Получение и исследование физико-химических свойств композитных сорбентов на основе полистирольных матриц с нанодисперсными оксидами железа тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.06, кандидат наук Лубенцова Ксения Игоревна

• Лубенцова Ксения Игоревна
• кандидат наук
• 2016

Оглавление диссертации кандидат наук Лубенцова Ксения Игоревна

2. Литературный обзор

2.1. Сорбенты на основе полистирольных матриц

2.2. Железооксидные сорбенты

2.2.1. Разновидности оксидов железа

2.2.2. Сорбционные свойства оксидов железа

2.3. Полимерные нанокомпозитные сорбенты

2.3.1. Общие сведения о наноструктурированных композиционных материалах

2.3.2. Полимерные нанокомпозитные сорбенты с железосодержащими

наполнителями

2.4. Практическое применение полимерных железосодержащих композитных сорбентов

2.4.1. Водоподготовка

2.4.2. Биология

2.4.3. Медицина

3. Обсуждение полученных результатов

3.1. Получение композитных сорбентов на основе полистирольных матриц с нанодисперсными оксидами железа

3.2. Исследование неорганической фазы в композитных сорбентах

3.2.1. Метод термического анализа

3.2.2. Метод рентгенофазового анализа (РФА)

3.2.3. Метод мёссбауэровской спектроскопии

3.2.4. Магнитные свойства композитов

3.2.5. Метод электронной микроскопии

3.3. Основные физико-химические свойства композитных сорбентов

3.4. Исследование сорбционных свойств композитных сорбентов

3.4.1. Сорбция органических соединений из насыщенных паров

3.4.2. Сорбция органических соединений из водных растворов

3.4.3 Сорбция фосфат-анионов из водных и водно-солевых растворов

3.4.4 Сорбция арсенат-анионов из водных растворов

3.4.5. Сорбция ионов тяжелых металлов из водных растворов

4. Экспериментальная часть

4.1. Методы и приборы, использованные в работе

4.2. Реагенты и материалы, использованные в работе

4.3. Получение композитных сорбентов на основе полистирольных матриц с нанодисперсными оксидами железа

4.4. Исследование сорбционных свойств композитных сорбентов

4.4.1. Сорбция органических соединений из насыщенных паров

4.4.2. Сорбция органических соединений из водных растворов

4.4.3. Сорбция фосфат-анионов из водных и водно-солевых растворов

4.4.4. Сорбция арсенат-анионов из водных растворов

4.4.5. Сорбция ионов тяжелых металлов из водных растворов

4.5. Обозначения и сокращения, принятые в диссертации

5. Основные результаты и выводы

6. Список литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Получение и исследование физико-химических свойств композитных сорбентов на основе полистирольных матриц с нанодисперсными оксидами железа»

1. Введение. Актуальность темы

Получение новых эффективных сорбентов имеет первостепенное значение для решения экологических проблем, связанных с превышением предельно допустимой концентрации токсичных соединений в природных водах, используемых в системах водоснабжения городов и в рыбно-хозяйственных предприятиях. В промышленно развитых регионах России в связи с повышенным загрязнением водных источников вопрос усовершенствования сорбционных технологий водоочистки особенно актуален. В системах водоподготовки в основном используются традиционные сорбенты, в частности активированный уголь, однако в настоящее время перспективным является применение гранулированных полимерных сорбентов и композитов на их основе. Известно большое число таких сорбционных материалов, среди которых сверхсшитые полистиролы занимают особое место, отличаясь своими уникальными физическими и сорбционными свойствами, благодаря которым эти сорбенты нашли широкое практическое применение для выделения и разделения огромного числа органических и неорганических соединений как в научных исследованиях, так и в производственных процессах.

Уникальная трехмерная структура сверхсшитых полистиролов, обладающая определенной подвижностью и способностью аккумулировать значительные внутренние напряжения, с одной стороны, а с другой - хорошо развитая система микро- и макропор, являются идеальными условиями для формирования в такой полимерной матрице наноструктурированных неорганических фаз с требуемыми свойствами. Для выполнения задачи по расширению областей применения сверхсшитых полистирольных сорбентов, поставленной в данном исследовании, в качестве таких неорганических фаз предлагается использовать оксиды и оксигидроксиды железа. Оксиды железа не токсичны и являются эффективными сорбентами для поливалентных ионов металлов. Поэтому представляется целесообразным импрегнировать оксиды железа в сверхсшитые полистиролы с целью

получения композитных сорбентов. В результате становится возможным решение комплексной задачи одновременного извлечения органических соединений полимерной матрицей сверхсшитого полистирола и удаления токсичных ионов металлов активной неорганической фазой оксидов железа из загрязненных водных систем. Кроме того, введение в сверхсшитые полистиролы магнитных оксидов железа позволит использовать такие композитные сорбенты для извлечения целевых или опасных токсичных соединений в особых условиях, применяя технологию магнитной сепарации сорбционных материалов, например, из суспензий или с твердой поверхности. Цель работы

Получение полимер-неорганических композитных сорбентов с нанодисперсными оксидами железа в полимерной матрице сверхсшитых полистиролов и макропористых стирол-дивинилбензольных анионитов и исследование их физико-химических и сорбционных свойств.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Получить несколько групп композитных сорбентов с магнитными оксидами железа и оксигидроксидами железа, импрегнированными в макропористые аниониты стирол-дивинилбензольного типа либо в сверхсшитые полистирольные сорбенты различного строения.

2. Определить основные физико-химические характеристики полученных композитных сорбентов и сформировавшейся в полимерной матрице неорганической фазы.

3. Изучить сорбционные свойства композитных сорбентов по отношению к токсичным органическим соединениям и неорганическим ионам.

Научная новизна работы

В отличие от известных композитов с оксидами железа на основе неорганических пористых материалов, в данном исследовании в качестве пористой матрицы используются

различные по своей химической природе и по размеру пор полимерные сорбенты: промышленные сверхсшитые полистиролы, мезопористый полидивинилбензольный сорбент и макропористые аниониты на основе сополимеров стирола. В ходе выполнения работы получен ряд композитных сорбентов и установлены их основные физико-химические характеристики. Определены структурные параметры фазы оксидов железа в композитах с использованием методов термического и рентгенофазового анализа, спектроскопии Мёссбауэра, просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ). Выявлено, что в полимерной матрице магнитных сорбентов нанодисперсные частицы оксидов железа состоят преимущественно из магнетита FeзO4, тогда как импрегнированные оксигидроксиды железа сформированы в виде рентгеноаморфной фазы ^еООНпШО). Методом ПЭМ установлено, что в полимерной матрице магнитных композитов на основе сверхсшитого полистирола сформированы нанокристаллиты магнетита радиусом от 3.4 до 9.0 нм, тогда как композиты на основе сверхсшитого полистирола с оксигидроксидами железа содержат кластерные формы оксидов со средним радиусом частиц ~0.6 нм. Осуществлены сорбционные исследования в статических и динамических условиях на полученных композитных материалах с использованием различных сорбатов: изучено поглощение органических растворителей из жидкого и газообразного состояния, токсичных органических соединений, фосфат-, арсенат-анионов, ионов металлов из низкоконцентрированных водных растворов, фосфатных ионов из изотонического раствора с добавкой фосфата, моделирующего плазму крови человека. Выявлен эффект сорбции фосфат-ионов оксигидроксидами железа, депонированными в матрице сверхсшитых полистиролов. Показано, что полученные композитные сорбенты с оксигидроксидами железа можно легко регенерировать после процесса сорбции фосфат-ионов из разбавленных водных растворов и использовать многократно. Для композитов с оксигидроксидами железа на основе макропористых анионитов значительно увеличивается сорбционная емкость по отношению к фосфат-анионам РО43- (до 1.3 мг-

экв/см3) по сравнению с исходными полимерами, что позволяет использовать данные композитные сорбенты для очистки воды с повышенным содержанием фосфатных ионов. Показана эффективность композитного сорбента на основе сверхсшитого анионита по отношению к арсенат-анионам AsO43- при низкой скорости фильтрации. При исследовании сорбции ионов меди, алюминия, железа, марганца, кадмия, свинца и хромат-анионов из разбавленных водных растворов обнаружено многократное увеличение сорбционной емкости композитов по сравнению с исходными полимерами. Для фазы оксидов в композите на основе карбоксилсодержащего сверхсшитого полистирола сорбция ионов меди, свинца, кадмия и алюминия составила 3.9, 1.6, 3.0 и 1.5 мг-экв/см3 соответственно, что сопоставимо с емкостью известных полимерных ионитов. Проведены исследования сорбции в динамических условиях смеси двухвалентных ионов металлов Cd2+, ^2+, ^2+, №2+, Pb2+ и Zn2+ в концентрациях 40 мкг-экв/л на фоне стократного избытка ионов Са2+ и показано, что композит на основе сверхсшитого полистирольного анионита обеспечивает 100% извлечение всех катионов металлов из 400 колоночных объемов раствора. При этом сорбент проявляет повышенную селективность к ионам Си2+ и РЬ2+, обеспечивая их полное извлечение из 1600 колоночных объемов раствора. Практическая значимость работы

Полученные в работе результаты и выявленные закономерности создают основу для оптимизации технологических процессов получения композиционных сорбентов на основе сверхсшитых полистиролов и анионитов стирол-дивинилбензольного типа и повышения эффективности сорбционных технологий, использующих композитные сорбционные материалы. Необходимость создания магнитных композиционных сорбентов обоснована технологической простотой полного удаления отработанных сорбентов после поглощения ими высокотоксичных и радиоактивных соединений из сильно загрязненных (в том числе механическими частицами) или вязких сред с использованием метода магнитной сепарации. Процесс получения таких специальных

композитных сорбентов методом химического осаждения магнитных оксидов железа технологически не сложен, что позволит получать композиты-сорбенты в любых требуемых количествах. Композитные сорбенты с оксигидроксидами железа могут быть использованы в качестве сорбционных материалов в технологических схемах процессов водоподготовки или для очистки промышленных стоков от загрязнений токсичными органическими веществами и токсичными соединениями металлов, в том числе тяжелых металлов, таких как свинец, кадмий и др. Положения, выносимые на защиту

1. Усовершенствованная методика получения композитов с нанодисперсными частицами оксидов железа в матрице сополимеров стирола.

2. Результаты исследований физико-химическими методами фазы оксидов железа в композитных сорбентах на основе сверхсшитых полистиролов.

3. Результаты исследований процессов сорбции в статических и динамических условиях органических соединений из фазы насыщенного пара и водных растворов, сорбции фосфатных ионов из разбавленных водных растворов и изотонического раствора с добавкой фосфата, сорбции арсенат-ионов и катионов различных металлов из низкоконцентрированных водных растворов.

Личный вклад автора являлся основополагающим на всех этапах работы и состоял в постановке цели и задач исследования, разработке подходов к их решению, непосредственном проведении экспериментов, анализе и обобщении полученных результатов и их оформлении в виде научных публикаций и докладов. Апробация работы

Основные результаты работы были представлены на XX Всероссийской конференции "Структура и динамика молекулярных систем Яльчик-2013" (Йошкар-Ола, 2013 г.), Второй международной школе-конференции "Applied Nanotechnology & Nanotoxicology" (Новосибирск, 2013 г.), Международной научной конференции

"Молодежь в науке - 2013" (Минск, 2013 г.), Шестой всероссийской каргинской конференции "Полимеры - 2014" (Москва, 2014 г.), XXI Всероссийской конференции "Структура и динамика молекулярных систем Яльчик-2014" (Йошкар-Ола, 2014 г.), XXV Российской конференции по электронной микроскопии (Черноголовка, 2014 г.), II Всероссийской научной интернет-конференции с международным участием "Спектрометрические методы анализа" (Казань, 2014 г.). Публикации

Основное содержание работы опубликовано в 4-х статьях в научных журналах, рекомендованных ВАК для опубликования материалов диссертаций, и 7 тезисах в сборниках докладов российских и международных конференций. Объем и структура работы

Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, обсуждения результатов, экспериментальной части, выводов и списка цитируемой литературы, включающего 186 источников. Работа изложена на 145 страницах, содержит 11 таблиц, 39 рисунков и 4 схемы.

Работа выполнена с 2012 по 2015 год в лаборатории стереохимии сорбционных процессов ИНЭОС РАН.

2. Литературный обзор.

2.1. Сорбенты на основе полистирольных матриц.

Основой для большинства (около 90%) полимерных сорбентов служат сополимеры стирола с дивинилбензолом (схема 1) ввиду доступности исходных реагентов, простоты синтеза таких сополимеров, возможности изменения их физической структуры в широких пределах и, следовательно, эксплуатационных свойств сорбентов.

ъ*

Схема 1. Общая схема синтеза сополимера стирола с дивинилбензолом.

Впервые сополимер стирола с дивинилбензолом был получен в 1934 году Штаудингером и Хейером.1 С тех пор сшитые полистиролы получили чрезвычайно широкое применение как в лабораторной практике, так и в промышленном масштабе. В настоящее время полистирольные сорбенты можно разделить на три большие группы. Гелевые стирол-дивинилбензольные сополимеры.

Первая группа состоит из стирол-дивинилбензольных сополимеров с низким содержанием дивинилбензола (до 5 -6%), обладающих однофазной, гомогенной (гелевой) структурой (рис. 1), которые получают радикальной сополимеризацией мономеров в отсутствии разбавителя. 1 Сополимеры представляют собой прозрачные, непористые сферические гранулы, которые набухают только в средах с высоким термодинамическим сродством к полистиролу, таких как толуол, дихлорэтан. Сорбенты гелевого типа применяются только в набухшем состоянии, т.к. в сухом состоянии они становятся непроницаемы даже для газов. Однако при набухании снижается осмотическая стабильность таких сополимеров: полимерные цепи растягиваются, имеют различную нагрузку из-за возникновения внутренних напряжений в полимере.

Поры

Рисунок 1. Гомогенная структура гелевых сорбентов.

На основе гелевых стирол-дивинилбензольных сорбентов путем введения в полимерную матрицу ионогенных групп, обычно сульфогрупп, карбоксильных или аминогрупп, синтезировано большое количество ионообменных смол.2,3 Благодаря наличию полярных групп полимерная матрица становится гидрофильной, способной набухать в воде и спиртах. В неполярных средах гелевые смолы не используются, т.к. в этом случае они не гидратированы, фактически не имеют пористости, поэтому не может произойти диффузия ионов, и в результате их обменная емкость почти равна нулю. Несмотря на то, что иониты однофазной структуры впервые были запатентованы Д'Алелио еще в 1945 году,4 в наши дни они продолжают применяться в процессах умягчения и деминерализации воды. Ионообменные смолы этого типа проницаемы для крупных ионов и молекул, впрочем, они имеют значительный недостаток -неудовлетворительную механическую прочность - который можно устранить увеличением степени сшивания полимерной матрицы, но при этом снизится проницаемость полимерных смол.

Макропористые стирол-дивинилбензольные сополимеры.

Вторая группа полистирольных сорбентов включает в себя двухфазные (гетерогенные) макропористые сополимеры,5-10 характеризующиеся значительным свободным пространством внутри непрозрачных гранул сополимера, не заполненного полимерной массой (рис. 2), и развитой внутренней удельной поверхностью (Буд = 20-300 м2/г). Их получают свободнорадикальной сополимеризацией стирола с относительно

большим количеством (более 8%) дивинилбензола в присутствии инертного разбавителя, который растворяет мономеры, причем истинная пористость возникает за счет распада реакционного раствора на две фазы, одной из которых является растворитель, а другой -сополимер. Данные полистирольные сорбенты могут иметь двойную пористость: микропоры ^ = 1-2 нм) внутри полимерной матрицы и макропоры ^ = 20-100 нм) между частицами полимерной фазы. Поры могут быть заполнены как соединениями, имеющими высокое термодинамическое сродство к полистиролу, так и осадителями полистирола.

Макропористые полимерные матрицы широко используются для синтеза разнообразных ионообменных смол:11-16 поверхность макропор модифицируется введением различных функциональных групп полимераналогичными превращениями в фенильные кольца полистирола.17-22 Непрозрачные (матовые) гранулы макропористых ионитов по сравнению с гелевыми менее восприимчивы к загрязнению органическими соединениями, применяются и в неводных средах, обладают большими скоростями обмена ионов, хорошей сорбционной способностью, более полной регенерацией от крупных ионов, а также повышенной механической и химической стойкостью. Впрочем, из-за высокой степени сшивания полимерной матрицы возникает существенный, неустранимый недостаток макропористых сорбентов - сорбция органических соединений происходит только на поверхности пор. Поэтому емкости таких полимеров для промышленного использования порой оказывается недостаточно. Тем не менее,

Рисунок 2. Гетерогенная структура макропористых сорбентов.

макропористые стирол-дивинилбензольные полимеры нашли масштабное применение в ионном обмене с участием органических ионов, катализе многих органических реакций, газовой,7'9'23'24 жидкостной и гель-проникающей хроматографии,25 адсорбции органических веществ из газовой фазы и жидких сред,26-28 процессах водоподготовки с удалением минеральных ионов, адсорбционной очистке крови29'30 и т.п.

Наиболее известными представителями второй группы являются макропористые полистирольные сорбенты Amberlite XAD, Dowex, производимые Dow Chemical Company (США), ионообменные смолы Lewatit, выпускаемые компанией Lanxess Deutschland GmbH (Германия), и иониты компании Purolite International Ltd (Великобритания).31 Сверхсшитые полистиролы.

Решением проблем традиционных стирол-дивинилбензольных сополимеров стало создание нового класса сорбционных материалов, принципиально отличающихся по своей структуре и свойствам от ранее рассмотренных. В отдельную, третью группу полистирольных сорбентов входят сверхсшитые полистиролы, которые были получены в 1969 году Даванковым В.А. и Цюрупой М.П.32 не сополимеризацией мономеров, а путем сшивания линейных цепей полистирола в растворе или в набухшем геле сополимера стирола с дивинилбензолом бифункциональными соединениями, которые вступают в реакцию с фенильными кольцами в присутствии катализаторов Фриделя-Крафтса.33-35 Степень сшивания может составлять от 40 до 500%.36 При степенях сшивания на 40% связаны каждые 6 фенильных колец из 10, на 100% - практически все фенильные кольца соединены друг с другом, на 200% - большинство колец соединены дважды и т.д. В качестве простейшего примера можно привести матрицу, в которой линейный полистирол сшит монохлордиметиловым эфиром (схема 2).

п

Схема 2. Принципиальная схема синтеза сверхсшитого полистирола.

Сверхсшитые материалы характеризуются необычной гомогенной структурой,

образующейся в результате особых условий проведения синтеза полимеров. Особенности

формирования трехмерной структуры заключаются в том, что, во-первых, до начала

реакции сшивания исходный раствор гомогенен, все полистирольные звенья равнозначны,

поэтому образующиеся в ходе реакции мостики-распорки равномерно распределены по

объему конечной трехмерной сетки; во-вторых, в течение всего процесса сшивания

полимерные цепи сольватированы хорошим растворителем, что сводит к минимуму

вероятность возникновения локальных напряжений в структуре формирующегося

полимера. Сшивание полистирольных цепей жесткими мостиками происходит

одновременно и мгновенно во многих точках контакта. По этой причине цепи полимера

не могут сблизиться и образовать отдельную от растворителя полимерную фазу. В

результате образуется объемная сетка с фиксацией различных по размеру и конфигурации

циклических структур (рис. 3). Вместе с тем, такая полимерная сетка не является жесткой

подобно классическим структурам трехмерных полимеров. Благодаря возможности

многочисленных локальных конформационных перестроек фрагментов, в первую очередь

метиленовых мостиков и фенильных колец, сверхсшитая сетка обладает уникальной

способностью к большим деформациям при механическом воздействии и при сорбции

растворителей. С другой стороны, при удалении растворителей подвижная сверхсшитая

сетка уменьшается в объеме до определенного предела, когда фиксируется аномально

большой свободный объем. Кроме того, структурные перестройки циклов с жесткими

14

фрагментами неизбежно сопровождаются образованием огромных внутренних напряжений, которые зафиксированы в полимерной структуре, наряду с аномально большими межмолекулярными пустотами (элементами свободного объема). В результате такая полимерная сетка (сверхсшитый полимер) обладает уникальными свойствами -микропористью (размер пор несколько нанометров), характеризуемой огромными значениями внутренней удельной поверхности (до 2000 м2/г)37 и способностью быстро поглощать значительные количества органических растворителей или газов любого типа, как совместимых (бензол, дихлорэтан и др.), так и термодинамически несовместимых с матрицей полистирольного типа (спирты, эфиры и др.).

Рисунок 3. Объемная модель участка сверхсшитой полистирольной сетки со степенью

сшивания 100%.

На основе сверхсшитых полистирольных матриц синтезированы ионообменные смолы,38,39 которые по величине обменной емкости уступают обычным ионитам, но по ряду свойств превосходят их: гранулы сверхсшитых ионитов отличаются повышенной осмотической, механической и химической стойкостью, термической стабильностью, постоянством объема в растворах электролитов с различной ионной силой и pH, устойчивостью к окислению и высокой селективности к некоторым ионам. Уникальные сверхсшитые материалы нашли применение в технологиях сорбции паров углеводородов

" 40-42 43 44

и органических растворителей,40 42 извлечения ионов металлов,поглощения полярных

и неполярных органических соединений из водных сред,45-50 удаления горечи из соков,51

осветления сахарных сиропов. 52 В настоящее время сверхсшитые гранулированные

15

полимеры нашли применение в биомедицине в качестве гемосорбентов для экстракорпоральной детоксикации крови, плазмы и других биологических жидкостей.53-57 Великолепны результаты применения данных полимеров в качестве сорбентов для твердофазной экстракции и концентрирования аналитов из различных сред.58'59

Сверхсшитые полистирольные сорбенты коммерчески доступны, промышленно производятся под торговой маркой Hypersol-Macronet компанией Purolite International Ltd (Великобритания), а также под торговыми марками Purosep (Purolite International Ltd, Великобритания), Isolute ENV+ (International Sorbent Technology Ltd, Великобритания), LiChrolut EN (Merck Millipore Corporation, Германия), HySphere (Spark Holland, Голландия), HR-P (Macherey Nagel GmbH & Co, Германия) для твердофазной экстракции.60

Следует отметить, что структура гранул сверхсшитых сорбентов и ионитов в зависимости от условий получения полимерной сетки может быть как микропористой, так и бипористой. В последнем случае в матрице полимера наряду с микропорами (d = 1.5-3 нм) содержатся крупные транспортные поры порядка 80-100 нм.

В 2007 году коллективом Ли был предложен способ получения сверхсшитых сорбентов полистирольного типа в виде волокон, которые показали высокую сорбционную емкость по отношению к парам органических растворителей.61

Микропористая матрица сверхсшитых полистиролов идеально подходит для создания наноразмерных композитов, которые будут подробно рассмотрены в Главе 3.

2.2. Железооксидные сорбенты. 2.2.1. Разновидности оксидов железа.

На сегодняшний день известно 16 соединений (табл. 1), которые в литературе называются оксидами железа, в них входят оксиды: FeO, Fe3O4, 4 полиморфные модификации Fe2O3; гидроксиды: Fe(OH)2, Fe(OH)3, Fe5HO8-4H2O, FeшFeп-гидроксиды с различным типом межслоевого аниона; и оксигидроксиды железа: 5 кристаллических модификаций оксигидроксида железа (III), а также сульфатсодержащий оксигидроксид железа (III). Железо в оксидах содержится главным образом в трехвалентном состоянии. Все соединения помимо ферригидрита и швертманнита кристаллические, причем стабильны из 16 только два: гематит a-Fe2O3 и гетит a-FeOOH.62

Таблица 1. Оксиды железа.

Формула Природный минерал Магнитное состояние; т. Кюри (Нееля), К

ОКСИДЫ FeO вюстит антиферромагнетик; 203-211

a-Fe2O3 гематит слабый ферромагнетик; 956/ антиферромагнетик; 260*

ß-Fe2O3 синтезирован в лабораторных условиях антиферромагнетик; 11963

Y-Fe2O3 маггемит ферримагнетик; 820-986

s-Fe2O3 синтезирован в лабораторных условиях антиферромагнетик; 1026

Fe3O4 (FeO*Fe2O3) магнетит ферримагнетик; 850; 120**

ГИДРОКСИДЫ Fe(OH)2 не существует как минерал антиферромагнетик; 34

Fe(OH)3 берналит слабый ферромагнетик; 427

FexmFeyn(OH)3x+2y-z(A-)z; A- = Cl-, ClO4-, CO32-, SO42- зеленая ржавчина (green rust)

ОКСИГИДРОКСИДЫ a-FeOOH гетит антиферромагнетик; 400

P-FeOOH акагенеит антиферромагнетик; 290

Y-FeOOH лепидокрокит антиферромагнетик; 77

5'-FeOOH фероксигит ферримагнетик; 455

5-FeOOH синтетический фероксигит ферримагнетик; 440-460

FeOOH высокого давления синтезирован в лабораторных условиях антиферромагнетик; 470

Fe2Оз•3FеООН*3Н2О ферригидрит**** (аморфный оксигидроксид железа; HFO) сперомагнетик; 350

Fei6Oi6(OH)y(SO4)z*nH2O швертманнит антиферромагнетик; 70-8064

* т. Морина (температура перехода кристалла из слабоферромагнитного в антиферромагнитное состояние);65

** т. Вервея (температура фазового перехода магнетита);66

*** существует слишком большое многообразие оксидов железа, описываемых термином green rust, подробнее о них можно узнать в следующих литературных источниках.62,67,68

**** две наиболее известные формы ферригидрита (2-линейчатый и 6-линейчатый) отличаются по количеству линий в картинах рентгеновской дифракции. Размер кристаллитов для первой модификации составляет 2-4 нм, для второй - 5-6 нм.69

Размер частиц, пористость и, соответственно, площадь поверхности оксидов

железа сильно зависят от условий получения и роста кристаллитов. Быстрая скорость

роста при низкой температуре приводит к образованию кристаллитов с невысокой

площадью поверхности, до нескольких сотен м2/г, однако при более высокой температуре

и медленной скорости формирования получаются материалы, площадь поверхности

которых в несколько раз выше. Например, в естественных условиях эти два граничащих

способа соответствуют процессу роста минералов в почве и при гидротермальных

условиях. Синтетические методы получения оксидов железа предоставляют возможность

варьировать температуру и скорость роста кристаллитов, и тем самым получать

сорбционные материалы с большей площадью поверхности. Естественно, что наиболее

развитой поверхностью и большей величиной сорбции обладают наночастицы оксидов

70

железа.

Методы синтеза железосодержащих оксидов можно разделить на две группы по механизмам их формирования. Первый вариант получения заключается в прямом осаждении оксидов из растворов солей железа (II) и (III), а второй - в превращении одних оксидов железа в другие при участии внутренних перестроек в структуре либо твердого предшественника, либо растворенного. 71,72

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Лубенцова Ксения Игоревна, 2016 год

6. Список литературы.

1. Staudinger H., Heuer W., Über hochpolymere Verbindungen, 94. Mitt.: Über ein unlösliches polystyrol, Ber. Deutsch. Chem. Ges., 1934, 67, 1164-1172.

2. Солдатов В. С., Бычкова В. А., Ионообменные равновесия в многокомпонентных системах, Наука и техника, Минск, 1988, 360 с.

3. Dorfner K. (Ed.), Ion exchange; Walter de Gruyter: Berlin and New York, 1991.

4. D'Alelio G.F., US Pat. 2366007 A, 1944; Chem. Abstr, 1945, 39 (19), 4418.

5. McBurney C. H., US Pat. 2591573, 1952.

6. Seidl J., Malinsky J., Dusek K., Heitz W., Macroporöse styrol-divinylbenzol-kopolymere und ihre Verwendung in der Chromatographie und zur darstellung von ionenaustauschern, Adv. Polym. Sci., 1967, 5 (2), 111-213.

7. Мосева Л.И., Крылова М.П., Сакодынский К.И., Пористые полимеры в газовой хроматографии. Газохроматографические свойства сополимеров стирола и дивинилбензола, в сб. Газовая хроматография, НИИТЭХИМ, Москва, 1967, 7, 61-70.

8. Сакодынский К.И., Панина Л.И., Полимерные сорбенты в газохроматографическом анализе, Журн. аналит. химии, 1972, 27 (5), 1024-1034.

9. Сакодынский К. И., Панина Л.И., Полимерные сорбенты для молекулярной хроматографии, Наука, Москва, 1977, 168 с.

10. Sigfried D.L., Manson J.A., Sperling L.H., Viscoelastic behavior and phase domain formation in Millar interpenetrating polymer networks of polystyrene, J. Polym. Sci., PartB: Polym. Phys, 1978, 16, 583-597.

11. Ергожин Е.Е., Макропористые ионообменные полимеры, в сб. Мономеры и полимеры, Наука, Алма-Ата, 1969, 23, 53-79.

12. Ергожин Е. Е., Высокопроницаемые иониты, Наука, Алма-Ата, 1979, 304 с.

13. Иониты в химической технологии, под ред. Никольского Б. П., Романкова П. Г., Химия, Ленинград, 1982. 416 с.

14. Ергожин Е. Е., Менлигазиев Е. Ж., Полифункциональные ионообменники, Наука, Алма-Ата, 1986, 303 с.

15. Kunin R., Amber hi-lites: fifty years of ion-exchange technology, Tall Oaks Pub., Littleton, 1996, 660 p.

16. Abrams I.M., Millar J.R., A history of the origin and development of macroporous ionexchange resins, React. Funct. Polym., 1997, 35, 7-22.

17. Yokoyama Y, Watanabe M, Horikoshi S, Sato H., Sulfoacylated macro-porous polystyrene-divinylbenzene low-capacity cation exchanger selective for amino acids, Anal. Sci., 2002, 18 (1), 59-63.

18. Pirogov A.V., Chernova M.V., Nemtseva D.S., Shpigun O.A., Sulfonated and sulfoacylated poly(styrene-divinylbenzene) copolymers as packing materials for cation chromatography, Anal. Bioanal. Chem., 2003, 376 (5), 745-752.

19. León-González M.E., Pérez-Arribas L.V., Chemically modified polymeric sorbents for sample preconcentration, 2000, J. Chromatogr. A, 902, 3-16.

20. Светлов А.К., Тавобилов М.Ф., Лазарченко В.Д. Некоторые закономерности сульфирования пористых сополимеров стирола серной кислотой, в кн. Химия и химическая технология, Кузбасс. политехн. ин-т, Кемерово, 1972, 52, 147-153.

21. Maxim S., Poinescu I. G., Dragan S., Dima M., Syntheses of anion exchangers based on macroporous ternary copolymers, Rev. Roum. Chim., 1972, 17 (8), 1447-1456.

22. Shea K.J., Thompson E.A., Pandey S. D., Beauchamp P.S., Template synthesis of macromolecules. Synthesis and chemistry of functionalized macroporous polydivinylbenzene, J. Am. Chem. Soc., 1980, 102, 3149-3155.

23. Fritz J.S., Chang R.C., Macroporous resins for sorption and chromatographic separation of gases, Anal. Chem., 1974, 46 (7), 938-940.

24. Smith J.R.L., Tameesh A.H.H., Waddington D.J., Porous polyaromatic beads: I. The preparation, characterization and use in gas chromatography of chemically modified porous polyaromatic beads, J. Chromatogr., 1978, 148 (2), 353-363.

25. Детерман Г., Гелевая хроматография, Мир, Москва, 1970, 248 с.

26. Junk G.A., Synthetic polymers for accumulating organic compounds from water, Adv. Chem. Ser, 1987, 214, 201-246.

27. Li A., Zhang Q., Zhang G., Chen J., Fei Z., Liu F., Adsorption of phenolic compounds from aqueous solutions by a water-compatible hypercrosslinked polymeric adsorbent, Chemosphere, 2002, 47, 981-989.

28. Zhang W.-m., Chen J.-l., Pan B.-c., Zhang Q.-x., Competitive and cooperative adsorption behaviors of phenol and aniline onto nonpolar macroreticular adsorbents, J. Environ. Sci., 2005, 17 (4), 529-534.

29. Grandi F., Bolasco P., Palladino G., Sereni L., Caiazzo M., Atti M., Ghezzi P.M., Adsorption in extracorporeal blood purification: how to enhance solutes removal beyond diffusion and convection, in Hemodialysis, Ed. Suzuki H., InTech, Rijeka, 2013, 19, 381-408.

30. Yu Y.T., Adsorbents in blood purification: From lab search to clinical therapy, Chin. Sci. Bull., 2013, 58 (35), 4357-4361.

31. Xu Z, Zhang Q, Fang H.H.P., Applications of porous resin sorbents in industrial wastewater treatment and resource recovery, Environ. Sci. Technol., 2003, 33 (4).

32. Даванков В.А., Рогозин С.В., Цюрупа М.П. Патент СССР 299165, 1969.

33. Davankov V.A., Rogozhin S.V., Tsyurupa M.P. Macronet isoporous gels through crosslinking of dissolved polystyrene, J. Polym. Sci. Symposium, 1974, 47, 95-101.

34. Davankov V.A., Tsyurupa M.P., Rogozhin S.V., On factors determining the swelling ability of cross-linked polymers, Angew. Makromol. Chem., 1976, 53, 19-27.

35. Tsyrupa M.P., Lalaev V.V., Davankov V.A., Synthesis and some physico-chemical properties of macronet isoporous styrene polymers with cross-bridges of biphenylmethane type, Acta Polym, 1984, 35, 451-455.

36. Tsyurupa M P., Blinnikova Z.K., Borisov Y.A., Ilyin M.M., Klimova T.P., Mitsen K.V., Davankov V.A., Physicochemical and adsorption properties of hypercross-linked polystyrene with ultimate cross-linking density, J. Sep. Sci., 2014, 37 (7), 803-810.

37. Davankov V.A., Tsyurupa M.P., Hypercrosslinked polymeric networks and adsorbing materials. Synthesis, structure, properties, and application, Elsevier: Amsterdam, 2011, 56, 670 pp.

38. Hypersol-Macronet™ Sorbent Resins, Purolite Technical Bulletin, The Purolite Company, UK, 1999, 12 p.

39. Dale J.A., Nikitin N.V., Moore R., Opperman D., Crooks G., Naden D., Belsten E., Jenkins P., Macronet, the birth and development of a technology, in Ion exchange at the millennium, Ed. Greig J.A., Imperial College Press, London, 2000, 261-268.

40. Rozenberg G.I., Shabaeva A.S., Moryakov V.S., Musin T.G., Tsyurupa M.P., Davankov V.A., Sorption properties of hypercrosslinked polystyrene sorbents, React. Polym., 1983, 1 (1), 175-182.

41. Long C., Liu P., Li Y., Li A., Zhang Q., Characterization of hydrophobic hypercrosslinked polymer as an adsorbent for removal of chlorinated volatile organic compounds, Environ. Sci. Technol., 2011, 45, 4506-4512.

42. Прибылов А. А, Калинникова И. А., Шеховцова Л.Г., Даванков В. А., Цюрупа М.П., Адсорбция метана на различных адсорбентах и возможности его хранения в адсорбированном состоянии, Журн. Физ. Химии, 2012, 86 (5), 934-940.

43. Tai M.H., Saha B., Streat M., Characterisation and sorption performance of a Hypersol-Macronet polymer and an activated carbon, React. Funct. Polym., 1999, 41, 149-161.

44. Tsyurupa M.P., Tarabaeva O.G., Pastukhov A.V., Davankov V.A., Sorption of ions of heavy metals by neutral hypercrosslinked polystyrene, Int. J. Polymer. Mater., 2003, 52, 403414.

45. Кулемин В.В., Плавник Г.М., Карета В.И., Маслова Л. А., Цюрупа М.П., Даванков В.А., Исследование сорбции трибутилфосфата сверхсшитым полистирольным сорбентом «Стиросорб», Радиохимия, 1988, 30 (4), 488-495.

46. Tsyurupa M.P., Maslova L.A., Andreeva A.I., Mrachkovskaya T.A., Davankov V.A., Sorption of organic compounds from aqueous media by hypercrosslinked polystyrene sorbents 'Styrosorbs', React. Polym., 1995, 25, 69-78.

47. Streat M., Sweetland L.A., Physical and adsorptive properties of Hypersol-Macronet polymers, React. Funct. Polym., 1997, 35, 99-109.

48. Streat M., Sweetland L.A., Horner D.J., Removal of pesticides from water using hypercrosslinked polymeric phase: Part 3 - Mini-column studies and the effect of fulvic and humic substances, Trans. IChemE, PartB, 1998, 76, 135-141.

49. Huang J., Deng R., Huang K., Equilibria and kinetics of phenol adsorption on a toluene-modified hyper-cross-linked poly(styrene-co-divinylbenzene) resin, Chem. Eng. J., 2011, 171, 951-957.

50. Stefan D.S., Pincovsch I., Adsorption of phenol and its chlorinated derivatives from waste waters using hypercrosslinked polymers, Rev. Chim., 2013, 64 (12), 1381-1384.

51. Norman S.I., Stringfield R.T, Gopsill C.C., US Pat. 4965083, 1990.

52. Stringfield R.T., Goltz H.R., Norman S.I., Bharwada U.J., LaBrie R.L., US Pat. 4950332, 1990.

53. Даванков В.А., Цюрупа М.П., Павлова Л.А., Тур Д.Р., Патент РФ 2089283, 1997

54. Davankov V, Pavlova L, Tsyurupa M, Brady J, Balsamo M, Yousha E., Polymeric adsorbent for removing toxic proteins from blood of patients with kidney failure, J. Chromatogr. B Biomed. Sci. Appl, 2000, 739 (1), 73-80.

55. Анисимова Н.Ю., Должикова Ю.И., Даванков В.А., Пастухов А.В., Миляева С.И., Сенатов Ф.С., Киселевский М.В., Перспективы применения бипористых сорбентов на основе сверхсшитых полимеров стирола в профилактике и терапии системных гнойно-септических осложнений, Российские нанотехнологии, 2012, 7 (5-6), 119-125.

56. Анисимова Н.Ю., Должикова Ю.И., Даванков В.А., Пастухов А.В., Миляева С.И., Сенатов Ф.С., Киселевский М.В., Гемосовместимость наносорбентов на основе сверхсшитых полимеров стирола серии стиросорб, Российский биотерапевтический журнал, 2012, 11 (1), 23-27.

57. Даванков В.А., Анисимова Н.Ю., Киселевский М.В., Будник М.И., Патент РФ 2448897, 2012.

58. Сычев К.С., Применение сверхсшитого полистирола в высокоэффективной жидкостной хроматографии и твердофазной экстракции: автореферат дис. канд. хим. Наук, Ин-т физ. химии РАН, Москва, 2004, 23 с.

59. Проскурина Н.А., Даванков В.А., Ильин М.М., Ильин М.М. (мл.), Сычев К.С., Определение полиядерных ароматических углеводородов в жиросодержащих продуктах питания с использованием селективной твердофазной экстракции, Сорбц. хромат. процессы, 2009, 9 (2), 167-176.

60. Davankov V., Tsyurupa M., Ilyin M., Pavlova L., Hypercross-linked polystyrene and its potentials for liquid chromatography: a mini-review, J. Chromatogr. A, 2002, 965, 65-73.

61. Guang L.D., Li Z.Y., Hypercrosslinked sorbents and their adsorption properties, Bull. Chem. Soc. Ethiop, 2007, 21 (3), 397-404.

62. Cornell R.M., Schwertmann U., The iron oxides: structure, properties, reactions, occurrence and uses; Wiley VCH: Weinheim, 2003, 703 p.

63. Ikeda Y., Takano M., Bando Y., Formation mechanism of needle-like a-Fe203 particles grown along the c axis and characterization of precursorily formed ß-Fe203, Bull. Inst. Chem. Res., 1986, 64 (4), 249-258.

64. Bigham J.M., Carlson L., Murad E., Schwertmannite, a new iron oxyhydroxysulphate from Pyhasalmi, Finland, and other localities, Mineral. Mag., 1994, 58, 641-648.

65. Morin F.J., Magnetic susceptibility of aFe2Û3 and aFe2Û3 with added titanium, Phys. Rev. Lett, 1950, 78, 819-820.

66. Verwey E.J.W., Electronic conduction of magnetite (Fe3Û4) and its transition point at low temperatures, Nature, 1939, 144, 327-328.

67. Водяницкий Ю.Н., Соединения железа и их роль в охране почв, ГНУ Почвенный институт им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии, Москва, 2010, 155 с.

68. Mills S.J., Christy A G., Génin J.-M.R., Kameda T., Colombo F., Nomenclature of the hydrotalcite supergroup: natural layered double hydroxides, Mineral. Mag., 2012, 76 (5), 12891336.

69. Michel F.M., Ehm L., Antao S.M., Lee P.L., Chupas P.J., Liu G., Strongin D.R., Schoonen M.A.A, Phillips B.L., Parise J. B., The structure of ferrihydrite, a nanocrystalline material, Science, 2007, 316 (5832), 1726-1729.

70. Li L., Fan M.H., Brown R.C., Van Leeuwen J.H., Wang J.J., Wang W.H., Song Y.H., Zhang P.Y., Synthesis, properties, and environmental applications of nanoscale iron-based materials: a review, Crit. Rev. Env. Sci. Technol., 2006, 36, 405-431

71. Schwertmann U., Cornell. R.M., Iron oxides in the laboratory: preparation and characterization; Wiley-VCH, N.Y., 2000, 188 p.

72. Фролова С.И, Козлова Г.А., Ходяшев Н.Б., Очистка техногенных сточных вод оксигидратами железа, Вестник Пермского университета. Сер. Хим., 2011, 2, 60-88.

73. Амфлетт Ч., Неорганические иониты, Мир, Москва, 1966, 188 с.

74. Егоров Ю.В., Статика сорбции микрокомпонентов оксигидратами, Атомиздат, Москва, 1975, 217 с.

75. Dzombak D.A., Morel F.M.M., Surface complexation modeling. Hydrous ferric oxide, J. Wiley Wiley-Interscience, N.Y., 1990, 416 p.

76. Jambor J.L., Dutrizac J.E., Occurrence and constitution of natural and synthetic ferrihydrite, a widespread iron oxyhydroxide, Chem. Rev., 1998, 98, 2549-2585.

77. Ding M., De Jong B.H.W.S., Roosendaal S.J., Vredenberg A., XPS studies on the electronic structure of bonding between solid and solutes: Adsorption of arsenate, chromate, phosphate, Pb2+, and Zn2+ ions on amorphous black ferric oxyhydroxide, Geochim. et Cosmochim. Acta, 2000, 64 (7), 1209-1219.

78. Hingston F.J., Atkinson R.J., Posner A.M., Quirk J.P., Specific adsorption of anions, Nature, 1967, 215 (5109), 1459-1461.

79. Paterson R., Rahman H., The ion exchange properties of crystalline inorganic oxide-hydroxides. Part III: The ion exchange properties of a-FeOOH, J. Colloid Interface Sci., 1984, 98 (2), 494-499.

80. Печенюк С.И., Сорбция анионов на оксигидроксидах металлов (обзор), Сорбц. хромат. процессы, 2008, 8 (3), 380-429.

81. Parfitt R.L., Anion adsorption by soils and soil materials, Adv. Agron., 1978, 30, l-50.

82. Willett I.R., Chartres C.J., Nguyen T.T., Migration of phosphate into aggregated particles of ferrihydrite, J. Soil Sci, 1988, 39, 275-282

83. Fuller C.C., Davis J.A., Waychunas G.A., Surface chemistry of ferrihydrite: Part 2. Kinetics of arsenate adsorption and coprecipitation, Geochim. Cosmochim. Acta, 1993, 51, 227l-2282.

84. Dixit S., Hering J.G., Comparison of arsenic (V) and arsenic (III) sorption onto iron oxide minerals: implications for arsenic mobility, Environ. Sci. Technol., 2003, 37, 4182-4189.

85. Giménez J., Martinez M., De Pablo J., Rovira M., Duro L., Arsenic sorption onto natural hematite, magnetite, and goethite, J. Hazard. Mater., 2007, 141, 575-580.

86. Печенюк С.И., Будникова Н. А., Адсорбция карбонат-ионов оксигидроксидами железа (III) и алюминия, Вестник ЮУрГУ, Сер. Математика, физика, химия, 2006, 7, 233-238.

87. Strauss R., Brummer G.W., Barrow N.J., Effects of crystallinity of goethite. II. Rates of sorption and desorption of phosphate, Eur. J. Soil Sci., 1997, 48, 101-114.

88. Schwertmann U., Some properties of soil and synthetic iron oxides, in Iron in soils and clay minerals, Eds. Stucki J.W., Goodman B.A., Schwertmann U., Reidel Publ. Co., Dordrecht, NATO ASI Series, 1988, 217, 203-250.

89. Barrow N.J., Testing a mechanistic model. I. The effects of time and temperature on the reaction of fluoride and molybdate with a soil, J. Soil Sci., 1986, 37, 267-275.

90. Willett I.R., Chartres C.J., Nguyen T.T., Migration of phosphate into aggregated particles of ferrihydrate, J. Soil Sci., 1988, 39, 275-282.

91. Lang F., Kaupenjohann M., Immobilisation of molybdate by iron oxides: effects of organic coatings, Geoderma, 2003, 113, 31-46.

92. Mikutta C., Lang F., Kaupenjohann M., Citrate impairs the micropore diffusion of phosphate into pure and C-coated goethite, Geochim. Cosmochim. Acta, 2006, 70, 595-607.

93. Auffan M., Rose J., Proux O., Borschneck D., Masion A., Chaurand P., Hazemann J.-L., Chaneac C., Jolivet J.-P., Wiesner M.R., Van Geen A., Bottero J.-Y., Enhanced adsorption of arsenic onto maghemites nanoparticles: As(III) as a probe of the surface structure and heterogeneity, Langmuir, 2008, 24, 3215-3222.

94. Fischer L., Brummer G.W., Barrow N.J., Observations and modelling of the reactions of 10 metals with goethite: adsorption and diffusion processes, Eur. J. Soil Sci., 2007, 58, 13041315.

95. Печенюк С.И., Закономерности сорбции анионов аморфными оксигидроксидами (обзор), Вестник ЮУрГУ, Сер. Химия, 2013, 5 (2), 26-54.

96. Bruemmer G.W., Gerth J., Tiller K.G., Reaction kinetics of the adsorption and desorption of nickel, zinc and cadmium by goethite. I. Adsorption and diffusion of metals, Soil Sci., 1988, 39, 37-52.

97. McKenzie R.M., The adsorption of lead and other heavy metals on oxides of manganese and iron, Aust. J. Soil Res., 1980, 18, 61-73.

98. Forbes E.A., Posner A.M., Quirk J.P., The specific adsorption of divalent Cd, Co, Cu, Pb and Zn on goethite, J. Soil Sci., 1976, 27, 154-66.

99. Quirk J.P., Posner A.M., Trace element adsorption by soil minerals, in Trace element in soil-plant-animal systems, Eds. Nicholas D.J.D., Egan A.R., Academic Press, New York, 1975, 95-107.

100. Barrow N.J., The effects of time and temperature on the sorption of cadmium, zinc, cobalt and nickel by a soil, Aust. J. Soil Res., 1988, 36, 941-950.

101. Todorovic M., Milonjic S.K., Comor J.J., Gal I.J., Adsorption of radioactive ions 137Cs+, 85Sr2+ and 60Co2+ on natural magnetite and hematite, Sep. Sci. Technol, 1992, 27 (5), 671-679.

102. Clausen L., Fabricius I.L., Atrazine, isoproturon, mecoprop, 2,4-D, and bentazone adsorption onto iron oxides, J. Environ. Qual., 2001, 30 (3), 858-869.

103. Zhou Q., Maurice P.A., Cabaniss S.E., Size fractionation upon adsorption of fulvic acid on goethite: Equilibrium and kinetic studies, Geochim. Cosmochim. Acta, 2001, 65 (5), 803-812.

104. Shareef A., Angove M.J., Wells J.D., Johnson B.B., Sorption of bisphenol A, 17a-ethynylestradiol and estrone to mineral surfaces, J. Colloid Interface Sci., 2006, 297, 62-69.

105. Чвалун С.Н., Полимерные нанокомпозиты, Природа. Наука, 2000, 7, 22-30.

106. Справочник по композиционным материалам, под ред. Дж. Любина, кн. 1, Машиностроение, Москва, 1988, 584 с.

107. Мир материалов и технологий. Полимерные нанокомпозиты, под ред. Май Ю-В., Ю Ж.-Ж., Техносфера, Москва, 2011, 688 с.

108. Yuan Q., Misra R.D.K., Polymer nanocomposites: current understanding and issues, Mater. Sci. Technol., 2006, 22 (7), 742-755.

109. Белоцерковский Г.М., Ивахнюк Г.К., Федоров Н.Ф., Бабкин О.Э., Основные принципы получения композиционных сорбционно-активных материалов, Журн. прикл. химии, 1993, 66 (2), 283-287.

110. Ивахнюк Г.К., Бабкин О.Э., Белоцерковский Г.М., Федоров Н.Ф., Классификация технологий композиционных сорбционно-активных материалов и эксплуатационные особенности их физических форм, Журн. прикл. химии, 1993, 66 (2), 462-464.

111. Chanda M., O'Driscoll K.F., Rempel G.L., Removal of organic compounds by ligand sorption on polymer-anchored ferric ion, React. Polym., 1983, 1, 183-196.

112. Chanda M., O'Driscoll K.F., Rempel G.L., Ligand exchange sorption of arsenate and arsenite anions by chelating resins in ferric ion form. I. Weak-base chelating resin Dow XFS-4195, React. Polym, 1988, 7, 251-261.

113. Suzdalev I.P., Imshennik V.K., Novichikhin S.V., Mössbauer absorption method of gas analysis, Nucl. Instrum. Methods, Phys. Res. B, 1993, 76, 421-427.

114. Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Патент РФ 2082496, 1997.

115. SenGupta A.K., DeMarco M., Greenleaf J., A new polymeric-inorganic hybrid sorbent for selective arsenic removal, in Proceedings of IEX2000: Ion exchange at the millennium, Ed. Greig J.A., Imperial College Press, London, 2000, 142-149.

116. DeMarco M.J., SenGupta A.K, Greenleaf J.E, Arsenic removal using a polymeric/inorganic hybrid sorbent, Water Res., 2003, 37, 164-176.

117. Cumbal L., Greenleaf J., Leun D., SenGupta A.K, Polymer supported inorganic nanoparticles: characterization and environmental applications, React. Funct. Polym., 2003, 54, 167-180.

118. Cumbal L., SenGupta A.K., Arsenic removal using polymer-supported hydrated iron (III) oxide nanoparticles: Role of Donnan membrane effect, Environ. Sci. Technol., 2005, 39, 65086515.

119. Blaney L.M., Cinar S., SenGupta A.K., Hybrid anion exchanger for trace phosphate removal from water and wastewater, Water Res., 2007, 41, 1603- 1613.

120. SenGupta A.K, Cumbal L., US Pat. 20050156136, 2006.

121. Sylvester P., Westerhoff P., Möller T., Badruzzaman M., Boyd O., A hybrid sorbent utilizing nanoparticles of hydrous iron oxide for arsenic removal from drinking water, Environ. Eng. Sci., 2007, 24, 104-112.

122. Zhang Q., Pan B., Zhang W., Pan B., Zhang Q., Ren H., Arsenate removal from aqueous media by nanosized hydrated ferric oxide (HFO)-loaded polymeric sorbents: Effect of HFO loadings, Ind. Eng. Chem. Res., 2008, 47 (11), 3957-3962.

123. Zhang Q.J., Pan B.C., Chen X.Q., Zhang W.M., Pan B.J., Zhang Q.X., Lv L., Zhao X.S., Preparation of polymer-supported hydrated ferric oxide based on Donnan membrane effect and its application for arsenic removal, Sci. China, Ser. B, 2008, 51 (4), 379-385.

124. Vatutsina O.M., Soldatov V.S., Sokolova V.I., Johann J., Bissen M., Weissenbacher A., A new hybrid (polymer/inorganic) fibrous sorbent for arsenic removal from drinking water, React. Funct. Polym., 2007, 67, 184-201.

125. Zouboulis A.I., Katsoyiannis I.A., Arsenic removal using iron oxide loaded alginate beads, Ind. Eng. Chem. Res., 2002, 41, 6149-6155.

126. Drever J. I., The geochemistry of natural water, Prentice-Hall: Englewood Cliffs, NJ, 1988, 480 p.

127. Leun D., Sengupta A.K., Preparation and characterization of magnetically active polymeric particles (MAPPs) for complex environmental separations, Environ. Sci. Technol., 2000, 34, 3276-3282.

128. Takafuji M., Ide S., Ihara H., Xu Z., Preparation of poly(1-vinylimidazole)-grafted magnetic nanoparticles and their application for removal of metal ions, Chem. Mater., 2004, 16, 1977-1983.

129. Safarik I., Sabatkova Z., Tokar O., Safarikova M., Magnetic cation exchange isolation of lysozyme from native hen egg white, Food Technol. Biotechnol., 2007, 45 (4), 355-359.

130. Safarik I., Horska K., Martinez L.M., Safarikova M., Large scale magnetic separation of Solanum tuberosum tuber lectin from potato starch waste water, in 8th International Conference on the Scientific and Clinical Applications of Magnetic Carriers, Eds. Hafeli U., Schutt W., Zborowski M., American Institute of Physics Conference Proceedings, Rostock, 2010, 146-151.

131. Komarek K., Safarikova M., Hubka T., Safarik I., Kandelova M., Kujalova H., Extraction of alkylphenols and nonylphenol mono- and diethoxylates from water using magnetically modified adsorbents, Chromatographia, 2009, 69, 133-137.

132. Tsyurupa M.P., Blinnikova Z.K., Proskurina N.A., Pastukhov A.V., Pavlova L.A., Davankov V.A., Hypercrosslinked polystyrene: The first nanoporous polymeric material, Rossiiskie nanotekhnologii, 2009, 4 (9), 665-675.

133. Пастухов А.В., Даванков В.А., Волков В.В., Дембо К.А., Зубавичус Я.В., Корлюков А.А., Филатова А.Г., Магнитные нанокомпозиты на основе сверхсшитых полистиролов, Изв. РАН, Сер. Физ, 2009, 73 (4), 496-498.

134. Senkal B.F., Bildik F., Yavuz E., Sarac A., Preparation of poly(glycidyl methacrylate) grafted sulfonamide based polystyrene resin with tertiary amine for the removal of dye from water, React. Funct. Polym., 2007, 67, 1471-1477.

135. Duranoglu D., Kaya i.G.B., Beker U., §enkal B.F., Synthesis and adsorption properties of polymeric and polymer-based hybrid adsorbent for hexavalent chromium removal, Chem. Eng. J., 2012, 24 (l), 104-112.

136. Магеррамов А.М., Азизов А.А., Сулейман М.А., Ахмедов В.М., Алосманов Р.М., Буният-Заде И.А., Международный патент 2012174616., 2012.

137. Bosch X., Cadmium cuts two ways: The heavy metal mutates DNA, and then prevents cells from repairing the damage, Science, 2003, 609, 1-11.

138. Zhang Q., Du Q., Hua M., Jiao T., Gao F., Pan B., Sorption enhancement of lead ions from water by surface charged polystyrene-supported nano-zirconium oxide composites, Environ. Sci. Technol.., 2013, 47, 6536-6544.

139. Trivedi P., Axe L., Ni and Zn sorption to amorphous versus crystalline iron oxides: Macroscopic studies, J. Colloid Interface Sci., 2001, 244 (2), 221-229.

140. Trivedi P., Axe L., Tyson T.A., XAS studies of Ni and Zn sorbed to hydrous manganese oxide, Environ. Sci. Technol, 2001, 35 (22), 4515-4521.

141. Kennedy C., Smith D.S., Warren L.A., Surface chemistry and relative Ni sorptive capacities of synthetic hydrous Mn oxyhydroxides under variable wetting and drying regimes, Geochim. Cosmochim. Acta, 2004, 68 (3), 443-454.

142. Guan X.H., Wang J., Chusuei C.C., Removal of arsenic from water using granular ferric hydroxide: Macroscopic and microscopic studies, J. Hazard. Mater., 2008, 156 (1-3), 178-185.

143. Sperlich A., Schimmelpfennig S., Baumgarten B., Genz A., Amy G., Worch E., Jekel M., Predicting anion breakthrough in granular ferric hydroxide (GFH) adsorption filters, Water Res., 2008,42 (8-9), 2073-2082.

144. Bagla P, Kaiser J., India's spreading health crisis draws global arsenic experts, Science, 1996, 274, 174-175.

145. Flanagan S.V, Johnston R.B., Zheng Y., Arsenic in tube well water in Bangladesh: health and economic impacts and implications for arsenic mitigation, Bull. World Health Organ., 2012, 90, 839-846.

146. Mohan D., Pittman Jr. C.U., .Arsenic removal from water/wastewater using adsorbents -A critical review, J. Hazard. Mater., 2007, 142, 1-53.

147. Mueller D.K., Helsel D.R., Nutrients in the nation's waters—Too much of a Good thing? U.S. Geological Survey Circular, 1996, 1136, 1-24.

148. Martin B.D., Parsons S.A., Jefferson B., Removal and recovery of phosphate from municipal wastewaters using a polymeric anion exchanger bound with hydrated ferric oxide nanoparticles, Water Sci. Technol, 2009, 60, 2637-2645.

149. Nur T., Johir M.A.H., Loganathan P., Nguyen T., Vigneswaran S., Kandasamy J., Phosphate removal from water using an iron oxide impregnated strong base anion exchange resin, J. Ind. Eng. Chem, 2014, 20, 1301-1307.

150. Воробьев Ю.Л., Акимов В. А., Соколов Ю.И., Предупреждение и ликвидация аварийных разливов нефти и нефтепродуктов, Ин-октаво, Москва, 2005, 368 с.

151. Владимиров В.А., Разливы нефти: причины, масштабы, последствия, Стратегия гражданской защиты: проблемы и исследования, 2014, 1 (4), 217-229.

152. Тишин А.М., Сидоров С.Н., Спичкин Ю.И., Патент РФ 2241537 C1, 2004.

153. Safarik I., Safarikova M., Magnetic techniques for the isolation and purification of proteins and peptides, BioMagn. Res. Technol., 2004, 2, 7.

154. Лопаткин Н.А., Лопухин Ю.М., Эфферентные методы в медицине (теоретические и клинические аспекты экстракорпоральных методов лечения), Медицина, Москва, 1989, 352 с.

155. Лопухин Ю.М., Эфферентная терапия. К выходу первого номера журнала, Эфферентная терапия, 1995, 1 (1), 5-7.

156. Анисимова Н.Ю., Сенатов Ф.С., Миляева С.И., Киселевский М.В., Исследование сорбционных свойств ферримагнитных наночастиц, Фундаментальные исследования, 2011, 11 (2), 263-265.

157. Block G.A., Hulbert-Shearon T.E., Levin N.W., Port F.K., Association of serum phosphorus and calcium x phosphate product with mortality risk in chronic hemodialysis patients: A national study, Am. J. Kidney Dis., 1998, 31, 607-617.

158. Kuhlmann M.K., Practical approaches to management of hyperphosphatemia: Can we improve the current situation?, Blood. Purif, 2007, 25, 120-124.

159. Alfrey A.C., Legendre G.R., Kaehny W.D., The dialysis encephalopathy syndrome. Possible aluminum intoxication, N. Engl. J. Med., 1976, 294, 184-188.

160. Амбюль М., Жессье-Виаль К., Хартманн К., Кауфмвнн Д., Кюстерс Э., Майер У., Мейер А., Секкат Н., Патент РФ 2447933 C2, 2007.

161. Пастухов А.В., Даванков В.А., Лубенцова К.И., Косандрович Е.Г., Солдатов В.С., Структура и свойства магнитных композитных сорбентов на основе сверхсшитых полистиролов, Журн. Физ. Химии, 2013, 87 (10), 1721-1727.

162. Pastukhov A.V., Davankov V.A., Volkov V.V., Amarantov S.V., Lubentsova K.I., Structure and sorption properties of hypercrosslinked polystyrenes and magnetic nanocomposite materials based on them, J. Polym. Res., 2014, 21 (406), 11 p.

163. Лубенцова К.И., Павлова Л.А., Пастухов А.В., Даванков В.А., Извлечение фосфатов полимерными сорбентами, содержащими ионы или оксигидроксиды железа(Ш), Сорбц. хромат. процессы, 2014, 14 (4), 591-600.

164. Лубенцова К.И., Пастухов А.В., Даванков В.А., Китаева Д.Х., Каранди И.В., Ильин М.М., Сорбция токсичных органических и неорганических соединений композитами с нанодисперсными оксидами железа в матрицах полистирольных сорбентов, Сорбц. хромат. процессы, 2015, 15 (3), 333-344.

165. Пастухов А.В., Никитин Н.В., Даванков В.А., Патент РФ 2527217 C1, 2012.

166. Бухнова Н.Е., Карнаухов А.П., Определение удельной поверхности твердых тел методом тепловой десорбции, Наука, Новосибирск, 1965, 41 с.

167. Spiteri C., Van Cappellen P., Regnier P., Surface complexation effects on phosphate adsorption to ferric iron oxyhydroxides along pH and salinity gradients in estuaries and coastal aquifers, Geochim. Cosmochim. Acta, 2008, 72, 3431-3445.

168. Manning B.A., Fendorf S., Bostick B., Suarez D.L., Arsenic(III) oxidation and arsenic(V) adsorption reactions on synthetic birnessite, Environ. Sci. Technol., 2001, 65, 976-981.

169. Извекова Т.В., Влияние органических соединений, содержащихся в природных водах, на качество питьевой воды (на примере г. Иванова): автореферат дис. канд. хим. наук, Ивановский госуд. химико-технологический ун-т, Иваново, 2003, 19 с.

170. Руководство по контролю качества питьевой воды. Т. 1. Рекомендации, Sun Fung, ВОЗ, Женева, 2004, 63 с.

171. Кузубова Л.И., Морозов C.B. Органические загрязнители питьевой воды: Аналит. Обзор, ГПНТБ СО РАН, НИОХ СО РАН, Новосибирск, 1993, 167 с.

172. Сафаров М.Г., Гербициды: 2,4-Д, Соросовский образовательный журнал, 2001, 7 (9), 57-62.

173. СанПиН 2.1.4.1074-01. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества, Минздрав России, Москва, 2002, 62 с.

174. Purolite FerrIX A33E, Technical data, ISO 9002; www.purolite.com.

175. Berndt T., Kumar R., Phosphatonins and the regulation of phosphate homeostasis, Ann. Rev. Physiol., 2007, 69, 341-359.

176. Green M.R., Sambrook J., Molecular cloning: A laboratory manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York, 2012, 2028 pp.

177. Теплая Г. А., Тяжелые металлы как фактор загрязнения окружающей среды (обзор литературы), Астраханский вестник экологического образования, 2013, 1 (23), 182-192.

178. Duffus J. H., "Heavy metals" - A meaningless term? (IUPAC Technical Report), Pure Appl. Chem., 2002, 74 (5), 793-807.

179. Химическая энциклопедия, в 5 т., Большая Российская энциклопедия, Москва, т.1, 1998, 623с., т.2, 1990, 671с., т.3, 1992, 639с., т.4, 1995, 639с., т.5, 1998, 783с.

180. Марченко З., Бальцежак М., Методы спектрофотометрии в УФ и видимой областях в неорганическом анализе: пер. с польск., Бином. Лаборатория знаний, Москва, 2007, 712 с.

181. ГОСТ 20255.2-89. Иониты. Методы определения динамической обменной емкости, Изд-во стандартов, Москва, 1989, 8 с.

182. Басова Е.М., Иванов В.М., Спектрофотометрическое определение орто-фосфат-ионов в пластовых водах для проведения индикаторных исследований, Вест. Моск. Унта, Сер. 2. Химия, 2012, 53 (3), 165-180.

183. ГОСТ 31866-2012. Вода питьевая. Определение содержания элементов методом инверсионной вольтамперометрии, Стандартинформ, Москва, 2012, 22 с.

184. ГОСТ 4388-72. Вода питьевая. Методы определения массовой концентрации меди, Изд-во стандартов, Москва, 1972, 8 с.

185. ПНД Ф 14.1:2:4.166-2000. Количественный химический анализ вод. Методика выполнения измерений массовой концентрации алюминия в пробах природных, очищенных сточных и питьевых вод фотометрическим методом с алюминоном, Госуд комитет РФ по охране окружающей среды, Москва, 2000, 20 с.

186. ГОСТ Р 52962-2008. Вода. Методы определения содержания хрома (VI) и общего хрома, Стандартинформ, Москва, 2008, 45 с.

Автор выражает искреннюю благодарность сотрудникам ИНЭОС РАН:

• сотрудникам Лаборатории микроанализа.

• д.х.н Корлюкову А.А. (Лаборатория рентгеноструктурных исследований) за помощь в получении и интерпретации данных РФА,

• к.х.н. Ильину М.М. (Лаборатория стереохимии сорбционных процессов) за помощь в проведении хроматографического анализа,

• к.х.н. Каранди И.В. и к.х.н. Китаевой Д.Х. (Группа специального органического синтеза) за помощь в проведении физико-химических анализов,

Автор выражает глубокую признательность:

• Абрамчуку С.С. за помощь в получении и интерпретации данных электронной микроскопии (Химфак МГУ);

• Максимову Ю.В. за помощь в получении и интерпретации данных Мёссбауэровской спектроскопии (Институт химической физики РАН);

• сотрудникам Лаборатории ионного обмена и сорбции (Институт физико-органической химии НАН Беларуси) за помощь в проведении экспериментов по сорбции ионов тяжелых металлов.

Автор выражает искреннюю признательность и благодарность научному руководителю д.х.н. Пастухову Александру Валериановичу за помощь на всех этапах выполнения диссертации.