Актуальность и востребованность темы диссертации. Одной из актуальных проблем современной физической химии и химии высокомолекулярных соединений являются исследования но разработке фундаментальных основ синтеза функциональных полимеров с ионообменными и комплексообразующими свойствами.
Анионообменные и комплексообразующие соединения на основе волокнистых материалов обладают большой удельной поверхностью, которая, обеспечивает возможность проведения высокоскоростных сорбционных и десорбционных процессов. Особенно они эффективны при удалении токсичных веществ даже при очень малых содержаниях последних из воздушной и водной среды. Особенный интерес вызывает полиакрилонитрильное волокно «нитрон», которое производится на ОАО «НАВОИАЗОТ» (Узбекистан).
В Академии наук Республики Узбекистан, Ташкентском институте текстильной и легкой промышленности проводились исследования но созданию волокнистых ионообменных материалов на основе полиакрилонитрильного волокна «нитрон», однако они нс были доведены до логического окончания. К тому же при проведении этих исследований нс уделялось должного внимания изучению физико-химических аспектов получения этих материалов.
При разработке фундаментальных основ получения ионообменных материалов большое внимание уделяется исследованию физико-химических аспектов синтеза и свойств данных высокомолекулярных соединений. Проведения этих исследований обусловлено тем, что они позволяют регулировать процессы синтеза, а следовательно, получать полимеры с необходимым составом и комплексом особых свойств.
Как уже было отмечено выше, до настоящего времени не уделялось большого внимания изучению физико-химических основ получения анионитов и поликомплексонов, ввиду прикладного характера проводимых до настоящего времени в данной области исследований. В связи с этим, исследования физико-химических основ образования, свойств анионитов и поликомплексонов на основе полиакрилонитрильного волокна «нитрон» являются актуальными как с теоретической, так и практической точек зрения.
Востребованность выполнения диссертации характеризуется тем, что современные технологии во всем мире по извлечению цветных и драгоценных металлов не могут быть реализованы без использования ионообменных материалов. В Узбекистане отрасль цветной металлургии нельзя представить без использования сорбентов, с их помощью извлекаются 100% золота, меди, цинка, рения и молибдена. Эти технологии используют в основном гранулированные сорбенты, в то время как волокнистые сорбенты составляют всего 2-3% от используемых ионообменных материалов. С использованием технологии применяющих ионообменные материалы из морских водорослей и природных рассолов месторождений нефти и газа извлекают до 90% йода и брома. Иодсодержащие сорбенты используются для обеззараживания питьевой воды от микроорганизмов и извлечения ртути из сточных вод и газовоздушных выбросов. Их можно использовать при концентрировании технологических растворов и биологически активных веществ, при получении каталитических систем с наночастицамы металлов. Следует также отмстить, что в Узбекистане до настоящего времени нс налажено промышленное производство как 1ранулированных, так и волокнистых сорбентов, хотя такие полимеры находят широкое применение в промышленности.
Целью исследования является выявления физико-химических особенностей образования и свойств анионитов, поликомплексонов на основе полиакрилонитрильною волокна «нитрон».
Научная новизна диссертационного исследования заключается в следующем:
впервые изучена кинетика взаимодействия полиакрилонигрильного волокна «нитрон» с азотсодержащими основаниями в водной и органической средах;
показано, что из-за высокой удельной поверхности модифицируемого волокна, скорость реакции зависит от концентрации нитрильных труни полимера находящихся на твёрдой поверхности;
доказан ранее выявленный механизм каталитического действия малых количеств гидроксиламина на процесс модификации волокна «нитрон» азотсодержащими основаниями;
впервые разработан способ получения анионитов разветвленной структуры путём последовательной обработки полиакрилонитрильного волокна «нитрон» этилендиамином и дихлорэтаном;
установлено, что при взаимодействии ПАН - волокон с гексаметилен- и этилендиаминами образуются анионообменные волокнистые материалы, имеющие в своём составе как слабоосновные, так и сильноосновные функциональные группы;
впервые получены новые поликомплексоны амфолитного характера, взаимодействием малеинового ангидрида с аминогруппами модифицированного диаминами полиакрилонитрильного волокна «нитрон» или гидролизом остаточных нитрильных групп модифицированного диаминами полиакрилонитрильною волокна «нитрон»;
найденные термодинамические значения констант равновесия адсорбции ионов Cr(VI), Cu(II), галогенов, арсеназо (III) полученными анионитами и поликомплексонами и изменение термодинамических функции процесса свидетельствуют о высокой сороционнои спосооности этих ионоооменных материалов ио отношению к сорбируемым ионам;
Заключение
1. В целях локализации производства и получения импортзаменяющей продукции, проведена модификация волокна «нитрон» производимого на ОАО «Навоиазот» азотсодержащими основаниями и получены волокнистые анионообменные материалы. Значения порядков реакции по нитрильной группе и азотсодержащему основанию, энергии активации процесса показывают, что процесс модификации волокна «нитрон» азотсодержащими основаниями подчиняется обычным закономерностям, наблюдаемым при гомогенных реакциях. Данный эффект обусловлен высокой удельной поверхностью модифицируемого волокна, позволяющей облегчать доступ реагентов к нитрил ьным группам полимера. (Физическая химия, высокомолекулярные соединения).
2. Кинетические исследования реакции взаимодействия полиакрилонитрильного волокна «нитрон» диаминами (гексаметилен- и этилендиамин) показали, что изменением физико-химических параметров процесса модификации можно регулировать сорбционные свойства, хемостойкость и прочность полученных анионитов, обусловленную сетчатой структурой полимера. При этом установлено, что такая модификация «нитрон» позволяет получать аниониты сильноосновного характера особенно в органических средах. Возможность получения сильноосновных анионитов с высокой сорбционной способностью имеющих привитые полиэтиленполиамминные цепи выявлена в реакциях модификации волокна «нитрон» этилендиамином в присутствии дихлорэтана. (Высокомолекулярные соединение, физическая химия).
3. ПК - спектроскопическим и аналитическим определением образования промежуточных амидоксимных групп в цепях полимера и свободного гидроксиламина после реакции замещения доказан ранее предложенный механизм каталитического действия гидроксиламина на процесс химической модификации полиакрилонитрильного волокна «нитрон» азотсодержащими основаниями. (Физическая химия).
4. Разработаны условия получения поликомплексонов взаимодействием малеинового ангидрида с модифицированным гексаметилендиамином полиакрилонитрильным волокном «нитрон»; а также гидролиза остаточных нитрильных групп модифицированных гексаметилен- и этилендиаминами полиакрилонитрильных волокон. (Высокомолекулярные соединение, Физическая химия).
5. Основность полученных анионитов зависит от природы их функциональных ipyiin, сильноосновныс аниониты имеют в своём составе циклические амидиновые группировки и образуются при взаимодействии полиакрилонитрильного волокна с диаминами. Удельная поверхность полученных волокнистых сорбентов превышает на два порядка удельную поверхность известных зернистых ионитов, а частота их сетчатой структуры достигает до 100 узлов на одну макромолекулу полимера. (Физическая химия).
6. Кинетика и термодинамика процесса сорбции различных неорганических и органических ионов полученными сорбентами и поликомплексонами показала, что ионы Cr(VI), арссназо (III) могут сорбироваться только сильноосновными анионитами, а процесс сорбции ионов меди (II) поликомплексонами протекает нс только за счет ионного обмена, но и за счет хелатообразования. (Физическая химия).
7. Разработаны условия получения бромидных комплексов полимеров и исследованы кинетика, термодинамика процесса сорбции галогенов синтезированными анионообменными материалами. Показано, что меньшая стабильность иона [Вт.]’, чем иона [J3]” и нс способность молекулярного хлора образовывать подобные ионы приводят к тому, что молекулярный хлор практически нс сорбируется, а молекулярный бром сорбируется в меньшей степени чем, молекулярный йод. (Физическая химия).
8. Разработаны комбинированные йодсодержащие анионообменные материалы на основе полиакрилонитрильною волокна «нитрон» и хитозана. Введение в состав йодсодержащих материалов хитозана, приводит к возрастанию их водопоглощающей способности. Комбинированные бактерицидные перевязочные материалы обладают выраженным противовоспалительным и антибактериальным эффектом, являются эффективными для лечения гнойно-некротических заболеваний мягких тканей. (Высокомолекулярные соединения, Физическая химия).
Объект исследования: процесс обучения физике.
Цель исследования: Обоснование закономерности периодичности обучения физике и периодов этого обучения.
Методы исследования: Изучение литературы, связанной с темой исследования; наблюдение за учебным процессом; беседа с учителями и учениками; обобщение опыта передовых учителей школы; анкетирование; организация и проведение педагогического эксперимента, обработка результатов эксперимента.
Научная новизна исследования: закономерности обучения рассмотрены как отдельный предмет исследования, периоды обучения физике охарактеризованы с методической точки зрения; анализированы меры и различие периодов обучения физике, освещена практика организации периодического обучения физике, обоснованы периодичное управление обучением физике в средней школе и технология полного усвоения учебного материала по данному предмету.
Практическое значение исследования. Разработанную периодическую технологию обучения физике можно применять в процессе обучения в средней школе, в создании учебников и учебной литературы, в разработке новых форм самостоятельного и дистанционного обучения и в системе повышения квалификации учителей. Идею периодической технологии обучения физике можно использовать при изучении других предметов в школе и на других этапов обучения.
Степень и эффективность внедрения. По результатам исследования опубликованы монография, брошюры и более 30 научных статьей. Результаты исследования обсуждены на международных и республиканских научно-практических конференциях (Бухара-2000, 2001, 2002, 2003; Карши-2003, 2004; Гулистон- 2002, 2005; Самарканд-2003, 2004; Тошкент-2003, 2005; Термиз-2003, 2004; Наманган-2005; Фаргона-2002, 2004) и на традиционных конференциях профессоров-преподавателей Бухарского государственного университета.
Эффективность по периодическим технологиям обучения физике составляет в среднем 20,8 процентов.
Область применения. Результаты исследования могут быть применены в процессе обучения физике в средней школе, в системе повышения квалификации учителей, в создании учебников и пособий, а также в проведении научных исследований по данной проблеме.
Объект исследования: проблема компьютеризации обучения основам информатики и вычислительой техники (ОИВТ) в системе среднего образования.
Цель работы: разработать методику создания эффективных педагогических программных средств (ППС), направленных на компьютеризации обучения ОИВТ и их применения.
Методы исследования: изучение и анализ литературы, по теме исследования; наблюдение за учебным процессом; беседа с учителями и учениками; обобщение опыта работы школьных учителей; интернет форум; педагогический эксперимент.
Полученные результаты и их новизна: разработана концепция компьютерного обучения общего среднего образования; проанализирована структура процесса компьютеризации обучения; разработаны принципы и систематизированы средства компьютерного обучения; в процессе компьютерного обучения, разработаны пути моделирования деятельность учителей и учеников в ППС; смоделирован процесс выполнения всех типов упражнений при помощи компьютера; теоретически обоснован механизм разработки ППС по учебному предмету ОИВТ.
Практическая значимость: разработанные ППС эффективно применяются при обучении ОИВТ; разработанная концепция, принципы и средства компьютерного обучения можно использовать для компьютеризации других предметов, повышения квалификации учителей, создания учебников и учебных пособий по компьютерному обучению; идеи, выдвинутые в диссертации, могут служить теоретической основой компьютеризации на всех этапах образования.
Степень внедрения и экономическая эффективность: по теме диссертации опубликовано 80 работ, в том числе монография, учебники и учебно-методические пособия. Содержание работы обсуждено на ряде конференций.
Область применения: При компьютеризации на всех этапах образования ОИВТ; в создании учебных программ, учебников и учебных пособий.