Карбоксид, амид функционалды полиэлектролит фракцияларының кейбір физикалық, коллоидты-химиялық қасиеттері

КАРБОКСИД, АМИД ФУНКЦИОНАЛДЫ ПОЛИЭЛЕКТРОЛИТ ФРАКЦИЯЛАРЫНЫҢ КЕЙБІР ФИЗИКАЛЫҚ, КОЛЛОИДТЫ-ХИМИЯЛЫҚ ҚАСИЕТТЕРІ

Қазіргі уақытта суда еритін полимерлердің полиэлектролиттік түрлерінің қолданыс салаларының артуымен байланысты, олардың физикалық, коллоидты-химиялық қасиеттерін зерттеуге арналған жұмыстар ғылыми-тәжірибелік тұрғыдан өзекті болып табылады [1-2]. Соған байланысты жаңа түрдегі карбоксид-, амид- функционалды полиэлектролиттердің (ПЭ) фракцияларын алу және осы ³фракциялардың молекулалық массасының өзгеруіне қарап физикалық, коллоидты-химиялық қасиеттеріндегі ерекшеліктерді анықтау өндірістің, шаруашылықтың, тұрмыстың әр алуан салаларында қолдану жолдарын табуға қажетті теориялық, тәжірибелік зерттеулер жүргізу мақсат етіп қойылды. Қойылған мақсаттың орындалуы үшін құрамында екі карбоксид функционалды тобы бар малейн қышқылы (МҚ) мен акриламидтің (АА) алдын-ала анықталған [3] оңтайлы мольдік арақатынасында сополимерленіп алынған МҚАА-5-NH₄ деп шартты түрде белгіленген үлгісінің фракциялары дайындалды. Фракцияларды дайындау удерісі бастапқы гель түріндегі МҚАА-5-NH₄ полиэлектролитін бөлшектеп еріту арқылы жүзеге асырылды. Дайындалған фракциялардың шығымын және химиялық құрамын, молекулалық массасын анықтауға қажетті сараптаулар өткізілді.

Кесте 1.

Полиэектролит МҚАА-5- үлгісінің әр түрлі фракцияларының химиялық құрамы мен қсиеттерін анықтауға қажетті кейбір өлшемдерінің өзгеруі.

Жүргізілген тәжірибе нәтижелері алынған полиэлектролит фракциясынының мольдік ққұрамы бір-біріне жақын болатынын көрсетсе, молекулалық массасының айырмащылықтары айтарлықтай өзгеріске ие екендігімен ерекшеленеді (Кесте 1). Ал таңдалған фракциялардың тұтқырлығы концентрацияға байланысты өзгеру заңдылығы біркелкі болғанымен бірдей концентрациядағы сандық мәндері бір-бірінен біраз айырмашылыққа ие (Кесте 2). Оның себебі полиэлектролит (ПЭ) үлгісінің фракцияларының молекулалық массасының айырмашылығынан келіп шығады. Өйткені фракциялардың қышқыл саны (ҚС), азот мөлшері (N), шығымы негізінде есептеліп табылған макромолекуладағы буындардың құрамы бір-біріне жақын, сондықтан таңдалған полиэлектролит фрацияларының қасиеттеріндегі байқалған айырмашылықтар негізінен молекулалық массасындағы ерекшеліктерден келіп шығады. Мұны полиэлектролит фракцияларының оптиткалық тығыздығы (Д), электр өткізгіштігі (χ), рН-көрсеткішін ерітінді концентрациясына қарап өзгеруін сараптағанда да көруге болады. Негізінен ПЭ фракцияларының бірдей концентрациялары ерітіндісінің анықталған бұл көрсеткіштері бір-біріне өте жақын. Сонымен бірге фракциялардың молекулалық масса айырмашылығы айтарлықтай болғанмен зерттелген концентрация аралығында ерітінділері термодинамикалық гомоген күйін сақтап қалады.

Кесте 2.

Қарапайым сұйылттыру тәсілімен табылған полиэлектролит фракцияларының тұтқырлығы ерітнді концентрациясын қарап өзгеруі.

Оны полиэлектролит фракцияларын изоионды тәсілмен зерттегенде де көру қиын емес. Қолданылған тәсілмен анықталған ерітінділерінің физико-химиялық қасиеттері қарапайым сұйылттыру әдісімен табылған өлшемдерден тек сипаттамалық тұтқырлығымен ғана ерекшеленеді. Негізінен сипаттамалық тұтқырлықтың сандық мәндері молекулалық массаға пропорционалды түрде өзгереді, сонымен бірге әрбір фракцияның келтірілген тұтқырлығының (ηкелт) ерітінді концентрациясына қарап өзгеру заңдылығы бір-біріне ұқсас. Бұл да полиэлектролит үлгілері макромолекуласының химиялық құрамы бір-біріне жақын екендігінен келіп шығады. Оны ПЭ фракцияларының тұтқырлығының ерітінді рН көрсеткішіне қарап зерттеу нәтижелері ұқсас заңдылықтармен өзгеретінінен де көруге болады. Зерттеу нәтижелері ПЭ үлгілерінің оптикалық тығыздығы Д барлық рН көрсеткіш аралығында айтарлықтай өзгеріске ұшырамайтындығын көрсетті, яғни барлық фрациялар тұтқырлығының (η), оптикалық тығыздығының Д, электр өткізгіштігінің (χ), сандық мәндері тек ерітінді рН көрсеткішінің өзгеруімен болатын ерекшеліктерге тән қасиеттен келіп шығатынын байқатады. Соған байланысты фракциялардың тұтқырлығының сандық мәндері қышқылды, әлсіз қышқылды рН ортада ең аз мәнге ие болатынын көрсетсе, бейтарп әлсіз рН орта аралығында тұтқырлық ең жоғары сандық мәнге ұмтылады. Ал ортаның рН көрсеткіші сілтілі, әсіресе күшті сілтілі болғанда тұтқырлықтың сандық мәні біраз төмендейтінін байқау қиын емес. Бұл өзгерістер ерітіндінің рН көрсеткішімен байланысты болатын ион күшінің әр түрлілігінен туындайды. Қышқылды, сілтілі, күшті сілтілі рН аралығында ерітндінің ион күші жоғарылайды, бұл өз кезегінде макромолекуланың конформациялық күйіне [4] елеулі әсер етеді. Ал әлсіз қышқылды, бейтарап, әлсіз сілтілі рН көрсеткішінде ерітіндінің ион күші ең төменгі сандық мәндерге ие болатындықтан макромолекула жазылған күйге өтеді. Соған сәйкес тұтқырлықтың мәні де ең жоғары болады.

Зерттелген полиэлектролит фракцияларының арасындағы байқалған айырмашылықтар олардың қатысында бентонит гидродисперсиясының БГД тұрақтылығының өзгеруін анықтағанда да ерекше айқын көрінеді. Зерттелген ПЭ үлгілерінің қатысында БГД оптикалық тығыздығы Д қосылған үлгілердің мөлшері артуымен төмендейтінін көрсетті. Бірақ бұл үдерістің заңдылықтары біркелкі болғанмен бірдей мөлдірлену дәрежесіне жеткізуге қажетті фракция үлгілерінің оңтайлы қажетті мөлшері ОҚМ айтарлықтай айырмашылыққа ие болады. Бұл айырмашылықтар фракциялардың молекулалық массасы артуымен ерекше көзге түседі. Полиэлектролит үлгілерінің молекулалық массасы асқан сайын бірдей мөлдірленуге кететін оңтайлы қажетті мөлщер күрт төмендейді. Барлық үлгілер үшін қосылған ПЭ үлгілері оңтайлы қажетті мөлшерден кем болғандаоптикалық тығыздық (Д) айтарлықтай азаймайды. Мұның себебі бұл қосылған концентрация аралығында фракциялар макромолекулалары бентонит гидродисперсиясының майда бөлшектерін ірілендіруге жеткіліксіз. Сол себепті бұл концентрация аралығында дисперс жүйелердің құрамында ішінара іріленген агрегаттармен бірқатарды, бастапқы өлшемін сақтап қалған дисперс фазаның майда бөлшектері де болады. Сондықтан БГД-ның майда бөлшектерінің тұнбаға түсу жылдамдығы айтарлықтай артпайды. Сол себепті оптикалық тығыздық (Д) жеткілікті сандық мәнге ие болып, бөлініп шыққан майда бөлшектерден түзілген тұнба көлемі де аз болады. Қосылған оңтайлы қажетті мөлшерге қарай өткен сайын бентонит гидродисперсиясының майда бөлшектерінің ірілену үдерісі күшейеді, соның салдарынан іріленген агрегаттардың тұнбаға түсуі жылдамдайды. Ол өз кезегінде оптикалық тығыздықтың күрт төмендеуіне алып келеді. Зерттелген полиэлектролит үлгілерінің флокуляциялауға керек оңтайлы қажетті мөлщері аралығында бір-біріне ұқсастығын сақтайды, яғни қосылған ПЭ оңтайлы қажетті мөлшерде болғанда оптикалық тығыздық ең кіші сандық мәнге тең болып, мөлдірлік дәрежесі өте жоғары болады. Қосылған ПЭ үлгілері оңтайлы қажетті мөлшерден артық болғанда БГД-ның мөлдірленуі біршама қайтадан кеми бастайды.

Зерттелген ПЭ фракцияларының флокуляциялауға керекті оңтайлы қажетті мөлшері мен флокуляциялаушы тиімділігінің әсері ФТӘ де молекулалық массаға байланысты болады. Фракциялар молекулалық массасы артуымен бірқатарда молекуланың ұзындық өлшемі өседі, ол өз кезегінде флокуляциялау тиімділігі әсерінің күшеюіне алып келеді. Ең жоғары ФТӘ 6, 7 фракцияларда байқалады. Фракциялардың флокуляциялау тиімділігі әсерінің мұндай өзгеруі макромолекуланың бентонит гидродисперсиясының майда бөлшектері арасында көпірше түзу қабілетінің [5] артуымен байланысты болады.

Әдебиет

А.К. Запольский, А.А. Баран Коагулянты и флокулянты в процессах очистки воды. -Ленинград: Химия, 1987. 159, 170 с.

С.Д.Кузкин, В.П.Небера Синтетические флокулянты ы процессах обезвоживания. М.: Стройздат. 1963 г.- 260 с.

Ахмедов К.С., Асанов А. И др. Устойчивость и структурообразование дисперсных ситем. -Ташкент: ФАН, 1976 г. -150 с.

Николаев А.Ф., Охрименко Г.И. Водорастворимые полимеры. Л.: Химия, 1979 г. ,280 с.

Вейцер Ю.И., Минц Д.М. Высокомолекулярные флокулянты в процессах очистки природных и сточных вод. -Москва.: Стройздат, 1984 г. -202 с.