Показать ещё...
Хорошо известно, что в целом ряде производственных процессов – в электронной и полупроводниковой технике, металлургии, при изготовлении ион-селективных электродов, легировании полупроводников и др., весьма важную роль играют ионообменные процессы с участием ионов различных металлов, протекающие при контакте между твердой фазой и жидким раствором. Характерны они и для ряда природных процессов, в частности при изоморфном замещении ионов в кристаллической структуре минералов, метаморфических их превращениях, миграции радиоактивных и токсичных химических элементов в земной коре. Будучи частным случаем сорбции, ионный обмен, в сущности, является решающим в процессах извлечения тех же ионов металлов из сточных вод и отработанных технологических растворов с использованием самых разнообразных сорбционных систем – как неорганических, так и органических. В большинстве случаев ионообменная сорбционная система олицетворяет собой как бы симбиоз двух начал – вещества, непосредственно участвующего в процессе ионного обмена (сорбента), и вещества, выполняющего либо функцию среды, в которой с той или иной степенью равномерности распределен сорбент (наполнитель), либо поверхности, на которой нанесен слой этого сорбента (подложка). (Нередко, впрочем, термин "сорбент" применяют для обозначения сорбционной системы в целом, а не только вещества, непосредственно участвующего в ионном обмене.) Системы второй из только что указанных разновидностей в химии и особенно в биологии весьма часто называют имплантатами (от лат. im – внутрь и plantatio – сажать, прикреплять); именно о них в дальнейшем будет идти речь в нашей книге, именно этим термином мы и будем постоянно пользоваться в дальнейшем. К числу подобных объектов, представляющих значительный теоретический и практический интерес, принадлежат сорбционные системы с т. н. иммобилизацией сорбента, где он с той или иной степенью жесткости зафиксирован в каком-либо полимерном массиве. Изучение физико-химических процессов в этих системах относится к числу сравнительно молодых разделов химической науки, и хотя становление и развитие данного научного направления произошло лишь в последние два–три десятилетия XX в., тем не менее уже сейчас как развитые в его рамках методы, так и сами иммобилизованные химические соединения наряду с чисто химическими аспектами их использования уже получили весьма значительное и успешное приложение в решении ряда задач в самых разнообразных отраслях науки и техники – электронике, энергетике, экологии, медицине, регистрации информации и др. Весьма перспективными среди таких сорбционных систем представляются полимер-иммобилизованные имплантаты на базе сульфидов металлов, проявляющие высокую селективность по отношению к ионам токсичных и благородных металлов; это обстоятельство делает их весьма удобными коллекторами при удалении токсичных металлов и концентрировании в химической технологии, а также для аналогичных целей и в аналитической химии. Кроме того, они позволяют концентрировать ионы металлов из растворов с очень малой их концентрацией и в присутствии различных органических соединений, образующих весьма прочные комплексы с этими ионами металлов. Их можно подразделить на две категории – собственно полимер-иммобилизованные и полимер-иммобилизованные, зафиксированные в виде тонких пленок на какой-либо подложке. В научной литературе XX и первого десятилетия XXI вв. можно найти достаточно большое количество весьма разнообразных сведений о подобных сорбционных системах, но данные эти весьма разрозненны, подчас противоречивы и, главное, практически не систематизированы. В связи с вышеизложенными обстоятельствами в рамках настоящей книги едва ли не впервые систематизированы и обобщены результаты исследований ионообменных процессов, протекающих при контакте полимер-иммобилизованных и тонкопленочных металлосульфидных сорбционных систем с водными растворами различных металлокомплексов. При этом особое внимание уделено учету влияния на эти процессы физико-механического состояния соответствующего металлосульфидного сорбента, синтезу полимер-иммобилизованных и тонкопленочных металлосульфидов, а также математическому моделированию и количественному описанию ионного обмена в них с учетом влияния природы лигандов, входящих в состав контактирующих с ними растворов различных металлокомплексов. Последнее тем более важно, если учесть, что с теоретической точки зрения ионный обмен в полимер-иммобилизованных имплантатах – это весьма специфическое явление в химической науке вообще, координационной химии и химии полимер-иммобилизованных систем в частности и хотя бы поэтому достойное самого серьезного к нему отношения со стороны исследователей, работающих в сфере фундаментальной науки. Предлагаемая вниманию читателя книга состоит из пяти глав. В первой из них сформулированы общие подходы и принципы иммобилизации химических соединений в полимерных матрицах, во второй – физико-химические характеристики наиболее важных биополимеров – низкомолекулярного полипептида желатина и низкомолекулярных полисахаридов агара и пектина. Третья глава посвящена вопросам, касающихся особенностей синтеза биополимер-иммобилизованных металлосульфидов на основе только что указанных природных полимеров. Две последние главы книги посвящены рассмотрению ионообменных процессов в металлосульфидах с теоретических позиций (глава 4) и изложению экспериментальных данных по ионному обмену в желатин- и агар-иммобилизованных металлосульфидах (глава 5). Авторы выражают свою искреннюю благодарность кандидату химических наук, ассистенту М.Р.Гафарову, кандидату химических наук, доценту Р.Ф.Абзалову и кандидату химических наук, доценту Н.И.Мовчан за содействие в сборе экспериментальных данных и разработке теоретических подходов для описания ионного обмена в металлосульфидах, составивших базис фактического материала настоящей книги. Авторы также признательны Российскому Фонду Фундаментальных Исследований за финансовую поддержку ее издания (грант N 06–03–46001). Авторы
Физико-химические процессы с участием иммобилизованных в неорганических или органических полимерных носителях химических соединений p-, d- и f-элементов вообще и металлосульфидов в частности – явление не менее распространенное и значимое, нежели физико-химические процессы в жидкофазных системах. Как методы иммобилизации, так и сами иммобилизованные химические соединения уже нашли применение для решения целого ряда проблем в области микроэлектроники, медицине и фармакологии; очень широко применяются полимер-иммобилизованные соединения в каталитических процессах, поскольку сочетают в себе полезные свойства как гомогенных, так и гетерогенных катализаторов. Весьма многообещающим видится будущее использования полимер-иммобилизованных систем и в качестве неподвижных фаз в самых разнообразных вариантах хроматографии, в частности ионообменной, эксклюзионной и аффинной. Перечислять все достоинства и возможности полимер-иммобилизованных систем можно было бы еще достаточно долго. В связи же с предметом нашего дальнейшего повествования нельзя не отметить, что процессы сорбции ионов металлов неорганическими природными сорбентами, оказывающие весьма существенное влияние на процессы перераспределения металлов в минералах и почвах, также напрямую связаны с явлением иммобилизации. Иммобилизованные сорбенты оказались весьма полезным подспорьем в процессах извлечения, концентрирования и разделения ионов металлов, в частности для извлечения следовых количеств редких и благородных металлов из морской воды, из сточных вод и отработанных технологических растворов. И хотя в настоящее время с помощью таких сорбентов еще не представляется возможным селективно адсорбировать конкретно выбранный ион металла из смеси с другими ионами металлов, однако прогресс на пути решения указанной задачи уже налицо. В этой связи следует отметить, что полимер-иммобилизованные металлосульфиды представляются одними из наиболее перспективных средств для обезвреживания сточных вод различных химических производств, и, следовательно, для решения такой важной в наше время социальной проблемы, как охрана окружающей среды. Не секрет, что от того, каким будет состояние металлосульфида в сорбенте – в виде мелкодисперсной твердой фазы, тонкой поликристаллической пленки или же совокупности изолированных нанокристаллов в полимер-иммобилизованной матрице, будут сильно зависеть и физико-химические характеристики в ионообменном процессе, в котором этот металлосульфид участвует. Например, число стадий процесса ионного обмена в последнем из перечисленных выше случаев меньше, нежели в двух остальных, и, кроме того, время процесса диффузии на каждой из этих стадий значительно сокращается. Указанные различия в решающей степени обуславливаются различиями в характере диффузионных процессов в изолированных кристаллах, в той или иной степени "открытых" для контакта с водными растворами, и в тонких поликристаллических пленках, имеющих малую поверхность контакта. Свойства же полимер-иммобилизованных металлосульфидных матричных систем, получаемых различным способом, в зависимости от природы полимерного носителя и иона металла также в значительной мере отличаются друг от друга. В этой связи возникает потребность в нахождении оптимальных условий синтеза металлосульфидных дисперсных систем, которые бы позволили получить сорбент с заранее заданными характеристиками (химическая, механическая устойчивость матрицы, концентрация целевых компонентов и др.). Однако диффузионные процессы, протекающие при использовании полимер-иммобилизованных металлосульфидных систем в качестве сорбентов, изучены сравнительно мало и явно требуют более детального рассмотрения – как на границе раздела фаз раствор / твердое тело, так и в самом твердом теле. Ситуация осложняется еще и тем, что существующий на сегодняшний день математический аппарат для описания диффузионных процессов на поверхности границ "зерен" микрокристаллов сульфидов металлов и вдоль их границ имеет эмпирический или в лучшем случае полуэмпирический характер, тогда как для принципиального решения проблемы переноса ионов металлов в твердом теле необходим неэмпирический подход. Что же касается сведений о диффузии ионов металлов вглубь полимер-иммобилизованной матрицы металлосульфидов, то в литературе они вообще отсутствуют. В связи с этим в настоящей книге при рассмотрении характера процессов диффузии, сорбции и ионного обмена в биополимер-иммобилизованных матричных системах представлялось целесообразным провести их сопоставление с характером аналогичных процессов, протекающих в тонкопленочных металлосульфидных имплантатах без какого-либо полимерного связующего, что и сделано нами в главах 3–5. Несколько слов о терминологии. Строго говоря, для описываемых в данной книге биополимер-иммобилизованных матричных систем весьма непросто провести четкое разграничение между понятиями ионный обмен, диффузия и сорбция, поскольку каждое из них, в сущности, отражает различные стороны явлений и процессов, имеющих место в этих системах (хотя все эти три понятия с определенной долей формальности и могут быть объединены под собирательным термином "хемосорбция"). В связи с отмеченным обстоятельством понятия диффузия и ионный обмен будут в дальнейшем будут использоваться авторами при рассмотрении и обсуждении изучаемых ими объектов исследования на микроскопическом уровне, понятие же сорбция – при рассмотрении и обсуждении их на макроскопическом уровне. Во-вторых, в качестве собирательного термина для всего изучаемого круга сорбционных систем, действующее начало которых – металлосульфиды нанесены на ту или иную подложку в виде тонких поликристаллических пленок или полимер-иммобилизованных матриц, мы будем использовать словосочетание металлосульфидные имплантаты. МИХАЙЛОВ Олег Васильевич Доктор химических наук, профессор кафедры аналитической химии,
сертификации и менеджмента качества Казанского государственного
технологического университета, заслуженный деятель науки
Республики Татарстан. Область научных интересов: координационная
химия d- и f-элементов, физикохимия иммобилизованных
систем, науковедение. Автор свыше 600 публикаций в российских
и зарубежных научных изданиях, в том числе 9 книг, 15 обзоров
и 125 патентов на изобретения.
Доктор химических наук, профессор кафедры аналитической химии, сертификации и менеджмента качества Казанского государственного технологического университета. Область научных интересов: физикохимия металлосульфидных сорбционных систем и сложных равновесных процессов в растворах гидроксокомплексов p- и d-элементов, метрология. Автор более 100 публикаций в российских научных изданиях, в том числе 2 книг и 7 патентов на изобретения. |
2023. 720 с. Твердый переплет. 16.9 EUR
Книга «Зияющие высоты» – первый, главный, социологический роман, созданный интеллектуальной легендой нашего времени – Александром Александровичем Зиновьевым (1922-2006), единственным российским лауреатом Премии Алексиса де Токвиля, членом многочисленных международных академий, автором десятков логических... (Подробнее) URSS. 2024. 800 с. Мягкая обложка. 37.9 EUR
ВЕРСАЛЬ: ЖЕЛАННЫЙ МИР ИЛИ ПЛАН БУДУЩЕЙ ВОЙНЫ?. 224 стр. (ТВЁРДЫЙ ПЕРЕПЛЁТ) 11 ноября 1918 года в старом вагоне неподалеку от Компьеня было подписано перемирие, которое означало окончание Первой мировой войны. Через полгода, 28 июня 1919 года, был подписан Версальский договор — вердикт, возлагавший... (Подробнее) 2023. 696 с. Твердый переплет в суперобложке. 119.9 EUR
Опираясь на новейшие исследования, историк Кристофер Кларк предлагает свежий взгляд на Первую мировую войну, сосредотачивая внимание не на полях сражений и кровопролитии, а на сложных событиях и отношениях, которые привели группу благонамеренных лидеров к жестокому конфликту. Кларк прослеживает... (Подробнее) URSS. 2024. 704 с. Твердый переплет. 26.9 EUR
В новой книге профессора В.Н.Лексина подведены итоги многолетних исследований одной из фундаментальных проблем бытия — дихотомии естественной неминуемости и широчайшего присутствия смерти в пространстве жизни и инстинктивного неприятия всего связанного со смертью в обыденном сознании. Впервые... (Подробнее) URSS. 2024. 344 с. Мягкая обложка. 18.9 EUR
Мы очень часто сталкиваемся с чудом самоорганизации. Оно воспринимается как само собой разумеющееся, не требующее внимания, радости и удивления. Из случайно брошенного замечания на семинаре странным образом возникает новая задача. Размышления над ней вовлекают коллег, появляются новые идеи, надежды,... (Подробнее) URSS. 2023. 272 с. Мягкая обложка. 15.9 EUR
Настоящая книга посвящена рассмотрению базовых понятий и техник психологического консультирования. В ней детально представлены структура процесса консультирования, описаны основные его этапы, содержание деятельности психолога и приемы, которые могут быть использованы на каждом из них. В книге... (Подробнее) URSS. 2024. 576 с. Мягкая обложка. 23.9 EUR
Эта книга — самоучитель по военной стратегии. Прочитав её, вы получите представление о принципах военной стратегии и сможете применять их на практике — в стратегических компьютерных играх и реальном мире. Книга состоит из пяти частей. Первая вводит читателя в мир игр: что в играх... (Подробнее) URSS. 2024. 248 с. Мягкая обложка. 14.9 EUR
В книге изложены вопросы новой области современной медицины — «Anti-Ageing Medicine» (Медицина антистарения, или Антивозрастная медицина), которая совмещает глубокие фундаментальные исследования в биомедицине и широкие профилактические возможности практической медицины, а также современные общеоздоровительные... (Подробнее) URSS. 2024. 240 с. Твердый переплет. 23.9 EUR
Предлагаемая вниманию читателей книга, написанная крупным биологом и государственным деятелем Н.Н.Воронцовым, посвящена жизни и творчеству выдающегося ученого-математика, обогатившего советскую науку в области теории множеств, кибернетики и программирования — Алексея Андреевича Ляпунова. Книга написана... (Подробнее) 2023. 416 с. Твердый переплет. 19.9 EUR
Вам кажется, что экономика — это очень скучно? Тогда мы идем к вам! Вам даже не понадобится «стоп-слово», чтобы разобраться в заумных формулах — их в книге нет! Все проще, чем кажется. Автор подаст вам экономику под таким дерзким соусом, что вы проглотите ее не жуя! Вы получите необходимые... (Подробнее) |