Анотація до роботи:

Савченко О.О. Рівноважна та нерівноважна сорбція соляної кислоти гелевими та пористими поліакриловими аніонітами. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеню кандидата хімічних наук за спеціальністю – 02.00.11.– колоїдна хімія – Інститут колоїдної хімії та хімії води ім. А.В. Думанського НАН України, Київ, 2004.

Встановлено, що розчин резинатів іонітів з поліамінами, при переводі їх із слабко- в сильнодиссоційовану форму, на відміну від іонітів з третинними аміногрупами, не є ідеальним, що зумовлено електростатичною взаємодією аміногруп в сольовій формі. Розроблена теоретична модель, що дає змогу з високою точністю описати рівноважну сорбцію хлоридів аніонітами з поліамінами. Доведено можливість застосування теоретичної моделі внутрішньодифузійної динаміки сорбції при постійному значенні кінетичного коефіцієнту для розрахунку режиму роботи ОН-фільтрів першої ступіні установок знесолення води, що завантажені слабкоосновними поліакриловими аніонітами. Встановлено, що незалежно від пористості аніоніту величина кінетичного коефіцієнту для іонітів з однаковими обмінними центрами залишається сталою і визначається хімічною природою груп. Отримано рівняння для визначення робочої ємності іонообмінних фільтрів в залежності від змінних параметрів (концентрації та швидкості фільтрування вихідного розчину, висоти шару іоніту в фільтрі).

1. Відомості про колоїдно-хімічні властивості систем слабкоосновний аніоніт - водний розчин дуже обмежені. Незначний обсяг інформації про іонообмінні рівноваги на таких аніонітах не дає змоги прогнозувати зміну кислотно-основних характеристик іонообмінників в залежності від хімічної природи їх матриці і фіксованих іоногенних груп. Теоретичний аналіз нерівноважної динаміки сорбції аніонів сильних кислот проводився лише для поліконденсаційних аніонітів при ряді спрощуючих положень. У випадку полімерізаційних слабкоосновних аніонітів не відома навіть лімітуюча стадія кінетики сорбції за умов, характерних для функціонування іоніта в установках знесолення води.

2. Встановлено, що рівноважна сорбція соляної кислоти на слабоосновних поліакрилових аніонітах залежить від типу фіксованих обмінних центрів і їх способу приєднання до матриці, і не залежить від пористості матриці аніонообмінників.

3. При сорбції соляної кислоти поліакриловими аніонітами з третинними аміногрупами, а також аніонітами, що поряд з третинними містять деяку частку четвертинних сильноосновних груп уявні константи рівноваги є величинами сталими в широкій області зміни складу резинатів і зовнішнього розчину. Ідеальний перебіг іонообмінних реакцій на обмінних центрах аніонітів з двома видами аміногруп (третинними і четвертинними) дає змогу описувати рівноваги при мінімальній кількості підгінних коефіцієнтів і визначати частки обмінних центрів кожного виду в іоніті з великою надійністю.

4. Уявні константи рівноваги сорбції соляної кислоти поліакриловими аніонітами з поліамінами, суттєво залежать від складу резинатів. Такі залежності з високою точністю апроксимуються запропонованою теоретичною моделлю, що враховує специфіку будови обмінних центрів і вплив складу резинатів у найближчому оточенні обмінних центрів.

5. Показано, що кінетику сорбції соляної кислоти слабкоосновними поліакриловими аніонітами при умовах, характерних для експлуатації ОН-фільтрів першої ступіні установок знесолення, лімітує дифузія всередині гранул іоніту. Теоретична модель внутрішньодифузійної динаміки сорбції задовільно апроксимує експериментальні дані процесу знесолення води поліакриловими аніонітами.

6. Встановлено, що значення кінетичного коефіцієнту внутрішньої дифузії залежить від типу фіксованих іоногенних груп у привитих до полімерної тривимірної матриці ланцюжках і не залежить від пористості матриці. Заміна частини третинних аміногруп на четвертинні не змінює величини кінетичного коефіцієнту.

7. Розроблена методика визначення основних технологічних показників робочого циклу знесолення води на ОН-фільтрах I ступіні, що базується на теоретичній моделі внутрішньодифузійної динаміки сорбції, дає змогу з високою точністю апріорно розраховувати робочу обмінну ємність аніонітів в процесі знесолення вод. Достовірність розрахунків за запропонованою методикою підтверджена результатами кореляційного аналізу.

Основні результати дисертації викладено в роботах:

1. Мамченко А.В., Савченко О.А. Динамика сорбции соляной кислоты слабоосновным полиакриловым анионитом // Химия и технология воды. – 2004. – Т. 26, № 2. – С.160 – 178.

Здобувачем виконано експериментальні дослідження динаміки сорбції соляної кислоти слабкоосновним поліакриловим аніонітом Amberlite IRA 67.

2. Савченко О.А., Мамченко А.В. Кислотно-основное равновесие соляной кислоты на слабоосновных полиакриловых анионитах // Химия и технология воды. -– 2004. – Т. 26, № 3. – С. 260 – 274.

Здобувачем виконано експериментальні дослідження рівноважної сорбції соляної кислоти поліакриловими аніонітами, проведено обробку результатів.

3. Мамченко А.В., Савченко О.А., Семенюк Д.В. Модель кислотно-основного равновесия на анионитах с полиаминами // Химия и технология воды. – 2004. – Т. 26, № 4. – С. 344 – 359.

Здобувачем проведено розрахунки уявних констант рівноваги за розробленими моделями будови аніонітів Relite MG 1 та Relite MG 1/P та відповідними до них рівняннями ізотерми сорбції.

4. Савченко О.А., Мамченко А.В. Неравновесная динамика сорбции на слабоосновных полиакриловых анионитах // Химия и технология воды. – 2004. – Т. 26, № 5. – С. 430 – 443.

Здобувачем виконано експериментальні дослідження динаміки сорбції соляної кислоти слабкоосновними поліакриловими аніонітами, проведено математичну обробку результатів.

5. Мамченко А.В., Савченко О.А. Моделирование работы ОН-фильтров I ступени установок обессоливания воды // Зб. тез доповідей Четвертої всеукраїнської науково-практичної конференції студентів та аспірантів "Сучасні проблеми хімії". - Київ, 21 - 22 травня. 2003. - С. 163 - 164.

6. Mamchenko O.V., Savchenko O.A. Dynamic of chloride’s sorption by the weakly basic anion exchangers // VII Polish-Ukrainian symposium on theoretical and experimental studies of interfacial phenomena and their technological applications. – Lublin, Poland, 15 – 18 sept., 2003. – Collection of abstracts, SCSEIO, Lublin. – P. 149 – 151.

7. Савченко О.А. Динамика сорбции сильных кислот слабоосновными полиакриловыми анионитами // Праці міжнародного семінару "Мікродомішки у воді". – Київ, 10 – 11 листопада, 2003. – C. – 61 – 63.

8. Савченко О.О. Визначення технологічних характеристик поліакрилових аніонітів // Праці наукової конференції молодих учених "Охорона водного басейну та контроль якості води". – Київ, 23 квітня, 2004. – C. 87 – 90.

9. Савченко О.А., Мамченко А.В. Исследование и моделирование кислотно-основного равновесия на слабоосновных полиакриловых анионитах // Зб. тез доповідей П'ятої всеукраїнської конференції студентів та аспірантів "Сучасні проблеми хімії". – Київ, 20 - 21 травня, 2004. – С. 119.

10. Mamсhenko A.V., Savchenko O.A. Usage the weakly basic polyacrylic anion exchangers in water supply for power stations // The third international conference "Interfaces against pollution". – Jlich, Germany. – 24 – 27 may, 2004. – Abstract book. – P. P40.

11. Savchenko O.A., Mamсhenko A.V. Ion exchange equilibrium research and modelling on weakly basic polyacrylic anion exchange resins // VIII Українсько-Польський Симпозіум "Теоретичні та експериментальні дослідження міжфазних явищ та їх технологічне застосування". – Одеса. –19 - 24 вересня, 2004 р.– Collection of abstracts, SCSEIO.– С. 287 – 290.