Иммобилизованные соединения

Физико-химические процессы с участием иммобилизованных в неорганических или органических полимерных носителях химических соединений p-, d- и f-элементов вообще и металлосульфидов в частности - явление не менее распространенное и значимое, нежели физико-химические процессы в жидкофазных системах. Как методы иммобилизации, так и сами иммобилизованные химические соединения уже нашли применение для решения целого ряда проблем в области микроэлектроники, медицине и фармакологии; очень широко применяются полимер-иммобилизованные соединения в каталитических процессах, поскольку сочетают в себе полезные свойства как гомогенных, так и гетерогенных катализаторов. Весьма многообещающим видится будущее использования полимер-иммобилизованных систем и в качестве неподвижных фаз в самых разнообразных вариантах хроматографии, в частности ионообменной, эксклюзионной и аффинной.

Перечислять все достоинства и возможности полимер-иммобилизованных систем можно было бы еще достаточно долго. Нельзя не отметить, что процессы сорбции ионов металлов неорганическими природными сорбентами, оказывающие весьма существенное влияние на процессы перераспределения металлов в минералах и почвах, также напрямую связаны с явлением иммобилизации. Иммобилизованные сорбенты оказались весьма полезным подспорьем в процессах извлечения, концентрирования и разделения ионов металлов, в частности для извлечения следовых количеств редких и благородных металлов из морской воды, из сточных вод и отработанных технологических растворов. И хотя в настоящее время с помощью таких сорбентов еще не представляется возможным селективно адсорбировать конкретно выбранный ион металла из смеси с другими ионами металлов, однако прогресс на пути решения указанной задачи уже налицо. В этой связи следует отметить, что полимер-иммобилизованные металлосульфиды представляются одними из наиболее перспективных средств для обезвреживания сточных вод различных химических производств, и, следовательно, для решения такой важной в наше время социальной проблемы, как охрана окружающей среды.

Не секрет, что от того, каким будет состояние металлосульфида в сорбенте -- в виде мелкодисперсной твердой фазы, тонкой поликристаллической пленки или же совокупности изолированных нанокристаллов в полимер-иммобилизованной матрице, будут сильно зависеть и физико-химические характеристики в ионообменном процессе, в котором этот металлосульфид участвует. Например, число стадий процесса ионного обмена в последнем из перечисленных выше случаев меньше, нежели в двух остальных, и, кроме того, время процесса диффузии на каждой из этих стадий значительно сокращается. Указанные различия в решающей степени обуславливаются различиями в характере диффузионных процессов в изолированных кристаллах, в той или иной степени "открытых" для контакта с водными растворами, и в тонких поликристаллических пленках, имеющих малую поверхность контакта. Свойства же полимер-иммобилизованных металлосульфидных матричных систем, получаемых различным способом, в зависимости от природы полимерного носителя и иона металла также в значительной мере отличаются друг от друга. В этой связи возникает потребность в нахождении оптимальных условий синтеза металлосульфидных дисперсных систем, которые бы позволили получить сорбент с заранее заданными характеристиками (химическая, механическая устойчивость матрицы, концентрация целевых компонентов и др.). Однако диффузионные процессы, протекающие при использовании полимер-иммобилизованных металлосульфидных систем в качестве сорбентов, изучены сравнительно мало и явно требуют более детального рассмотрения - как на границе раздела фаз раствор / твердое тело, так и в самом твердом теле. Ситуация осложняется еще и тем, что существующий на сегодняшний день математический аппарат для описания диффузионных процессов на поверхности границ "зерен" микрокристаллов сульфидов металлов и вдоль их границ имеет эмпирический или в лучшем случае полуэмпирический характер, тогда как для принципиального решения проблемы переноса ионов металлов в твердом теле необходим неэмпирический подход.