ИССЛЕДОВАНИЕ МОРФОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ АНИОНИТА НА ОСНОВЕ ХЛОРИРОВАННОГО ПОЛИПРОПИЛЕНА

АННОТАЦИЯ

В работе изучена возможность применения новых анионообменных полимеров в процессах очистки сточных вод от ионов металлов в химической и металлургической промышленностях. Разработаны методы получения анионитов, в частности, ионообменников на основе хлорированного полипропилена. Путем химической модификации был синтезирован анионит на основе хлорированного полипропилена с полиэтиленполиамином. С помощью сканирующей электронной микроскопии изучены морфологические изменения поверхности хлорированного полипропилена и полученной на его основе анионообменной смолы.

ABSTRACT

The paper studies the possibility of using new anion-exchange polymers in the processes of wastewater treatment from metal ions in the chemical and metallurgical industries. Methods have been developed for the production of anion exchangers, in particular, ion exchangers based on chlorinated polypropylene. By chemical modification, an anion exchanger based on chlorinated polypropylene with polyethylene polyamine was synthesized. Using scanning electron microscopy, morphological changes in the surface of chlorinated polypropylene and an anion-exchange resin obtained on its basis were studied.

Ключевая слова: хлорированный полипропилен, полиэтиленполиамин, сканирующая электронная микроскопия, анионит.

Keywords: chlorinated polypropylene, polyethylenepolyamine, scanning electron microscope, anion exchanger.

Введение.

Тенденцией последнего десятилетия является расширение номенклатуры и качества товарной продукции с применением инновационных технологических подходов. На таких подходах основаны исследования по получению  новых ионообменных материалов инженерно-технологического и экологического назначения, позволяющих улучшить их физико-химические, адсорбционные и эксплуатационные характеристики [1-3].

Материалы с ионообменными свойствами широко применяются в разнообразных отраслях, таких как фармацевтика, нефтехимия и гидрометаллургия, водоподготовка. Среди всех сегментов их применения важнейшими являются очистка природных и сточных вод, разделение и выделение редких и благородных металлов, а также биологически активных веществ [4, 5].  

Одним из путей получения новых полимерных материалов с необходимым комплексом ценных физико-химических свойств является модифицирование существующих полимеров. В связи с этим особый интерес представляет хлорированнқй полипропилен (ХПП) [6].

Целью данного исследования является получение  анионита на основе хлорированного полиэтилена , модифицированного полиэтиленполиамином, и изучение поверхности модифицированного материала, обладаюими  ионообменными свойствами, с применением сканирующей электронной микроскопии.

Экспериментальная часть

Электронно-микроскопические исследования проводили с помощью сканирующего электронного микроскопа SEM - EVO MA 10 (Zeiss, Germany). Элементный состав на локальном участке определяли c помощью энерго-дисперсионного элементного анализатора марки Energy-Dispersive x-rayspectrometer (EDS - OxfordInstrument)– AztecEnergyAdvanced X-act SDD. Поверхность как контроля, так и образцов, обработанных суспензии антипиренов, анализировали с использованием сканирующий электронный микроскоп покрытой тонкий слой проводящего материала (серебро) с помощью устройства для нанесения напыления [7].

Результаты и их обсуждение.

На основании проведенных исследований решались вопросы о влиянии способа химической модификации хлорированного полипропилена сканирующеми электронно-микроскопических снимок исходных и модифицированных анионитов. На поверхности видны характерные изменения, которые появляются после модификации, т.е. увеличиваются поры анионита. Сравнение изображений хлорированного полипропилена и анионообменных смол были сделаны при разрешениях  сканирующего электронного микроскопа 10–100 мм.

Рисунок 1. СЭМ-изображение хлорированного полипропилена А и анионообменной смолы В на его основе

На изображении СЭМ на рис. (A) видно, что хлорированный полипропилен имеет гладкую поверхность. Извлечение пластификатора и введением аминогрупп, приводит к гранулам с пористой структурой как показано на рисунке (Б). Это может указывать на то, что анионит на основе хлорированного полипропилена теплообменник имеет большую площадь поверхности. Такое морфологическое строение обусловливает  высокие сорбционные свойства.

Таблица 1.

Элементный анализ анионообменной смолы хлорированного полипропилена

В таблице выше представлен элементный анализ анионообменной смолы хлорированного полипропилена, полученный под электронным сканирующим микроскопом. Элементный анализ показал, что анионит содержит 18,6% азота, тем самым объясняется что это приводит к увеличению сорбционных свойств анионита.

Выводы. Получен анионообменный материал на основе хлорированного полипропилена. Физическими методами изучена структура и состав анионообменной смолы. Сравнение морфологии поверхности хлорированного полипропилена и анионообменного материала на электронном сканирующем микроскопе выявило наличие пор на поверхности анионообменного материала. Элементный анализ показал, что анион содержит 18,6% азота.

Список литературы:

1. Tongwen Xu Ion exchange membranes: State of their development and perspectiveJournal of Membrane ScienceVolume 263, Issues 1–2, 15 October 2005, Pages 1-29. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2005.05.002
2. Chun Zhang, Minrui Li, Wenwen Liu  Graft modification of chlorinated polypropylene and coating performance promotion for polypropylene International Journal of Adhesion and AdhesivesVolume 48, January 2014, Pages 231-237https://doi.org/10.1016/j.ijadhadh.2013.09.037
3. Tonhwen X., Weihua Y. Fundamental studies of a new series of anion exchange membranes: membrane preparation and characterization // Journal of Membrane Science. – 2011. – Vol. 190, Issue 2. – P. 159–166 / [Электронныйресурс]. – Режим доступа: https://doi.org/10.1016/S0376-7388(01)00434-3
4. Inamuddin, Tauseef Ahmad Rangreez, Abdullah M.Asiri. Applications of ion exchange materials inchemical and food industries // Springer Nature Switzerland AG, 2019. P. 11-258
5. Bekchanov D. J., Sagdiev N. J., Mukhamediev M. G.Study sorption of heavy metals nitrogen — andphosphorus containing polyampholytes // Am. J.Polym. Sci. 2016. N 6 (2). P. 46-49. DOI: 10.5923/j.ajps.20160602.03
6. Хасанов O.Х., Хайдаров И.Н., Исмаилов Р.И. Исследование оптимальных параметров получения нового анионита на основе хлорированного полипропилена // Universum: химия и биология электрон.научн. журн. 2022. 4(94). URL: https://7universum.com/ru/nature/archive/item/13264
7. Vasil’eva, V.I., Kranina, N.A., Malykhin, M.D. et al. The surface inhomogeneity of ion-exchange membranes by SEM and AFM data. J. Synch. Investig. 7, 144–153 (2013). https://doi.org/10.1134/S1027451013010321