Communication 2. Study of microbiological and agrochemical characteristics of a composition based on mono-, dicalcium phosphate
1. Study of the microbiological characteristics of fertilizer compositions on model soil samples, determination of the accumulation of nitrogen and
phosphorus pentoxide in soil. In model soil samples, the effect of mixtures of ammonium nitrate (AN) and monocalcium phosphate (MPP), AC and dicalcium phosphate (DCP), compositions of MCP with a phyto zinc compound (PZC) and DCP with PZC on the number of soil microorganisms providing plant nutrition and decomposing nitrogen was studied soil, as well as the accumulation of nitrogen phosphorus pentoxide in the soil.
Input parameters for research:
1. Soil from - for sowing cotton, containing N-22.5 mg/kg of soil. P2O5 – 15.1 mg/kg soil, humus – 1.5%;
2. A mixture of ammonium nitrate and monocalcium phosphate (mass ratio N: P2O5 = 1: 0.5, the amount of N is 200 kg/ha, P2O5 is 100 kg/ha);
3. A mixture of ammonium nitrate and dicalcium phosphate (mass ratio N: P2O5 = 1: 0.5, the amount of N is 200 kg/ha, P2O5 is 100 kg/ha);
4. A fertilizer composition obtained on the basis of ammonium nitrate and monocalcium phosphate with a phyto-zinc compound (mass ratio N: P2O5 = 1: 0.5, the amount of N-200 kg/ha, P2O5-100 kg/ha);
5. Fertilizer composition obtained on the basis of ammonium nitrate and dicalcium phosphate with a phyto-zinc compound (mass ratio N: P2O5 = 1: 0.5, amount of N-200 kg/ha, P2O5-100 kg/ha).
Research output parameters:
1. The number of soil microorganisms providing nitrogen and phosphorus nutrition, as well as decomposing humus and nitrate nitrogen of soils.
2. Accumulation of nitrogen and phosphorus pentoxide in soil. Experimental conditions: The test samples were introduced into the soil with a moisture content of 16.8%, mixed and placed in a thermostat, kept for 30 days at a temperature of 25°С; to maintain stable soil moisture, water was added to a moisture content of 16.8%; every 10 days, the content in the soil of easily hydrated nitrogen and mobile forms of phosphorus pentoxide was determined; at the end of the growing season, the number of microorganisms in the soil was determined, the number of soil microorganisms providing nitrogen and phosphorus nutrition, mineralizing humus and decomposing the nitrate-nitrogen of the soil.
Tables 1 show the obtained results of changes in the content of easily hydrolyzable nitrogen and the mobile form of phosphorus pentoxide in model soil samples. It was found that at the end of the experiment in the samples using a
171 mixture of mono-, dicalcium phosphates and ammonium nitrate, a decrease in the content of easily hydrolyzable nitrogen by 1.5-3.9% and a mobile form of phosphorus pentoxide by 6.9-8.3%, and in the case of mono- and dicalcium phosphates of zinc phytocompounds there is an increase in the content of easily hydrolyzable nitrogen by 11.5-12.7% and mobile forms of phosphorus pentoxide – 6.9-8.1%.
Table 1 – Changes in the content of easily hydrolyzable nitrogen and mobile form of phosphorus pentoxide in model soil samples
№ Etalons
Times of Day
0 10 20 30
N P2O5 N P2O5 N P2O5 N P2O5
1 Etalon-1 soil + MPP + AC N:
P2O5 = 1:0.5 25,2 17,2 24,8 16,6 24,5 16,0 24,2 15,8 2 Etalon-2 soil + DPP + AS N: P2O5
= 1:0.5 25,2 17,2 25,3 16,8 25,0 16,4 24,8 16,0
3 Soil + MPP FSC + AS N: P2O5 =
1: 0.5 25,2 17,2 27,1 17,9 27,8 18,3 28,1 18,6
4 Soil + DPP FSTS + AS N: P2O5 =
1:0.5 25,2 17,2 27,3 17,8 27,9 18,0 28,4 18,4
The fact of a decrease in the content of easily hydrolyzable nitrogen and phosphorus pentoxide (table 2) in the case of standard fertilizers and an increase in the use of a composition based on mono-, dicalcium phosphates with Phyto-zinc microorganisms, an increase in the number of oligratrophs and denitrifiers that decompose humus and nitrate nitrogen of the soil, then when using compassion- based on mono-, dicalcium phosphates with a phytocompound of zinc (options 3 and 4), an increase in the number of reducing and phosphate-mobilizing micro- organisms occurs, a decrease in the number of oligotrophs and nitrate soil nitrogen.
Table 2 – The effect of mono-, dicalcium phosphates with a phytocompound of zinc on the number of soil microorganisms
Options
The number of soil microorganisms, million CFU in 1.0 g of soil freeliving phosphate-
mobilizing oligotrophs denitrifiers
Control-soil 0,46 0,58 8,4 6,8
Etalon-1 Soil + MPP + AS N: P2O5 = 1:0.5 0,48 0,60 12,7 16,3 Etalon-2 Soil + DPP + AS N:P2O5 =1:0.5 0,47 0,61 12,3 16,4 Soil + MPP FSC + AS N: P2O5 = 1: 0.5 1,51 2,08 5,8 6,4 Soil + DPP FSC + AS N: P2O5= 1: 0.5 1,52 2,09 5,7 6,2
The data obtained are of great theoretical and practical importance for the creation of a new class of phosphorus-containing fertilizers that ensure the presser- vation of soil fertility, increase the efficiency of phosphorus pentoxide fertilizers and obtain high-quality crop yields.
172
2. Study of the microbiological and agrochemical characteristics of the compositions on a micro-plot experiment on cotton crops. A micro-plot experiment with three replicates was laid in 2019. The experiment is placed in one tier, the size of the plots is 8 m2, the area for the experiment is 96 m2. mono-, dicalcium phosphates and their compositions with a phyto-zinc compound were introduced before sowing on April 28, 2019, in combination with harrowing, ammonium nitrate - on June 24, 2019, at the beginning of the budding phase. The agrotechnical of the experiment is generally accepted for the Maktaaral cotton- growing zone. The sowing of seeds was carried out on April 29, 2019. cotton seeds Maktaaral-4005, first reproduction. The micro plot experiment scheme is shown in table 3.
Table 3 – Scheme of micro-plot experiment on light gray soil during cotton cultivation
№ Options
The introduction of the AU in terms of the N phase of budding,
g / 8 m2
Application of MPP, DPP and their composition in terms of P2O5 before
sowing, g / 8 m2 1 Etalon-1. MPP + AS N: P2O5 = 1: 0.5 160 80
2 Etalon-2. DPP + AS N: P2O5= 1: 0.5 160 80
3 MPP FSC + AS N: P2O5 = 1: 0.5 160 80
4 DPP FSTS + AS N: P2O5 = 1: 0.5 160 80
Table 4 presents the results of phenological observations, plant growth and development, and the yield of raw cotton. From the data obtained, it follows that the development of plants is ahead in growth in the case of variants where compositions containing a phyto compound of zinc were used, characterized by the height of the main stem, the number of buds, fruit branches, and bolls [5]. If the average yield in the reference variants has a value of 25.7 c/ha, then the compo- sitions containing a phytocompound of zinc provided a yield of raw cotton of 29.6 and 30.0 c/ha, which provides an increase in yield of 3.9 and 4.3 c/ha or 15.1 and 16.7%.
Table 4 – Plant growth and development and the yield of raw cotton
Options
Height of the main stem according to the growing season,
cm
The number of buds,
pcs.
The number of fruit branches,
pcs.
The number of boxes,
pcs.
Produc- tivity, c/ha
Average yield increase to benchmarks Date 1.06.19 1.09.19 1.07.19 1.08.19 1.09.19 20.10.19 с/ha %
1 12,0 64,5 5,9 5,3 5,9 25,6
– –
2 12,1 64,8 6,0 5,3 5,9 25,8
3 13,6 68,4 7,1 6,2 6,2 29,6 3,9 15,1
4 13,8 68,5 7,1 6,3 6,2 30,0 4,3 16,7
173 Analysis of soil and plants for the content of nutrients and the number of soil microorganisms in the middle of the growing season according to options (tables 5 and 6) is in good agreement with the data in table 5.
Table 5 – The content of nutrients in the soil (0.0-30.0 cm) and plants in the flowering phase of cotton (light gray soil) (mid-growing season)
Options
Indicators
soil, mg / kg Plant,%
N P2O5 K2O N P2O5 K2O
1 25,6 15,4 114,0 0,91 0,72 1,0
2 25,9 15,8 114,0 0,91 0,72 1,01
3 28,4 19,1 138,0 0,94 0,74 1,21
4 25,7 19,4 138,0 0,94 0,75 1,20
Table 6 – The effect of mono-, dicalcium phosphates with a phytocompound of zinc on the number of soil microorganisms
Options The number of soil microorganisms, million CFU in 1.0 g of soil freeliving phosphatemobilizing oligotrophs denitrifiers
1 0,43 0,59 11,4 15,4
2 0,43 0,60 11,3 15,3
3 1,4 1,86 6,6 7,2
4 1,43 1,9 6,5 7,2
It has been shown that compositions containing zinc Phyto compounds (options 3 and 4) contribute to a greater accumulation of nutrients both in the soil and in plants, as well as the number of microorganisms that ensure the preservation of humus and nitrate-nitrogen in the soil [6-7].
Conclusions.
1. On model soil samples, the positive effect of a composition based on mono- , dicalcium phosphates with a phytocompound of zinc on an increase in the number of soil microorganisms affecting the nitrogen and phosphorus nutrition of a plant and a decrease in the number of oligotrophs and denitrifiers decomposing humus and nitrate nitrogen of the soil is shown. Accumulation of nitrogen and phosphorus pentoxide in the soil has been achieved.
2. Under the conditions of a micro-plot experiment, it was determined that the compositions containing a phytocompound of zinc provide an increase in the yield of raw cotton in comparison with the standards - mono-, dicalcium phosphates 3.9 and 4.3 c/ha. The data obtained are in good agreement with phenological obser- vations, the content of nutrients in the middle of the growing season, and the results of microbiological studies.
174
REFERENCES
[1] Usmanov S., Idrisov D.A., Issekeshev A.O. Restoration of soil fertility, protection and nutrition of plants. Strategic policy of LLP Agroindustrial Concern "Sunkar" in solving problems.
Almaty, 2003. 404 p.
[2] Usmanov S. Biologics and biofertilizers, soil fertility, harvest. Almaty, 2006. 222 p.
[3] Andreev M.V. Technology of phosphorous and complex fertilizers / Andreev M.V., Brod- sky A.A., S.D. M.: Chemistry, 1987. 464 p.
[4] Straaten P.V. Agrogeology, The Use of Rocks for Crops. Enviroquest (pub.). 2007. Chapter 4. P. 87-164.
[5] Fertilizers, their properties and uses / Under ed. D.A. Korenkova. M.: Kolos, 1982. 415 p.
[6] Margolis F.G., Unanjanc T.P. Complex Fertilizer Manufacturing. M.: 1. Chemistry, 1968.
204 p.; U.S. Geological Survey, 2014. Mineral commodity summaries 2014: U.S. Geological Survey, 196 p.
[7] Geological Survey. 2015. Mineral commodity summaries 2015: U.S. Geological Survey, 196 p.
Резюме
М. А. Жолмаганбетова, С. Усманов, Ш. Байбащаева, К. У. Махмудов, Р. У. Махмудов, Х. Усманов МОНО-, ДИКАЛЬЦИЙФОСФАТ, МЫРЫШ НЕГІЗІНДЕГІ ФИТОТЫҢАЙТҚЫШТАРДЫҢ АЛУ ТЕХНОЛОГИЯСЫН ЖӘНЕ МИКРОБИОЛОГИЯЛЫҚ, АГРОХИМИЯЛЫҚ СИПАТТАМАЛАРЫН ЗЕРТТЕУ
Модельдік топырақ үлгілерінде жеңіл гидролизденетін азотқа және фосфор пентаоксидінің жылжымалы формаларына әсер ететін топырақ микроорганизмде- рінің санына мырыш фитоқосылысы бар моно-, дикальций фосфаттары негізіндегі композицияның оң әсері анықталды.
Нәтижеде азотты бекітетін микроорганизмдер санын эталондармен салыстыр- ғанда 3,14-3,2 есеге және фосфатмобилдеуші – 3,4-3,42 есеге арттыруға; топырақтың 11-11,5% жеңіл гидролизденетін азоттың және 7,98-8,14% фосфор пентаоксидінің жылжымалы нысандарының жинақталуына. Сонымен бірге топырақтың қарашірігі мен нитратты азотын ыдырататын олиготрофтар мен денитрификаторлар санының 2,18-2,15 есе және 2,5-2,56 есе төмендеуі топырақ құнарлылығын сақтаудың негізі болып табылады.
Эталондық нұсқаларда, фосфор пентаоксидінің ретоградациясымен байланысты оныңжылжымалы нысандарының мөлшері 6,97-8,12%-ға төмендегені байқалады.
Микробөлшектік тәжірибе жағдайында құрамында мырыштың фитоқосылысы бар композициялар эталондар – моно-, дикальцийфосфаттар мен салыстырғанда- шитті мақта дақылының өнінің артуын 3,9 ц/га және 4,3 ц/га анықталды. Алынған деректер фенологиялық бақылауларға, вегетациялық кезеңнің ортасында қоректік заттардың құрамына және микробиологиялық зерттеулердің нәтижелеріне сәйкес келеді.
Түйін сөздер: құрамында фосфор бар тыңайтқыштар, мырыш, моно-, дикальций фосфаты, фитоқосылыс, фитопрепараттар.
175 Резюме
М. А. Жолмаганбетова, С. Усманов, Ш. Байбащаева, К. У. Махмудов, Р. У. Махмудов, Х. Усманов
ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ ПОЛУЧЕНИЯ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИХ И АГРОХИМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ФИТОУДОБРЕНИЙ НА ОСНОВЕ
МОНО-, ДИКАЛЬЦИЙФОСФАТА С ФИТОСОЕДИНЕНИЕМ ЦИНКА На модельных почвенных образцах установлено положительное влияние компо- зиции на основе моно-, дикальцийфосфатов с фитосоединением цинка на числен- ность почвенных микроорганизмов, влияющих на азотное и фосфорное питание растений и накопление в почве легкогидролизуемого азота и подвижных форм пентаоксида фосфора. Достигнуто: повышение численности азотфиксирующих микроорганизмов в сравнение с эталонами в 3,14-3,2 раза и фосфатмобилирующих – 3,4-3,42 раза; накопление в почве 11-11,5 % легкогидролизуемого азота и 7,98-8,14 % подвижных форм пентаоксида фосфора. При этом снижение численности оли- готрофов и денитрификаторов, разлагающих гумус и нитратный азот почвы в 2,18- 2,15 раза и 2,5-2,56 раза – основа сохранения почвенного плодородия.
В эталонных вариантах наблюдается снижение содержания подвижных форм пентаоксида фосфора на 6,97-8,12 %, что связано с ретоградацией пентаоксида фос- фора. В условиях микроделяночного опыта определено, что композиции содержащие фитосоединение цинка обеспечивают прибавкуурожая хлопка-сырца в сравнении с эталонами – моно-, дикальцийфосфатами 3,9 и 4,3 ц/га. Полученные данные хорошо согласуются с фенологическими наблюдениями, содержанием в середине вегетации питательных элементов и результатами микробиологических исследований.
Ключевые слова: фосфорсодержающие удобрения, цинк, моно-, дикальций- фосфат, фитосоединения, фитопрепараты.
Information about authors:
Zholmaganbetova Marzhan Amanbaevna
PhD student, Kazakh National Women's Pedagogical University, Almaty, the Republic of Kazakhstan;
[email protected]; https://orcid.org/0000- 0002-7057-3969.
Usmanov Sultan
Doctor of technical science, professor, “A.B. Bekturov Institute of Chemical Sciences” JSC,Almaty, the Republic of Kazakhstan;
[email protected]; https://orcid.org/0000-0002-9747-3589.
Baybashchaeva Shinar
Research associate, “A.B. Bekturov Institute of Chemical
Sciences” JSC, Almaty, the Republic of Kazakhstan;
78 [email protected]; https://orcid.org/0000-0002-6071-9362.
Makhmudov Kamal
Senior researcher, LLP "Scientific and Production Association"
Ana-Zher ", Almaty, Republic of Kazakhstan;
[email protected]; https://orcid.org/0000-0002-9963-6732 Makhmudov
Ravshan
Senior researcher, LLP "Scientific and Production Association"
Ana-Zher ", Almaty, Republic of Kazakhstan; [email protected];
https://orcid.org/0000-0002-6076-3574.
Usmanov Hozra tSultanovish
Candidate of technical science, Senior researcher, LLP "Scientific and Production Association" Ana-Zher ", Almaty, Republic of Kazakhstan; [email protected]; https://orcid.org/0000-0003- 1669-357X.
176
Chemical Journal of Kazakhstan
ISSN 1813-1107 https://doi.org/10.51580/2021-1/2710-1185.19 Volume 1, Number 73 (2021), 176 – 184
УДК 541.132/.132.4:541.49
Т.К. ДЖУМАДИЛОВ 1,*, А.А. УТЕШЕВА 2, Р.Г. КОНДАУРОВ 1, Ю.В. ГРАЖУЛЯВИЧЮС 3
1АО «Институт химических наук им. А.Б. Бектурова», Алматы, Казахстан;
2АО «Казахстанско-Британский технический университет», Алматы, Казахстан;
3Каунасский технологический университет, Каунас, Литва.
*E-mail: [email protected]
ОСОБЕННОСТИСОРБЦИИ ИОНОВ УРАНИЛА
ИНТЕРПОЛИМЕРНОЙ СИСТЕМОЙ ПОЛИМЕТАКРИЛОВАЯ КИСЛОТА-ПОЛИ-4-ВИНИЛПИРИДИН
Аннотация. Исследовано сорбционное извлечение ионов уранила интерполи- мерной системой, состоящей из гидрогеля полиметакриловой кислоты (гПМАК) и гидрогеля поли-4-винилпиридина (гП4ВП).
Были определены сорбционные и кинетические характеристики исходных полимеров и интерполимерной системы гПМАК-гП4ВП. Максимальная степень из- влечения ионов уранила наблюдается в интерполимерной системе в пределах соот- ношениймежду 100%гПМАК и 67%гПМАК:33%гП4ВПпо истечении 56 ч и состав- ляет 82,8%, при этом степень связывания полимерной цепи составляет 9,97%, эффек- тивная динамическая обменная емкость – 1,15 ммоль/г.
Полученные результаты указывают на изменения сорбционных свойств исход- ных полимерных гидрогелей в интерполимернойсистеме, что предоставляетвозмож- ность их применения для последующей разработки высокоэффективной сорбцион- ной технологии извлечения ионов уранила.
Ключевые слова: интерполимерные системы, сорбция, гидрогели, полимета- криловая кислота, поли-4-винилпиридин, ион уранила.
Добыча руд, содержащих редкоземельные элементы, достаточно часто осложнена их радиоактивностью, что обусловлено наличием в них урана, тория и продуктов их полураспада.
В связи с этим на сегодняшний день актуальным стал вопрос очистки редкоземельных элементов от радиоактивных элементов, в частности от урана.
Уран из растворов можно извлекать посредством сорбции, экстракции и других методов. Из технологий экстракции и сорбции в настоящее время предпочтение отдается сорбционным методам. Сорбционные методы более экологичны и обладают малым числом технологических циклов по сравне- нию с экстракционными технологиями.
177 Процесс ионообменного извлечения урана основан на способности ионо- обменных смол селективно и количественно поглощать уран из растворов и пульп после выщелачивания. В сернокислых растворах шестивалентный уран может присутствовать в виде катиона уранила (UO22+) и в виде анионных сульфатных комплексов ([UO2(SO4)2]2, [UO2(SO4)3]4-).
Целью нашей работы являлось изучение влияния исходного состояния функциональных гидрогелей на соотношения полимеров в интерполимерных системах, глубину сорбции ионовуранилапри их взаимодействии с интерпо- лимерными системами и возможности использования данных интерполи- мерных систем для извлечения урана из продуктовых растворов.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Оборудование. Массу сорбентов определяли взвешиванием на электрон- ных аналитических весах MSE125P-100-DOSartoriusCubis (Германия).
Материалы. Исследования проводились в водной среде и в растворе 6-водного нитрата уранила (концентрация по UО22+ = 100 мг/л). Был исполь- зован гидрогель поли-4-винилпиридин (гП4ВП) компании Sigma-Aldrich, сшитый дивинилбензолом. Гидрогели полиметакриловой кислоты были синтезированы в присутствии сшивающего агента N,N-метилен-бис-акрил- амида и окислительно-восстановительной системы K2S2O8 – Na2S2O3 в водной среде. Синтезированный гидрогель ПМАК измельчался на мелкие диспер- сиии и был разделен по фракциям. В работе использованы фракции с разме- рами 250˂d˂425 мкм.Степени набухания гидрогелей составляли α(гПМАК) =
= 21,05 г/г, α(гП4ВП) = 3,22 г/г.
Для исследовательской задачи из синтезированного гидрогеля ПМАК и П4ВП составляли интерполимерную пару гель полиметакриловой кислоты – гель поли-4-винилпиридин (гПМАК-гП4ВП).
Эксперимент. Эксперименты проводились при комнатной температуре.
Гидрогели ПМАК и П4ВП были взяты в набухшем состоянии. Исследования интерполимерной системы выполняли в таком порядке: каждый гидрогель в сухом виде помещался в отдельные полипропиленовые сетки. Гидрогели ПМАК и П4ВП были предварительно оставлены в дистилированной воде на сутки для набухания. Затем полипропиленовые сетки с набухшими гидроге- лями помещали в стаканы с растворами 6-водного нитрата уранила.
Изучение сорбционных свойств индивидуальных полимерных гидрогелей проводилось следующим образом:
1) Расчетное количество каждого гидрогеля (полиметакриловой кисло- ты, поли-4-винилпиридина) в сухом виде помещалось в полипропиленовые сетки.
2) Сорбция ионов уранила индивидуальными гидрогелями ПМАК, П4ВП проводилась на протяжении 56 ч. В течение этого времени отбирались аликвоты для последующего определения концентрации ионов уранила.
178
Изучение сорбционных свойств интерполимерных систем проводилось следующим образом:
1) Из синтезированного гидрогеля ПМАК и П4ВП была составлена интерполимерная система: гПМАК–гП4ВП;
2) Расчетное количество каждого гидрогеля в сухом виде помещалось в специальные полипропиленовые сетки;
3) Сорбция ионов уранила данными интерполимерными системами про- водилась на протяжении 56 ч, отбирались аликвоты для последующего опре- деления концентрации ионов уранила.
Методика определения ионов уранила. Измерение массовой концен- трации урана выполнялиобъемным титано-фосфатно-ванадатным методом, основанным на окислительно-восстановительных свойствах урана (IV) и урана (VI) и реакциях его восстановленияи окисления[1].
Степень извлечения (сорбции) ионов уранила была рассчитана по формуле:
𝜂𝜂=СначС−Сост
нач ∗100% ,
где Снач – начальная концентрация ионов уранила в растворе, мг/л; Сост – остаточная концентрация ионов уранила в растворе, мг/л.
Суммарная степень связывания межузловых звеньев полимерной цепи определялась путем расчета по следующей формуле:
𝜃𝜃=𝜈𝜈сорб𝜈𝜈 ∗100% ,
где νсорб – количество сорбированного иона уранила, моль; ν – количество навески полимера (если в растворе присутствуют 2 гидрогеля, то считается как сумма количества каждого из них), моль.
Эффективная динамическая обменная емкость индивидуальных гидрогелей и интерполимерной системы была рассчитана по формуле:
𝑄𝑄=𝑚𝑚𝜈𝜈сорб
сорбента ,
где νсорб – количество сорбированного иона уранила, моль; m – масса навески полимера (если в растворе присутствуют 2 гидрогеля, то считается как сумма массы каждого из них), г.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Ранее проведенные нами исследования [2-10] показали, что практически все интерполимерные системы на основе кислотных (полиакриловая и полиметакриловая кислоты) и основных (поли-4-винилпиридин и поли-2- метил-5-винилпиридин) редкосшитых полимерных гидрогелей проявляют более высокую активность, чем их исходные составляющие. Причем, было установлено, что соотношения полимеров, при которых проявляется высокая
179 сорбция ионов значительно отличаются в зависимости от природы кислотных и основных гидрогелей и природы редкоземельных металлов.
Эти результаты получены при исследовании сорбции ионов лантана, церия, диспрозия, неодима, самария и эрбия интерполимерными системами.
Также выявлено влияние состояния исходных гидрогелей на процесс сорбции. В зависимости от того, какой используется гель для образования интерполимерной пары (сухой, набухший или частично набухший), получаем разные соотношения гидрогелей в интерполимерных системах с высокой сорбционной активностью и степенью сорбции ионов редкоземельных металлов.
Однако нет работ с целью определения оптимальных условий для мак- симальной сорбции и селективности ионов при применении интерполимер- ных систем для извлечения ионов уранила.
0 10 20 30 40 50 60
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
τ, ч гПМАК: гП4ВП, мол.%:мол.%
η (U), %
100% гПМАК
83% гПМАК-17% гП4ВП 67% гПМАК-33% гП4ВП 50% гПМАК-50% гП4ВП 33% гПМАК-67% гП4ВП 17% гПМАК-83% гП4ВП 100% гП4ВП
Рисунок 1 – Зависимость степеней извлечения ионов уранила интерполимернойсистемой гПМАК-гП4ВП от времени
Рисунок 1 представляет собой зависимость степеней извлечения ионов уранила исходными гидрогелями и интерполимерной системой гПМАК- гП4ВП от времени. Как видно из рисунка, в интерполимерной системе про- исходит увеличение степени извлечения ионов уранила со временем. Необ- ходимо отметить, что переход полимерных макромолекул в высокоиони- зованное состояние вследствие взаимной активации гидрогелей в ходе их дистанционного взаимодействия приводит к существенному увеличению сте- пени извлечения ионов уранила у полимерных гидрогелей в интерполи-
180
мерных парах по сравнению с исходными полимерами. Основное количество ионов уранила сорбируется исходным гидрогелем ПМАК и интерполи- мерными системами на протяжении 56 ч взаимодействия их с растворами солей. Максимальная степень извлечения ионов уранила наблюдается в интерполимерной системе в пределах соотношений между 100%гПМАК и 67%гПМАК:33%гП4ВП по истечении 56 ч и составляет 82,8%. Основной причиной столь высокой степени извлечения является высокая ионизация полимерных структур в результате их взаимной активации. Степень извле- чения ионов уранила исходными полимерными гидрогелями100%гПМАК и 100%гП4ВП составляет 80,8 и 2,5% соответственно. У исходного гидрогеля П4ВП наблюдается небольшая степень сорбции только на начальном этапе, далее по истечении времени она остается неизменной. Но при этом гидрогель П4ВП, не имея существенной сорбционной активности к ионам уранила, принимает участие в активации исходного гидрогеля ПМАК, что особенно наблюдается в пределах соотношений между 100%гПМАК и 67%гПМАК:33%гП4ВП.
0 10 20 30 40 50 60
0 2 4 6 8 10
τ, ч гПМАК: гП4ВП, мол.%:мол.%
100% гПМАК
83% гПМАК-17% гП4ВП 67% гПМАК-33% гП4ВП 50% гПМАК-50% гП4ВП 33% гПМАК-67% гП4ВП 17% гПМАК-83% гП4ВП
100% гП4ВП θ, %
Рисунок 2 – Зависимость степени связывания полимерной цепи
(по отношению к ионам уранила) интерполимерной системой гПМАК-гП4ВП от времени
На рисунке 2 представлена зависимость степени связывания полимер- ной цепи (по отношению к ионам уранила) исходными полимерами и интер- полимерными системами гПМАК-гП4ВП от времени. Наиболее интенсивно связывание ионов уранила исходными полимерами и интерполимерными системами происходит в течение 48-56 ч. Высокие значения степени связы- вания полимерной цепи по отношению к ионам уранила наблюдаются в
181 пределах соотношений между 100%гПМАК и 67%гПМАК:33%гП4ВП и составляет 9,97%. Это указывает на высокую степень ионизации макромо- лекул в результате взаимной активации полимеров ПМАК и П4ВП. Степень связывания полимерной цепи индивидуальных полимеров ПМАК и П4ВП по отношению к ионам уранила по истечении 56 ч составляет 9,73 и 0,27%
соответственно.
0 10 20 30 40 50 60
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2
τ, ч гПМАК: гП4ВП, мол.%:мол.%
100% гПМАК
83% гПМАК-17% гП4ВП 67% гПМАК-33% гП4ВП 50% гПМАК-50% гП4ВП 33% гПМАК-67% гП4ВП 17% гПМАК-83% гП4ВП 100% гП4ВП
Q, ммоль/г
Рисунок3 – Зависимость эффективной динамической обменной емкости
(по отношению к ионам уранила) интерполимерной системы гПМАК-гП4ВП от времени
Зависимость эффективной динамической обменной емкости (по отно- шению к ионам уранила) исходными гидрогелями и интерполимерными сис- темами гПМАК-гП4ВП от времени представлена на рисунке 3. Полученные данные указывают на то, что взаимная активация полимерных гидрогелей в интерполимерных парах приводит к существенному увеличению значений обменной емкости по сравнению с исходным гидрогелем П4ВП. Особенно отчетливо это проявляется при 56 часах дистанционного взаимодействия.
Максимальных значений эффективной динамической обменной емкости ин- тергелевая система достигает в пределах соотношениймежду 100%гПМАК и 67%гПМАК:33%гП4ВП при 56 ч дистанционного взаимодействия гидроге- лей и составляет 1,15 ммоль/г.
Заключение. На основе полученных результатов установлено, что наи- большая сорбция ионов уранила интерполимерной системой происходит при соотношении 83%гПМАК:17%гП4ВП. Максимальная степень извлечения ионов уранила по истечении 56 ч дистанционного взаимодействия гидроге-