Синтез нанокомпозита гидроксид хрома (III) – катионообменник КУ-2-8

Abstract

Работа посвящена получению нанокомпозита гидроксид хрома (III) – катионообменник по-средством включения Cr(OH)3 в матрицу сильнокислотного катионита. Гидроксидсодержащий ги-бридный катионообменник синтезировали на основе полимерного носителя с сульфоновокислыми ионообменными группами КУ-2-8, поэтапно переводя функциональные группы из натриевой в Сr3+-форму и осаждая гидроксид хрома (III) в зерно катионообменника раствором щелочи NaOH. Содер-жание хрома в нанокомпозите определяли по концентрации вышедших в раствор противоионов мето-дом прямой потенциометрии. Морфологию поверхности гибридных хром-полимерных гранул иссле-довали методом сканирующей электронной микроскопии. Элементный анализ состава скола нано-композита определяли методом рентгеновского энергодисперсионного микроанализа. Найдено, что поверхность гибридной гранулы однородна. Сера и натрий достаточно равномерно распределены по всему объему полимерных гранул за исключением внешнего слоя, обедненного этими элементами. Хром обнаружен не только в поверхностном слое гранулы толщиной 10–15 мкм, но и в объеме зерна, где его концентрация существенно ниже. Распределение хрома по объему зерна является неравно-мерным. Показано, что при переходе от периферии зерна к центру концентрация хрома экспоненци-ально снижается. Элементное картирование подтверждает, что хром находится в грануле катионооб-менника в окисленной форме. Предложен механизм формирования нанокомпозита гидроксид хрома (III) – катионообменник КУ-2-8 с сульфоновокислыми ионообменными группами. В ходе реакции ионообменного насыщения происходит переход ионита в Cr3+-форму. При подщелачивании реакци-онной среды осадок гидроксида хрома (III) локализуется вблизи поверхности катионообменника. Формирование осадка Cr(OH)3 в наноразмерных порах катионита препятствует диффузионному пере-носу ионов Cr3+ по направлению к его поверхности, в то время как Доннановское исключение не поз-воляет гидроксильным ионам в достаточной концентрации проникнуть достаточно глубоко в объем гранулы ионита. Показана возможность получения наночастиц модификатора (гидроксида хрома (III)) с неравномерным распределением в объеме гранулы, объединенных в агломераты микрометро-вого размера.