Труды КНЦ вып. 5(ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ) вып. 2/2021(12)

оксидных материалов в виде гранул сферической формы наибольший интерес представляет метод термического разложения ионообменных матриц, предварительно насыщенных ионами металлов, благодаря простоте, легкости масштабирования (в промышленности), доступности и невысокой стоимости исходных компонентов [5-10]. В рассматриваемых работах предложено использовать иониты различного состава и структуры. Несмотря на многочисленные исследования, актуальной задачей остается выбор ионитов и разработка методов, позволяющих получать прочные сферы. Целью настоящей работы являлось определение условий получения материалов на основе NiO сферической формы методом термического разложения катионитов гелевой и макропористой структуры, предварительно насыщенных ионами Ni2+, а также установление влияния типа катионита на их состав и морфологию поверхности. Получение сфер NiO осуществляли путем термической обработки катионитов, предварительно насыщенных ионами никеля(11). В качестве органических матриц в работе были использованы катиониты ТОКЕМ-100 и ТОКЕМ-250 в Na-форме со сферической формой гранул. На первом этапе катиониты в Na-форме помещали в насыщенный водный раствор нитрата никеля (II) на 1 сут при перемешивании при комнатной температуре. После ионного обмена катиониты фильтровали, промывали водой и сушили также при комнатной температуре. На втором этапе полученные образцы № 2+-Т0КЕМ -250 и № 2 +-Т0КЕМ -100 подвергали стадийной термической обработке — отжигу: • для образца № 2+-Т0КЕМ -250 — в течение 30 мин при температурах 100, 200 и 300 °С и в течение 60 мин — при 400 и 600 °С; • для образца № 2 +-ТОКЕМ-100 — в течение 30 мин при температурах 150 и 200 °С и в течение 60 мин — при 350, 400, 500, 600 и 700 °С. Скорость нагрева муфельной печи составляла 14 °С/мин. Полученные образцы были обозначены NiO (T-250) и NiO (T-100). Температурные режимы отжига были выбраны на основании результатов термического анализа катионитов, насыщенных ионами Ni2+, проведенного на приборе STA 449 F1 Jupiter. Съемку осуществляли в атмосфере воздуха в температурном интервале 30-900 °С. Рентгенофазовый анализ полученных образцов исследовали на дифрактометре Rigaku Miniflex 600 с использованием CuKa-излучения в интервале 30-90° (20) с шагом 0,02° и скоростью съемки 5 /мин. Морфологию поверхности изучали на растровом электронном микроскопе Hitachi TM-3000. Свойства используемых в работе катионитов (влагосодержание и полную статическую обменную емкость (ПОЕ)) определяли по методикам, представленным в работах [7, 11]. Рабочий диапазон рН катионитов определяли потенциометрическим титрованием по методике [7]. Измерение рН равновесных растворов проводили на иономере I-160 MI (электрод стеклянный комбинированный ЭСК-1062). Кривую титрования строили в координатах рН — количество титранта NaOH (мл). Сорбционную емкость катионитов по иону Ni2+ определяли в статических условиях. Навески воздушно-сухих катионитов Т0КЕМ-100 и Т0КЕМ-250 в Na-форме массой 0,100 г помещали в конические колбы на 100 мл и заливали 25 мл раствора Ni(NO 3)2 с точно установленной концентрацией, близкой к 0,02М. Иониты оставляли в растворе до достижения равновесия. Концентрацию ионов металла в исходных и равновесных растворах определяли комплексонометрическим титрованием ЭДТА (0,025М) с индикатором пирокатехиновым фиолетовым. Сорбционную емкость по Me2+(ммоль-экв/г) рассчитывали по формуле, приведенной в работах [7, 12]. Катионит Т0КЕМ-100 представляет собой сульфокатионит со стирол-дивинилбензольной матрицей и гелевой структурой со средним диаметром зерна 0,4-1,2 мм. Т0КЕМ-250 — карбоксильный катионит с акрил-дивинилбензольной матрицей и макропористой структурой, со средним размером гранул 0,3-1,6 мм. Рабочий диапазон pH максимальной обменной емкости каждого катионита установлен по кривым потенциометрического титрования H -формы катионитов (рис. 1). Как видно из рис. 1, на кривых потенциометрического титрования сульфокатионита Т0КЕМ-100 (кривая 1) и карбоксильного катионита Т0КЕМ-250 (кривая 2) наблюдается один скачок, что указывает на монофункциональность данных ионитов [12]. Рабочий диапазон рН Т0КЕМ-100 составляет от 2 до 11. Нахождение скачка титрования при pH ~ 4,7 указывает на сильнокислотный характер активных групп катионита Т0КЕМ-100. Рабочий диапазон рН катионита Т0КЕМ-250 находится в диапазоне от 5 до 10. Точка эквивалентности на кривой потенциометрического титрования данного ионита соответствует значению рН ~ 8 , что указывает на слабокислотный характер его активных групп. Было установлено, что значение рН насыщенных водных растворов нитрата никеля (II) при комнатной температуре находится в рабочем диапазоне рН катионитов и составляет 4,5. Свойства исследуемых катионитов представлены в таблице. 98