Введение
1 Обзор литературы 9
1.1 Структура и свойства гуминовых веществ 9
1.1.1 Классификация, структура, происхождение, нахождение в природе 9
1.1.2 Макромолекулярное устройство и молекулярно-массовое распределение гуминовых веществ 12
1.1.3 Элементный состав гуминовых кислот 15
1.1.4 Функциональный состав гуминовых кислот. Кислотно-основные свойства. Буферные характеристики. 16
1.1.5 Особенности исследования гуминовых кислот как твердых тел 18
1.1.6 Полифункциональность для сорбции тяжелых металлов и органических веществ. Теоретические варианты модификации структуры гуминовых веществ. 20
1.2 Жидкофазные методы выделения и модификации структуры гуминовых кислот 22
1.3 Механохимические методы модификации гуминовых кислот 25
1.3.1 Механохимическая обработка различных источников гуминовых кислот 25
1.3.2 Механизмы реакций, протекающих при механохимической обработке гуминового сырья 27
1.3.3 Перкарбонат натрия как щелочно-окислительный реагент для механохимической модификации гуминовых кислот 29
1.4 Дизайн частиц-сорбентов 32
1.4.1 Сорбция на неорганических веществах 32
1.4.2 Примеры сорбции на органических веществах и растительном сырье 33
1.5 Цель и задачи исследования 37
2 Экспериментальная часть 38
2.1 Реактивы и материалы 38
2.2 Методы 38
2.3 Методика механохимической обработки бурого угля и гуминовых кислот 42
2.4 Дизайн частиц-сорбентов, состоящих из ядра и гуминовой оболочки 43
2.5 Исследование сорбционной способности механохимически окисленного бурого угля 44
2.5.1 Исследование сорбционной способности в лабораторных условиях 44
2.5.2 Исследование сорбционной способности в условиях натурного эксперимента. 44
2.5.3 Исследование эффективности применения механохимически окисленного бурого угля в качестве продукта для восстановления плодородия почвы вдоль крупной магистрали г. Новосибисрка. 46
3 Результаты и обсуждение 48
3.1 Определение направления механохимической модификации структуры гуминовых кислот бурого угля 48
3.1.1 Используемое сырьё 48
3.1.2 Выделение и исследование модельных фракций 49
3.1.3 Молекулярно-массовое распределение модельных фракций гуминовых кислот бурого угля 50
3.1.4 Содержание функциональных групп в модельных фракциях гуминовых кислот 54
3.1.5 Сорбционные свойства модельных фракций гуминовых кислот 55
3.1.6 Описание процесса сорбции изотермами Фрейндлиха и Ленгмюра 59
3.1.7 ИК-спектры гуминовых кислот до и после сорбции ионов Cd2+ 62
3.1.8 Структурные аналоги гуминовых кислот, подобранные при помощи программы ИК-эксперт 64
3.1.9 Механохимическая обработка гуминовых кислот, выделенных из бурого угля 66
3.2 Механохимическая модификация бурого угля 69
3.2.1 Исследование воздействия механической обработки на перкарбонат натрия и бурый уголь 69
3.2.2 Исследование твердофазной реакции бурого угля с перкарбонатом натрия 72
3.2.2 Механохимическая обработка угля с щелочным и щелочно-окислительным реагентами в различных условиях 78
3.2.3 Результаты механохимической модификации структуры гуминовых кислот в буром угле в оптимальных условиях 80
3.2.4 Масштабирование 85
3.3 Получение сорбентов-частиц. Нанесение гуминовых кислот на различные материалы 88
3.3.1 Химический состав материалов «ядра» 88
3.3.2 Изучение морфологии материалов «ядра» 89
3.3.3 Площади поверхности материалов «ядра» 92
3.3.5 Сорбция гуминовых кислот на органических материалах 95
3.4 Исследование эффективности применения окисленного бурого угля в качестве сорбента тяжелых металлов и продукта для восстановления почвы 98
3.4.1 Исследование сорбционной способности в лабораторных условиях 98
3.4.2 Исследование эффективности в экспериментах по мезомоделированию загрязнения воды Новосибирского водохранилища солями тяжелых металлов 100
3.4.3 Испытания эффективности продукта механохимического окисления бурого угля на почве участка придорожного озеленения г. Новосибирска 104
Заключение 106
Выводы 108
Сокращения и условные обозначения 109
Список литературы 110
Приложение 1 121
Приложение 2 .122
Приложение 3 123
