Адсорбцiя кадмiю (ІІ) на поверхні вихідних та модифікованих полівініловим спиртом пірогенних оксидних систем
Досліджено взаємодію ПВС з поверхнею високодисперсних оксидних систем. Встановлено адсорбційні властивості вихідних і модифікованих полівініловим спиртом високодисперсних кремнезему та алюмокремнезему по відношенню до йонів кадмію (ІІ). Показано, що модифікування поверхні SiO₂ та Al₂O₃/SiO₂ не вплив...
Gespeichert in:
| Datum: | 2006 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України
2006
|
| Schriftenreihe: | Украинский химический журнал |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/185145 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Адсорбцiя кадмiю (ІІ) на поверхні вихідних та модифікованих полівініловим спиртом пірогенних оксидних систем / Л.С. Андрійко, М.Л. Малишева, В.І. Зарко, В. Януш, Р. Лебода // Украинский химический журнал. — 2006. — Т. 72, № 3. — С. 36-39. — Бібліогр.: 10 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-185145 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1851452022-09-04T01:25:58Z Адсорбцiя кадмiю (ІІ) на поверхні вихідних та модифікованих полівініловим спиртом пірогенних оксидних систем Андрійко, Л.С. Малишева, М.Л. Зарко, В.І. Януш, В. Лебода, Р. Неорганическая и физическая химия Досліджено взаємодію ПВС з поверхнею високодисперсних оксидних систем. Встановлено адсорбційні властивості вихідних і модифікованих полівініловим спиртом високодисперсних кремнезему та алюмокремнезему по відношенню до йонів кадмію (ІІ). Показано, що модифікування поверхні SiO₂ та Al₂O₃/SiO₂ не впливає на величину поверхневого заряду. Модифікування поверхні кремнезему полівініловим спиртом розширює діапазон адсорбції кадмію (ІІ) в кисле середовище при рН 5—7. Исследовано взаимодействие ПВС с поверхностью высокодисперсных оксидных систем. Определены адсорбционные свойства исходных и модифицированных поливиниловым спиртом високодисперсных кремнезема и алюмокремнезема по отношению к ионам кадмия (ІІ). Показано, что модифицирование поверхности SiO₂ и Al₂O₃/SiO₂ не влияет на величину поверхностного заряда. Модифицирование поверхности кремнезема поливиниловым спиртом расширяет диапазон адсорбции кадмия (ІІ) в кислую среду. The interaction of poly (vinyl alcohol) with surface of high disperse mixed oxides and properties initial and modified high disperse mixed oxides by poly (vinyl alcohol) for Cd (II) ions adsorption have been studied. It has been shown the modification of SiO₂ and Al₂O₃/SiO₂ surface by poly (vinyl alcohol) do not influence on the surface charge density and widen Cd (II) ions adsorption range in acid sphere. 2006 Article Адсорбцiя кадмiю (ІІ) на поверхні вихідних та модифікованих полівініловим спиртом пірогенних оксидних систем / Л.С. Андрійко, М.Л. Малишева, В.І. Зарко, В. Януш, Р. Лебода // Украинский химический журнал. — 2006. — Т. 72, № 3. — С. 36-39. — Бібліогр.: 10 назв. — укр. 0041–6045 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/185145 541.183 uk Украинский химический журнал Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| topic |
Неорганическая и физическая химия Неорганическая и физическая химия |
| spellingShingle |
Неорганическая и физическая химия Неорганическая и физическая химия Андрійко, Л.С. Малишева, М.Л. Зарко, В.І. Януш, В. Лебода, Р. Адсорбцiя кадмiю (ІІ) на поверхні вихідних та модифікованих полівініловим спиртом пірогенних оксидних систем Украинский химический журнал |
| description |
Досліджено взаємодію ПВС з поверхнею високодисперсних оксидних систем. Встановлено адсорбційні властивості вихідних і модифікованих полівініловим спиртом високодисперсних кремнезему та алюмокремнезему по відношенню до йонів кадмію (ІІ). Показано, що модифікування поверхні SiO₂ та Al₂O₃/SiO₂ не впливає на величину поверхневого заряду. Модифікування поверхні кремнезему полівініловим спиртом розширює діапазон адсорбції кадмію (ІІ) в кисле середовище при рН 5—7. |
| format |
Article |
| author |
Андрійко, Л.С. Малишева, М.Л. Зарко, В.І. Януш, В. Лебода, Р. |
| author_facet |
Андрійко, Л.С. Малишева, М.Л. Зарко, В.І. Януш, В. Лебода, Р. |
| author_sort |
Андрійко, Л.С. |
| title |
Адсорбцiя кадмiю (ІІ) на поверхні вихідних та модифікованих полівініловим спиртом пірогенних оксидних систем |
| title_short |
Адсорбцiя кадмiю (ІІ) на поверхні вихідних та модифікованих полівініловим спиртом пірогенних оксидних систем |
| title_full |
Адсорбцiя кадмiю (ІІ) на поверхні вихідних та модифікованих полівініловим спиртом пірогенних оксидних систем |
| title_fullStr |
Адсорбцiя кадмiю (ІІ) на поверхні вихідних та модифікованих полівініловим спиртом пірогенних оксидних систем |
| title_full_unstemmed |
Адсорбцiя кадмiю (ІІ) на поверхні вихідних та модифікованих полівініловим спиртом пірогенних оксидних систем |
| title_sort |
адсорбцiя кадмiю (іі) на поверхні вихідних та модифікованих полівініловим спиртом пірогенних оксидних систем |
| publisher |
Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України |
| publishDate |
2006 |
| topic_facet |
Неорганическая и физическая химия |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/185145 |
| citation_txt |
Адсорбцiя кадмiю (ІІ) на поверхні вихідних та модифікованих полівініловим спиртом пірогенних оксидних систем / Л.С. Андрійко, М.Л. Малишева, В.І. Зарко, В. Януш, Р. Лебода // Украинский химический журнал. — 2006. — Т. 72, № 3. — С. 36-39. — Бібліогр.: 10 назв. — укр. |
| series |
Украинский химический журнал |
| work_keys_str_mv |
AT andríjkols adsorbciâkadmiûíínapoverhnívihídnihtamodifíkovanihpolívínílovimspirtompírogennihoksidnihsistem AT mališevaml adsorbciâkadmiûíínapoverhnívihídnihtamodifíkovanihpolívínílovimspirtompírogennihoksidnihsistem AT zarkoví adsorbciâkadmiûíínapoverhnívihídnihtamodifíkovanihpolívínílovimspirtompírogennihoksidnihsistem AT ânušv adsorbciâkadmiûíínapoverhnívihídnihtamodifíkovanihpolívínílovimspirtompírogennihoksidnihsistem AT lebodar adsorbciâkadmiûíínapoverhnívihídnihtamodifíkovanihpolívínílovimspirtompírogennihoksidnihsistem |
| first_indexed |
2025-07-16T05:40:34Z |
| last_indexed |
2025-07-16T05:40:34Z |
| _version_ |
1837780890963410944 |
| fulltext |
1. Szejtli J. // Chem. Rev. -1998. -98, № 5. -P. 1743—1753.
2. Hedges A.R. // Ibid. -1998. -98, № 5. -P. 2035—2044.
3. Lin L ., Jiang Y ., Du X. et al. // Chem. Phys. Lett.
-1997. -266. -P. 358—362.
4. W illiams R.O., Mahaguna V., Sriwangjanija M . // Eur.
J. Pharm. and Biopharm. -1998. -46. -P. 355—360.
5. Phan T.N.T., Bacquet M., M orcellet M . // Reactive
and Functional Polymers. -2002. -52, № 2. -P. 117—125.
6. M artel B., Leckchiri Y ., Pollet A., M orcellet M . //
Eur. Polym. J. -1995. -31, № 11. -P. 1083—1088.
7. Ali M .B., Kalfat R., Sfihi H. et al. // Sensors and
Actuators B. -2000. -62, № 3. -P. 233—237.
8. Janus L., Crini G., El-R ezzi V. et al. //Reactive and
Functional Polymers. -1999. -42. -P. 173—180.
9. Uekama K., Hirayama F., Irie T . // Chem. Rev.
-1998. -98, № 5. -P. 2045—2076.
10. Z uo Z ., Kwon G., S tevenson B. // J. Pharm. Pharmaceut
Sci. -2000. -3. -P. 220—227.
11. Takisawa N., Shirahama K., Tanaka I. // Colloid
Polym. Sci. -1993. -271. -P. 499—506.
12. Shiraishi S., Komiyama M ., Hirai H . // Bull. Chem.
Soc. Japan. -1986. -59. -P. 507—510.
13. Iler R .K. The Chemistry of Silica: Solubility, Polyme-
rization, Colloid and Surface Properties and Bio-
chemistry of Silica. -N.-Y.: Wiley-Interscience, 1979.
14. Vansant E.F., Van Der V oort P., Vrancken K.C. Char-
acterization and Chemical Modification on the Silica
Surface. -Amsterdam: Elsevier, 1995.
15. Kiselev A.V., Lygin V.I. Infrared Spectra of Surface
Compounds. -New-York: Wiley, 1975.
16. Карапетьянц М .Х . Химическая термодинамика. -
М .: Химия, 1975.
17. Применение спектроскопии в химии / Под ред.
В.Веста. -М .: Изд-во иностр. лит., 1959.
18. Khan A.R ., Forgo P., S tine K.J., D’Souza V .T . //
Chem. Rev. -1998. -98, № 5. -P. 1977—1996.
19. Беллами Л. Новые данные по ИК-спектрам слож-
ных молекул. -М .: Мир, 1971.
Институт химии поверхности НАН Украины, Киев Поступила 27.07.2004
УДК 541.183
Л.С. Андрійко, М.Л. Малишева, В.І. Зарко, В. Януш, Р. Лебода
АДСОРБЦIЯ КАДМIЮ (ІІ) НА ПОВЕРХНІ ВИХІДНИХ ТА МОДИФІКОВАНИХ
ПОЛІВІНІЛОВИМ СПИРТОМ ПІРОГЕННИХ ОКСИДНИХ СИСТЕМ
Досліджено взаємодію ПВС з поверхнею високодисперсних оксидних систем. Встановлено адсорбційні власти-
вості вихідних і модифікованих полівініловим спиртом високодисперсних кремнезему та алюмокремнезему
по відношенню до йонів кадмію (ІІ). Показано, що модифікування поверхні SiO2 та Al2O3/SiO2 не впливає
на величину поверхневого заряду. Модифікування поверхні кремнезему полівініловим спиртом розширює
діапазон адсорбції кадмію (ІІ) в кисле середовище при рН 5—7.
Поряд з природними адсорбентами науковий
та практичний інтерес викликають синтетичні
високодисперсні матеріали на основі діоксиду крем-
нію. Однією з особливостей хімічних властивос-
тей змішаних оксидних систем, отриманих за пі-
рогенною технологією, є їх більш висока кислот-
ність у порівнянні з окремо взятими оксидами за
рахунок утворення на поверхні металсилоксано-
вих містків [1, 2]. Такі зв’язки є характерними для
пірогенних алюмо- та титанокремнеземів. Вони
утворюють нові активні центри та змінюють влас-
тивості високодисперсного кремнезему (ВДК),
розширюючи межі його застосування, наприклад,
при адсорбції білкових молекул [3, 4].
Модифікування поверхні пірогенних крем-
неземів дає можливість широко регулювати їх
хімічні та адсорбційні властивості [5]. Для зміни
хімічного складу поверхневого шару оксидних
систем, які в майбутньому відіграватимуть роль
сорбентів, використовують також і ті водороз-
чинні полімери, що застосовуються в медицині
та фармації.
Полівініловий спирт (ПВС) — водорозчин-
ний полімер, який широко використовують у
різних галузях людської діяльності, головним
чином, як формуючу або капсулюючу речовину
і в якості стабілізатора дисперсних систем [6, 7].
Мета даної роботи полягає в дослідженні
взаємодії полівінілового спирту з поверхнею
змішаних оксидних систем та впливу модифі-
кування на властивості високодисперсних алю-
мо- та титанокремнеземів.
У роботі використовували високодисперсний
кремнезем (ВДК) марки А-300 з величиною пито-
© Л.С. Андрійко, М .Л . Малишева, В.І. Зарко, В. Януш, Р. Лебода , 2006
36 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2006. Т. 72, № 3
мої поверхні 230 м2/г, алюмокремнеземи АК1,
АК3 та АК8 (що містять, відповідно, 1, 3 та 8 %
аморфного Al2O3) з питомими поверхнями 207,
188, 308 м2/г та титанокремнеземи ТК2, ТК9 і
ТК20 (що містять, відповідно, 2, 9 та 20 % фази
діоксиду титану) з питомими поверхнями 77, 188
та 86 м2/г, синтезовані на Калушському заводі
Інституту хімії поверхні НАН України. Моди-
фікатором служив полівініловий спирт (ПВС) з
молекулярною масою 43000.
Величину адсорбції ПВС на поверхні ВДК ,
АК1, АК3, АК8, ТК2, ТК9 і ТК20 розраховували
за різницею концентрацій полімеру в розчині до
і після контакту з поверхнею адсорбенту, визна-
чених методом віскозиметрії.
Адсорбцію кадмію (ІІ) на даних зразках
досліджували в діапазоні рН від 3 до 10 при ССd=
=0.001 М з використанням Cd(ClO4)2 та радіоак-
тивної мітки 115Cd(ІІ). Величину рН регулювали
за допомогою автоматичної системи Dosimat. В
якості нейтрального електроліту застосовували
розчин 10–3 М NaClO4. Радіоактивні зразки вив-
чали на радіоспектрометрі Beckman Gamma 5500 В.
Для всіх досліджуваних зразків ізотерми
адсорбції ПВС описуються рівнянням Ленгмюра
(рис. 1) і в координатах С/А—С (де С — рівно-
важна концентрація, А — величина адсорбції) ма-
ють лінійний вигляд. На рис. 2 для прикладу
наведено лінеаризовану ізотерму адсорбції ПВС
на зразку АК1. Лінеаризовані ізотерми адсорбції
ПВС високодисперсних адсорбентів дають мож-
ливість визначити величини ємності моношару
на поверхні цих зразків (таблиця).
Величина адсорбції ПВС на поверхні високо-
дисперсних алюмокремнеземів залежить від вміс-
ту аморфної фази оксиду алюмінію. Максималь-
ною вона є в області концентрацій Al2O3, рівній
1—2 % ваг. Полівініловий спирт міцно адсорбу-
ється на поверхні високодисперсного SiO2 за ра-
хунок багатоцентрової взаємодії з вільними по-
верхневими SiOH-групами, що підтверджується
ІЧ-спектральними дослідженнями [8]. Розрахунки
відстані між вільними ОН-групами поверхні ВДК ,
в яких приймались до уваги як довжини хімічних
зв’язків, так і кути між ними, показують, що во-
на не перевищує 6.2 Ao . Із співставлення цих даних
з моделлю структури ПВС за Муні [6], випливає,
що механізм взаємодії ПВС з поверхнею кремне-
зему може відбуватися за схемою (1).
Оскільки в ІЧ-спектрах алюмо- та титанокрем-
неземів з різним вмістом фази Al2O3 та TiO2
відповідно коливання вільних AlOH- та TiOH-
груп не спостерігається, то ПВС взаємодіє з по-
верхнею цих систем через ОН-групи їх кремне-
земної поверхні за схемою (1).
Рис. 1. Ізотерми адсорбції ПВС на поверхні
АК1 (1); ВДК (2) та ТК9 (3).
Рис. 2. Лінеаризована ізотерма адсорбції ПВС на
поверхні АК1.
Характеристики високодисперсних кремнезему, алюмо-
та титанокремнеземів
Зразок
Вміст, % Sпит,
м2/г
Амакс
Аl2O3 ТіО2 мг/г мг/м2
SiO2 — — 230 150 0.65
AК1 1 — 207 160 0.77
AК3 3 — 188 140 0.74
AК8 8 — 308 75 0.24
TК2 — 2 77 40 0.52
TК9 — 9 188 90 0.48
TК20 — 20 86 38 0.44
ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2006. Т . 72, № 3 37
Модифікування поверхні ВДК та АК поліві-
ніловим спиртом практично не змінює густини по-
верхневого заряду, що свідчить про ідентичність
процесів дисоціації поверхневих ОН-груп при змі-
ні рН середовища як на вихідних, так і на мо-
дифікованих ПВС поверхнях зразків ВДК та АК1
(рис. 3, а). В алюмокремнеземах концентрація
кислих алюмосилоксанових містків Al–O(H)–Si,
що знаходяться на поверхні [9, 10], симбатна вмі-
сту фази оксиду алюмінію. Це пояснює збільшен-
ня густини поверхневого заряду в АК із ростом
концентрації фази Al2O3 (рис. 3, б). Вплив моди-
фікування ПВС на величину поверхневого заря-
ду не суттєвий.
Дослідження адсорбції кадмію (ІІ) з водних
розчинів його солей на зразках ВДК та АК1 ви-
(1)
Рис. 3. Залежність величини густини поверхневого
заряду від рН на поверхні вихідних та модифікова-
них ПВС ВДК і АК1 (а): 1 — А300+ПВС; 2 — АК1;
3 — АК1+ПВС; 4 — А300; АК1 і АК8 (б): 1 — АК1+
+ПВС; 2 — АК8+ПВС.
Рис. 4. Залежність величини адсорбції кадмію (ІІ) від
рН на поверхні вихідного та модифікованого ПВС ВДК
(а): 1 — А300; 2 — А300+ПВС; вихідних ВДК і АК1
(б): 1 — А300; 2 — АК1; модифікованого ПВС ВДК
і АК1 (в): 1 — А300+ПВС; 2 — АК1+ПВС.
38 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2006. Т. 72, № 3
хідних та модифікованих ПВС (у кількості, що до-
рівнює ємності моношару) показали, що присут-
ність ПВС на поверхні ВДК та АК змінює харак-
тер адсорбції йонів важких металів. Адсорбція
кадмію починається в більш кислому середовищі
при рН 5—7 (рис. 4, а). Оскільки, за даними тит-
рування (рис. 3, а), при рН>7 відбувається значна
дисоціація вільних поверхневих SiOH-груп, які
обумовлюють заряд поверхні, то можливими цент-
рами адсорбції кадмію (ІІ) на поверхні модифі-
кованого ВДК можуть бути ОН-групи полівіні-
лового спирту. При цьому зростає кількість ди-
соційованих ОН-груп поверхні ВДК (тобто, SiO–
центрів), що зумовлює адсорбцію йонів кадмію
(ІІ). Основні центри адсоpбції наведені на схемі (2):
Кислі бренстедівські Si–O(Н)–Al містки [1]
поверхні Al2O3/SiO2 проявляють активність і в про-
цесах адсорбції кадмію (ІІ) (рис. 4, б). В кислому
середовищі (до рН ≤ 7) адсорбція кадмію (ІІ) від-
бувається на бренстедівських центрах. У лужному
середовищі центрами адсорбції кадмію (ІІ) є гід-
роксильні групи поверхні. Модифікування повер-
хні АК1 ПВС суттєво впливає на характер адсор-
бції кадмію (ІІ) в кислому середовищі, порівняно
з вихідним АК1. При цьому величина максималь-
ної адсорбції кадмію (ІІ) на поверхні вихідних та
модифікованих ПВС високодисперсних оксидних
систем не змінюється (рис. 4, а–в). Для кожної до-
слідженої системи вилучення йонів кадмію (ІІ) з
водного розчину відбувається на 99.5 %.
Таким чином, наведені результати показу-
ють, що модифікування поверхні ВДК та алюмо-
кремнеземів ПВС не впливає на величину поверх-
невого заряду. У випадку АК вона залежить від кон-
центрації фази оксиду алюмінію. Модифікування
поверхні пірогенних оксидних систем розширює
діапазон адсорбції кадмію (ІІ) в кисле середовище.
РЕЗЮМЕ. Исследовано взаимодействие ПВС с по-
верхностью высокодисперсных оксидных систем. Опре-
делены адсорбционные свойства исходных и модифи-
цированных поливиниловым спиртом високодиспер-
сных кремнезема и алюмокремнезема по отношению
к ионам кадмия (ІІ). Показано, что модифицирование
поверхности SiO2 и Al2O3/SiO2 не влияет на величину
поверхностного заряда. Модифицирование поверхности
кремнезема поливиниловым спиртом расширяет диа-
пазон адсорбции кадмия (ІІ) в кислую среду.
SUMMARY. The interaction of poly (vinyl alcohol)
with surface of high disperse mixed oxides and properties
initial and modified high disperse mixed oxides by poly
(vinyl alcohol) for Cd (II) ions adsorption have been stu-
died. It has been shown the modification of SiO2 and
Al2O3/SiO2 surface by poly (vinyl alcohol) do not influence
on the surface charge density and widen Cd (II) ions
adsorption range in acid sphere.
1. Gun’ko V.M ., Turov V.V., Z arko V.I. et al. //
Langmuir. -1997. -13, № 6. -P. 1529—1544.
2. Химия поверхности кремнезема: в 2 ч. / Под ред.
академика НАН Украины А.А. Чуйко. -Киев: Укр
ИНЕЭИ , 2001. -Ч . 1.
3. Медицинская химия и клиническое приминение
диоксида кремния / Под ред. академика НАН
Украины А.А. Чуйко. -Киев: Наук. думка, 2003.
4. Z arko V .I., Gun’ko V .M ., Chibowski E. et al. //
Colloids and Surfaсe. A. -1997. -127. -P. 11—18.
5. Тертых В.А ., Белякова Л.А . Химические реакции
с участием поверхности кремнезема. -Киев: Наук.
думка, 1991.
6. Ушаков С.Н . Поливиниловый спирт и его произ-
водные. -М .: Изд-во АН СССР, 1960. -Т. 1–2.
7. Alexe P., Kachova D., Krsiak M . et al. // Рolymer
Degradation and Stability. -2002. -78. -P. 413—421.
8. Андрійко Л.С., Зарко В.І., Малишева М .Л., Пахлов
Є.М . // Наукові записки. Хім. науки. -2004. -28.
-С. 14—17.
9. Gun’ko V.M ., Z arko V.I., T urov V.V. et al. // J.
Сolloid and Interface Science. -1999. -220. -Р. 302—
323.
10. Gun’ko V .M .,., Z arko V .I, M ironyuk I.F. et al. //
Colloid and surface A. -2004. -240, № 1. -Р. 9—25.
Інститут хімії поверхні НАН України, Київ Надійшла 05.07.2004
(2)
ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2006. Т . 72, № 3 39
|