Структурно-адсорбционные свойства сополимеров стирола-дивинилбензола, модифицированных нитрованием при воздействии радиационных излучений Шепеленко, Татьяна Станиславовна

Введение к работе

Актуальность темы. Прогресс в применении пористых полимерных сорбентов (ППС) в хроматографии связан с возможностью регулирования их струк-турно-сорбционных свойств. Наиболее перспективным методом "конструирования" полимерных материалов является метод радиационно-химического модифицирования (РХМ), который в последнее десятилетие оформился, как новое научное направление по разработке сорбентов с управляемыми параметрами. В отличие от способов химического синтеза, физического и химического модифицирования, метод РХМ позволяет на основе одного исходного сорбента получать спектр сорбционных материалов, химическая природа поверхности и пористая структура которых регулируются обоснованным выбором условий эксперимента. Настоящая работа по созданию специализированных, специфических, высокополярных сорбентов с регулируемыми адсорбционно-раз-делительными свойствами и селективностью методом РХМ реализует один из важных подходов развития газовой хроматографии (ГХ) на полимерах, является актуальной, представляет научный и практический интерес.

Работа выполнена в рамках тематического плана научных исследований НИИ строительных материалов при Томском государственном архитектурно-строительном университете. Прикладные аспекты диссертации использовались при выполнении НИР №№ ГР 4023790, 018400, 01880078982, 01910028991, 01910041442.

Цель работы заключалась в установлении взаимосвязи между условиями РХМ и структурно-адсорбционными свойствами сополимеров стирола-дн-винилбензола (СПЛ СТ-ДВБ).

Поставленная цель достигнута решением следующих задач:

1. Получением на основе СПЛ СТ-ДВБ (Полисорба-1) различными вариантами нитрования при воздействии радиационных излучений (от источника Со⁶⁰ и рентгеновского) новых специфических, высокополярных полимерных сорбентов для ГХ.

2. Исследованием химической природы поверхности, текстуры, хрома-тографических, термодинамических и адсорбционно-разделительных свойств модифицированных сорбентов.

Научная новизна. Впервые методами радиационно-химического воздействия получены полимерные сорбенты, содержащие нитрогруппы. Проведено сравнение действия излучения от источника Со⁶⁰ и рентгеновского излучения на процесс нитрования СПЛ СТ-ДВБ. Установлено, что РХМ изменяет химическое строение макромолекул сополимеров, в результате которого преобразуется пористая структура полимерных сорбентов, значительно увеличивается хро-матографическая полярность и селективность к полярным сорбатам.Показано, что глубина преобразований формируемых характеристик определяется степенью нитрования. Отмечено, что РХМ приводит к улучшению адсорбционно-разделительных свойств ППС, регулирование которых достигается научно-обоснованным выбором условий радиационно-химического (РХ) воздействия.

Практическая значимость. Разработано пять способов получения новых специфических сорбентов для хроматографии различными вариантами нитро-

вания СП Л СТ-ДВБ при воздействии радиационных излучений - рентгеновского или от источника Со⁶⁰, защищенных патентами Российской Федерации. Разработанные сорбенты использованы для контроля качества воздуха жилых и промышленных зон г. Кемерово, при комплексном экологическом мониторинге воздуха г.г. Павлодар и Нижний Тагил, и при определении содержания тетра-метилолова в производственных помещениях Сибирского химического комбината.

Апробация работы. Основные результаты исследований представлены на:

- 2 Международном симпозиуме ИЮПАК по химии поверхности, адсор
бции и хроматографии (Москва, 1992).

-19 Международном симпозиуме по хроматографии (Париж, 1992).

8 Симпозиуме Дунайских стран по хроматографии (Варшава, 1991).

9 и 10 Международных симпозиумах: "Достижения и применения хроматографии в промышлености", (Братислава, 1993; 1996).

Всесоюзных конференциях: "Экология производства и применения пластмасс и изделий из них" (Вильнюс, 1989); "Анализ-90" (Ижевск, 1990); "Методы концентрирования в аналитической химии" (Черноголовка, 1990); "Экология химических производств" (Северодонецк, 1990); по хроматографии (Казань, 1991).

"Всероссийский симпозиум по теории и практике хроматографии и электрофореза" (Москва, 1998).

- Региональная конференция "Аналитика Сибири" (Иркутск, 1990)
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 18 работ, полу
чено 2 патента РФ и 3 решения ВНИИГПЭ о выдаче патентов РФ по заявкам.

Структура и объём диссертации. Работа состоит из введения, трёх глав, выводов, списка литературы и приложения. Материал изложен на 106 страницах, включая 11 таблиц, 35 рисунков, и списка литературы из 155 наименований. Приложение содержит справки о практическом использовании результатов работы.

Основные положения, выносимые на защиту:

3. Разработанные способы РХМ позволяют на основе одной полимерной матрицы получать широкий набор специализированных специфических сорбентов, содержащих нитрогруппы, различающихся текстурными, хроматог-рафическими и адсорбционно-разделительными свойствами, с высокой селективностью к полярным сорбатам.

4. Варьирование методов нитрования и видов радиационных излучений позволяет регулировать химическую природу поверхности и текстуру хрома-тографических материалов, и формировать сорбенты с такими наборами поверхностно-структурных характеристик, которых не даёт ни применение технологически приемлемых методов химического синтеза, ни способов физического или химического модифицирования.

5. Улучшенные адсорбционные качества модифицированных СПЛ, обеспеченные высокой хроматографической полярностью, преобразованной пористой структурой и достаточной термостабильностью, позволяют успешно использовать разработанные сорбенты в практике ГХ.