Научная статья на тему 'Адсорбция ацетонитриловых паров натриевых и модифицированных глинистых адсорбентов'

Адсорбция ацетонитриловых паров натриевых и модифицированных глинистых адсорбентов Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

CC BY
202
24
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
МОНТМОРИЛЛОНИТ / АДСОРБЦИЯ / ГИСТЕРЕЗИС / ИЗОТЕРМА / АЦЕТОНИТРИЛ / АДСОРБЕНТ / MONTMORILLONITE / ADSORPTION / HYSTERESIS / ISOTHERM / ACETONITRILE / ADSORBENT

Аннотация научной статьи по химическим наукам, автор научной работы — Хандамов Даврон Абдикадирович, Икрамов Абдувахаб, Абдураимов Бахтиёр Мавлянович, Туробжонова Соадат Шавкатовна, Хакимова Гўзал Рахматовна

Адсорбция ацетонитриловых паров натриевых и модифицированных глинистых адсорбентов. В статье изучено адсорбция ацетонитриловых паров в модифицированных глинистых адсорбентах и натриевых катионов с разными размерами и природой. По результатам адсорбции адсорбентов паров ацетонитрила, способность адсорбентов к адсорбции следующая: NaM>РуМ>ЭАМ>ТМАМ>МАМ>ПГАМ. Обсуждено действие модифицированных катионов и электронной природы адсорбата на количестве адсорбции адсорбента. Определена высокая адсорбционная способность начального Naмонтмориллонита при адсорбции полярных адсорбатов типа ацетонитрилов.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим наукам , автор научной работы — Хандамов Даврон Абдикадирович, Икрамов Абдувахаб, Абдураимов Бахтиёр Мавлянович, Туробжонова Соадат Шавкатовна, Хакимова Гўзал Рахматовна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

ADSORPTION OF ACETONITRILE STEAMS OF SODIUM AND MODIFIED CLAY ADSORBENTS

Adsorption of acetonitrile vapors of sodium and modified clay adsorbents. The adsorption of acetonitrile vapors in modified clay adsorbents and sodium cations with different sizes and nature has been studied. According to adsorption results of adsorbents of acetonitrile vapor, the adsorbents ability to adsorption is as follows: NaM>РуМ>ЭАМ>ТМАМ>МАМ>ПГАМ The effect of modified cations and electronic nature of adsorbate on the amounts of adsorption of the absorbents has been discussed. The high adsorption capacity of the initial Na-montmorillonite has been determined by the adsorption of polar adsorbates such as acetonitriles.

Текст научной работы на тему «Адсорбция ацетонитриловых паров натриевых и модифицированных глинистых адсорбентов»

АДСОРБЦИЯ АЦЕТОНИТРИЛОВЫХ ПАРОВ НАТРИЕВЫХ И МОДИФИЦИРОВАННЫХ ГЛИНИСТЫХ АДСОРБЕНТОВ

Хандамов Даврон Абдикадирович

канд. хим. наук, доцент Ташкентского химико-технологического института,

Узбекистан, г. Ташкент E-mail:ikramov2003@listru

Икрамов Абдувахаб

д-р тех. наук, профессор Ташкентского химико-технологического института,

Узбекистан, г. Ташкент E-mail: dxandamov@mail. ru

Абдураимов Бахтиёр Мавлянович

канд. тех. наук, доцент Ташкентского химико-технологического института,

Узбекистан, г. Ташкент E-mail:babduraimov@mail

Туробжонова Соадат Шавкатовна

старший преподаватель Ташкентского химико-технологического института,

Узбекистан, г. Ташкент E-mail:babduraimov@mail

Хакимова Гузал Рахматовна

старший преподаватель Ташкентского химико-технологического института,

Узбекистан, г. Ташкент

ADSORPTION OF ACETONITRILE STEAMS OF SODIUM AND MODIFIED CLAY ADSORBENTS

Davron Khandamov

Candidate of chemical sciences, Assistant Professor of the Tashkent Institute of chemistry and technology,

Tashkent, Uzbekistan

Abduvahab Ikramov

Doctor of technical sciences, Professor of the Tashkent Institute of chemistry and technology,

Tashkent, Uzbekistan

Bakhtiyor Abduraimov

Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Tashkent Institute of chemistry and technology,

Tashkent, Uzbekistan

Soadat Turobzhonova

Senior Lecturer, Tashkent Institute of chemistry and technology,

Tashkent, Uzbekistan

Go 'zal Khakimova

Senior Lecturer, Tashkent Institute of chemistry and technology,

Tashkent, Uzbekistan

АННОТАЦИЯ

Адсорбция ацетонитриловых паров натриевых и модифицированных глинистых адсорбентов. В статье изучено адсорбция ацетонитриловых паров в модифицированных глинистых адсорбентах и натриевых катионов с разными размерами и природой. По результатам адсорбции адсорбентов паров ацетонитрила, способность адсорбентов к адсорбции следующая:

Библиографическое описание: Адсорбция ацетонитриловых паров натриевых и модифицированных глинистых адсорбентов // Universum: Химия и биология: электрон. научн. журн. Хандамов Д.А. [и др.]. 2018. № 11(53). URL: http://7universum.com/ru/nature/archive/item/6452

КаМ>РуМ>ЭАМ>ТМАМ>МАМ>ПГАМ.

Обсуждено действие модифицированных катионов и электронной природы адсорбата на количестве адсорбции адсорбента. Определена высокая адсорбционная способность начального Na- монтмориллонита при адсорбции полярных адсорбатов типа ацетонитрилов.

ABSTRACT

Adsorption of acetonitrile vapors of sodium and modified clay adsorbents. The adsorption of acetonitrile vapors in modified clay adsorbents and sodium cations with different sizes and nature has been studied. According to adsorption results of adsorbents of acetonitrile vapor, the adsorbents ability to adsorption is as follows:

КаМ>РуМ>ЭАМ>ТМАМ>МАМ>ПГАМ

The effect of modified cations and electronic nature of adsorbate on the amounts of adsorption of the absorbents has been discussed. The high adsorption capacity of the initial Na-montmorillonite has been determined by the adsorption of polar adsorbates such as acetonitriles.

Ключевые слова: Монтмориллонит, адсорбция, гистерезис, изотерма, ацетонитрил, адсорбент.

Keywords: Montmorillonite, adsorption, hysteresis, isotherm, acetonitrile, adsorbent.

В настоящее время монтмориллонитовая глина и адсорбенты нашли широкое применение в качестве адсорбента в разных отраслях народного хозяйства, таких как: в косметологии (для изготовления губных помад), для производства зубного порошка и пасты, вспомогательным наполнителем для других продуктов, а также в сфере получения и улучшения лекарственных препаратов и абсорбентом вредных веществ при заболеваний пищеварительного тракта. В сельском хозяйстве монтмориллонитовая глина и адсорбенты играют роль улучшателя мелиоративного состояния почвы; в пищевой промышленности для очищения водных и пищевых продуктов (напитков), таких как: вино, фруктовые соки, чаи, энергетические напитки, растительные масла и так далее) [1, с. 25]. Органобентониты легко набухают в органической среде, образуют тиксотропические гели, легко присоединяются к органическим и полимерным материалам [6, с. 23].

Поэтому для изучения методов получения и адсорбционных свойств органобентонитов (бентонов) в качестве изучения объекта был выбран щелочной бентонит (ПБВ марки) Навбахорского месторождения (Узбекистан), обогащённый монтмориллонитом. Его катионно-обменная вместимость составляет E=0,73 мг. Химический состав (масса %): SiO2 -57,91, ТО - 0,35, Al2Oз-13,69, Fe2Oз-5,10, Ca0-0,48, MgO-1,84, S0з-0,75, ^-1,75, P2O5 -0,43, CaO -0,48, Na2O-1,53, количество потери при нагревании равна 16,17 [7, с.52].

Из щелочного монтмориллонита Навбахарского месторождения получают растворы, перемешав такие вещества как: метиламмониевые-, этиламмоние-вые-, тетраметиламмонивые- и пиридиниевые монтмориллониты с добавлением в 3,5% водную суспензию натриевого бентонита, ещё добавляют 2 н соли метиламмониевого гидрохлорида, этиламмони-евого гидрохлорида, тетраметиламмониевого хлорида и пиридинового гидрохлорида. А так же эти растворы получают, перемешав семизарядные полигидроксиалюминиевые катионы (ПГАК) -

[AbO(OHK(H2O)i2]7+ 0.03 н ионов натрия имеющихся в составе полигидроксиалюминиевого монтмориллонита. Образцы полученные на основе щелочного Навбахарского месторождения (NaM) были названы: метиламмоний монтмориллонит - МАМ, этиламмоний монтмориллонит - ЭАМ, тетрамети-ламмоний монтмориллонит - ТМАМ, пиридиний монтмориллонит -РуМ полигидроксиалюминиевый монтмориллонит - ПГАМ.

Ацентонитрил, полученный в качестве адсор-бата, до его применения в процессе адсорбации, изначально очищается в вакуумных условиях и высушивается. Его паровое давление должно равняться данным таблицы приведённых для ацетонитрила [3, С.1]. По характеристики Киселёва [2, с.12] адсорбаты делятся на четыре вида. Ацетонитрил относится ко второму виду, имеет нитрильную группу и неподе-лённую электронную пару, дипольный момент равен 3,9 Д [3, с.1].

В образцах модифицированного монтмориллонита Навбахарского месторождения изотермы адсорбции паров ацетонитрила измеряется на чувствительном, спиральном приборе Манк-Бенна [4, с. 268].

В зависимости от размеров модифицированных катионов при 293 К и 423 К температуре были термически обработанные адсорбенты до применения их в сорбции. Адсорбенты обработанные в этих условиях были названы: при 293 К МАМ-1, ЭАМ-1, ТМАМ-1, РуМ-1, ПГАМ-1 и при 423 К МАМ-2, ЭАМ-2, ТМАМ-2, РуМ-2, ПГАМ-2.

В Na-монтмориллоните адсорбция ацетонитрила выше, чем у модифицированных адсорбентов. Определено, что гистерезисные кольца адсорбции доходят до значительно малого и удельного давления.

Гистерезисные кольца характеризуются еще образованием широкой щели в промежутке Р/Р=0.08, после окончания адсорбционной части в Р^=0,96.

В органобентонитах МАМ, ЭАМ, РуМ, ТМАМ полосы десорбции соединяются с полосами адсорбции в промежутке относительного давления -Р/Fs =0,16-0,22, при этом оно определяется образованием гистерезисных петель. По изотермам адсорбции

можно увидеть, что количество адсорбции в ПГАМ-Р (а = 4,61 моль/кг) и ПГАМ-2^ = 2,91 моль/кг) ниже, чем у других адсорбентов. Особенно это видно в обработанной при 773 К образце, где количество адсорбции резко понижается, и полигидроксиалюми-ниевые катионы переходят в положение алюмоок-сидного кластера [5, С.4]:

А113О4 (ОН)24 (Н20)1

7+

А1203 • яН20

Это приводит к уменьшению количества поглощения молекул ацетонитрила, но можно сказать, основываясь на том, что при этом адсорбционность выше до удельного и относительного давления равного Р/Рб=0,18, а также микропористость в адсорбентах сохраняется.

В изученных системах показано, что адсорбция происходит при капиллярной конденсации молекул ацетонитрила в пористых трещинах адсорбента с широкими гистерезисными кольцами адсорбции. По теории БЭТ, во многих изученных системах адсорбции ацетонитрила соответствует полимолекулярной адсорбции, которую можно увидеть по изотермам адсорбции (рис).

Рисунок 1. Изотермы адсорбции (1, 773 К и 2,3,4.5,6,7 423 К) ацетонитрила в монтмориллонитах гил ПГАМ (1,2), РуМ (3), ЭАМ (4), ТМАМ (5), МАМ (6), NaM (7)

Изотермы адсорбции в изученных системах по их форме можно отнести к первому и второму типу изотерм. Изотермы адсорбции, полученные в ПГАМ для микропористых адсорбентов, по своей форме относятся к первому типу изотермы. Остальные изотермы адсорбции NaM, ЭАМ, МАМ, РуМ и ТМАМ

по классификации Брунауэра относятся к второму типу.

В глинистых адсорбентах на основе изотерм адсорбции ацетонитрила определены объёмы адсорбции при разных давлениях (P|Рs): в 0.2^), 0.4(Wo), мезопоры Wme=Vs-Wo и объём предельной адсорбции Их данные приведены в таблице.

Таблица 1.

Объём пор адсорбции паров ацетонитрила в модифицированных монтмориллонитах

2

Адсорбенты Температура дегидратация, К W•103 Wo•103 Wme•103 Vs•103,

NaМ 293 0.098 0.218 0.314 0.532

423 0.100 0.223 0.386 0.610

РуМ-1 293 0.112 0.172 0.191 0.363

РуМ-2 423 0.120 0.189 0.211 0.403

ЭАМ-1 293 0.115 0.168 0.243 0.358

ЭАМ-2 423 0.118 0.170 0.242 0.360

ТМАМ-1 293 0.140 0.165 0.182 0.338

ТМАМ-2 423 0.157 0.173 0.179 0.340

МАМ-1 293 0.110 0.132 0.196 0.268

МАМ-2 423 0.123 0.146 0.195 0.327

ПГАМ-1 423 0.124 0.143 0.096 0.239

ПГАМ-2 773 0.055 0.099 0.052 0.151

Из таблицы видно, что в ПГАМ-1 микропоры равны 0.143 •Ш 3 м3/кг, мезопоры - 0.096^10 3 м/кг при этом микропоры составляют 59,8% от полного объема, а мезопоры - 40,2%. В ПГАМ -2 микропоры составляют 0.099^103 м3/кг, а мезопоры - 0,052^10 3м/кг. При этом объеме пор микропоры составляют 65,6%, а мезопоры - 34,4%. Значит, в ПГАМ-2 адсорбента полигидроксиалюминиевые катионы при переходе в алюмооксидный кластер зависят от закрытия мез-опор.

В заключении можно сказать, что в статье изучена адсорбция паров ацетонитрила в модифицированных глинистых адсорбентах с органическими и неорганическими (ПГАК) катионами с размерами и природой.

По результатам адсорбции адсорбентов паров ацетонитрила по абсорбционной способности можно расположить в следующем порядке:

КаМ>РуМ>ЭАМ>ТМАМ>МАМ>ПГАМ

Если обменные катионы, изменяющиеся в составе молекулы ацетонитрила модифицированного адсорбента, по своей способности поглощения зависят, с одной стороны от размеров, природы и заряда катионов, то с другой стороны, активированные адсорбенты молекул ацетонитрила связаны с соответствующими взаимодействиями, гидрофобной природой адсорбента.

Список литературы:

1. Арипов Э.А. Природные минеральные сорбенты, их актированных и модифицирование. Т.: Фан, 1970.-252 с.

2. Адамов Л.В., Сафронов А.П. Сорбционный метод исследования пористой структуры наноматериалов и удельной поверхности наноразмерных систем: учеб. пособ. для вузов.- Екатеринбург: Мир, 2008.-С. 8-11.

3. Физические_свойства/ [электронный ресурс] Режим доступа - https://ru.wikipedia.org/wiki/Ацетонитрил# (дата обращения: 02.10.2018)

4. Киселева А.В., Древинга В.П Экспериментальные методы в адсорбции и хроматографии. -Москва.:МГУ, 1983. - 447 с.

5. Муминов С.З., Хандамов Д.А., Агзамходжаев А.А. Сравнительное изучение адсорбции паров азотсодержащих веществ микропористым глинистым адсорбентом // Коллодный журнал.-2014.-№6. - С. 1-6.

6. Туторский. И.А. Эластомерные нанокомпозиты со слоистыми силикатами // Каучук и резина. -2004. -№ 5.-С. 23-29.

7. Хандамов Д.А. Термодинамика адсорбции метилового спирта и н-гексана на монтмориллонитах с модифицирующими органическими катионами: дис....канд. хим. наук.-Т., 2012.-С 142.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.