрішньо-дифузійної динаміки сорбції.

7. Отримано необхідні та достатні дані для апріорних розрахунків експлуатації ОН-фільтрів першого ступеня установок знесолення води сульфатного класу, завантажених будь-якими слабкоосновними поліакриловими аніонітами, що характеризуються такою ж хімічною природою обмінних центрів, як і досліджені сорбенти.

Публікації автора:

1. Мамченко А.В. Равновесная сорбция серной кислоты слабоосновными полиакриловыми анионитами / А.В. Мамченко, Т.В. Кушнир // Журн. физ. химии. – 2007. – Т. 81, № 2. – С. 327 – 333.

Здобувачем виконано експериментальні дослідження рівноважної сорбції сірчаної кислоти поліакриловими аніонітами Amberlіte ІRA67 та Lewatіt VP.OC.1072, проведено обробку результатів.

2. Мамченко А.В. Равновесная сорбция серной кислоты слабоосновными полиакриловыми анионитами, синтезированными на основе поли- аминов / А.В. Мамченко, Т.В. Кушнир // Журн. физ. химии. – 2007. – Т. 81, № 11. – С. 2051 – 2056.

Здобувачем проведено розрахунки уявних констант рівноваги на основі експерименту та за розробленими моделями для іонітів Relite MG1 та Relite MG1/P.

3. Мамченко А.В. Динамика сорбции серной кислоты слабоосновными полиакриловыми анионитами, синтезированными на основе поли- аминов / А.В. Мамченко, Т.В. Кушнир // Химия и технология воды. – 2008. – Т. 30, № 1. – С. 32 – 43.

Здобувачем виконано експериментальні дослідження динаміки сорбції сірчаної кислоти слабкоосновними поліакриловими аніонітами, проведено математичну обробку результатів. Встановлено, що кінетику сорбції лімітує внутрішня дифузія.

4. Кушнір Т.В. Рівноважна сорбція сульфатів слабоосновними поліакриловими аніонітами / Т.В. Кушнір, О.О. Савченко // Охорона водного басейну та контроль якості води: всеукр. конф. молодих учених, 2004 р.: зб. тез допов. – К: Ін-т колоїдної хімії та хімії води ім. А.В. Думанського НАН України, 2004. – C. 56 – 59.

Здобувачем виконано експериментальні дослідження рівноважної сорбції сірчаної кислоти поліакриловими аніонітами, встановлено відхилення від ідеальності розчинів резинатів.

5. Кушнір Т.В. Сорбція сірчаної кислоти слабкоосновними поліакриловими аніонітами / Т.В. Кушнір // Сучасні проблеми хімії: V Всеукр. конф. студентів та аспірантів, 20 - 21 трав. 2004 р.: зб. тез допов. – К: Видавничо-поліграфічний центр “Київський Університет”, 2004. – С. 26.

6. Кушнір Т.В. Рівноважна сорбція сульфатної кислоти слабкоосновними аніонітами / Т.В. Кушнір // Сучасні проблеми хімії: VII Всеукр. конф. студентів та аспірантів, 18 - 19 трав. 2006 р.: зб. тез допов. – К: Видавничо-поліграфічний центр “Київський Університет”, 2006. – C. 181.