CC BY
22Chemical Journal of Kazakhstan
ISSN 1813-1107, elSSN 2710-1185 https://doi.org/10.51580/2021-1/2710-1185.37
Volume 3, Number 75 (2021), 36 - 46
УДК 549.67 + 661.634
ШАЩАНАЙ ЦЕОЛИТ1НЩ СОРБЦИЯЛЬЩ ЦАСИЕТТЕР1НЕ МОДИФИФИКАТОРЛАР ТАБИГАТЫНЫЦ ЭСЕР1
Р.Э. Цайыцбаева, Н.Н. Цожабекова, Г.Ш.С%лтанбаева, А.А. Агатаева, Р.М. Чернякова, 0.Ж. ЖYсiпбеков
АК, «Э.Б. Бект^ров атындагы химия гылымдары институты», Алматы, Цазацстан E-mail: raushan [email protected]
Тушндеме: Шанканай кен орны цеолит негiзiнде т:р кышкылымен жэне хитозан-мен модификацияланган сорбенттер алынды, KenTipy температурасынын сорбент-тердщ сорбциялык касиеттерше эсepi зepттeлдi. Къшкылмен модификацияланган цеолит алудын онтайлы температурасы 25°С eкeнi аныкталды. Жаксы сорбцияльщ сипаттамалары бар хитозанмен модификацияланган сорбентп 25°C температурада катионалмасу касиeттepiмeн мен (САС 68.05 мг-экв/г) жэне 70°C аниониталмасу кабшетп (САС 70.16 мг-экв/г) касиeттepiмeн алуга болады.
Модифицирленген цеолиттердщ физико-химиялык талдауы кышкылмен моди-фицирленген цеолит бeтiндeгi бос орындар мен каналдар квлeмiнiн ^лгаюын, ал хитозанмен модификациялаганда сонгысы табиги цеолит бепмен тiгiлeтiнiн квр-сeттi.
ТYЙiндi сездер: табиги цеолит, модификация, сорбциялык сипаттамалар, т:р кыш-кылы, хитозан.
1. Kipicne
Каз1рп кезде коршаган ортанын ауыр металдармен ластануы непзп экологиялык проблемалардын б1р1 болып табылады. Ауыр металл катион-дары жиналып, содан кешн вс1мд1ктер мен адам агзасына ене алады. Б^л кышкылдык жэне сштшк ортаны, суды жэне баска заттарды тазалауды кажет етед1. Ауыр металл катиондарынан ластанган ортаны тазартудын тшмд1 эдютершщ б1р1 - табиги алюминосиликаттарды, атап айтканда цеолиттерд1 колдану аркылы сорбция эдю1 болып табылады.
Табиги цеолиттер алмасу кабшет бойынша синтетикалык алюмино-силикаттардан твмен, б^л олардын колданылуын шектеуге экеледь Табиги
Citation: Kaiynbayeva R.A., Kojabekova N.N., Sultanbayeva G.Sh., Agatayeva A.A., Chernyakova R.M., Jussipbekov U.Zh. Influence of the nature of the modifier on the sorption properties of shankanai zeolite. Chem. J. Kaz., 2021, 3(75), 36-46 (In Kaz.). DOI: https://doi.org/10.51580/2021-1/2710-1185.37
цеолиттердщ сорбциялыщ кабшеттшшнщ жогарылауына олардыц моди-фикациясы ар^ылы ^ол жеткiзiледi. Табиги цеолиттердi модификация -лаудьщ эртYрлi эдiстерi бар: механикалыщ, термиялыщ, химиялыщ модификация, оныц ^¥Рамына ^ыш^ылдыщ жэне сiлтiлiк активация, бейоргани-калыщ жэне органикалыщ ^осылыстармен модификациялау, шартты тYрде «^атты» жэне «ж^мса^» модификацияга бвлiнген аралас модификация эдiстерi кiредi [1].
«Катты» модификация алюмосиликатты кYштi бейорганикалыщ ^ыш^ылдардыц ерiтiндiлерiмен вндеу ар^ылы жYргiзiледi. Цеолит ^ыш-^ылмен байланыс^ан кезде цеолиттщ алмастырылатын катиондары жойы-лады жэне бос орындарды сутегi иондары алады, нэтижесiнде каналдан шыгатын терезелердщ влшемдерi мен арналардыц пiшiнi взгередi. Б^л микропоралардыц тиiмдi мвлшершщ ^лгаюына жэне цеолиттщ алмасу кзбшетшщ артуына экеледi [2].
«Ж^мса^» модификация процестерiне минералды бейорганикалыщ жэне органикалыщ катиондар, кремнийорганикалыщ ^осылыстар, азот, фосфор бар ^осылыстар жэне бас^а заттармен модификациялау кiредi [3].
К^рп уа^ытта перспективалы модификаторларга сорбциялыщ про-цестерде белсендi функционалды гидроксил мен амин топтары бар табиги жэне улы емес органикалыщ ^осылыстар кiредi [4]. Соцгы жылдары хитицщ (поли-2-ацетамидо-2-дезокси-0-глюкан) деацилизациялау нэтижесiнде алынган табиги полисахарид-хитозанга (поли-2-амино-2-дезокси-0-глюкан) квп квцш бвлшуде), оныц ^¥рамында функционалды гидроксил мен амин топтарыныц (C6HпO4N) квп болуына байланысты адсорбциялыщ потенциалы жогары [5]. Хитозан молекуласында квптеген бос амин топтарыныц болуы оган сутеп иондарын байланыстыруга жэне артыщ оц заряд алуга мYмкiндiк бередi. Нэтижешнде хитозан катион алмастыргыш ^асиетте-рш кврсетедi. Хитозан химиялыщ твзiмдiлiгiмен, жогары реактивтшпмен, ауыр металл иондарына селективтшшмен сипатталады.
Силанол топтарыныц диссоциациялануына байланысты цеолиттщ бетi элсiз ^ыш^ылды болатыны белгiлi [5]. Табиги цеолиттiц ^ыш^ыл бетiн хитозанмен модификациялау (жабу) ^ос беттiк сипат^а ие органомине-ралды сорбент шыгаруга экеледi, осылайша бастап^ы цеолит бойынша сорбция дэрежесiнен айтарлыщтай асып тYседi [6]. Цеолиттiц хитозанмен модификациясы катиондарды гана емес, сонымен ^атар аниондарды, атап айщанда нитрат аниондарын сорбциялауга мYмкiндiк бередi [6].
Осылайша, модификацияланган цеолит цеолит пен модификатордыц оц ^асиеттерш бiрiктiредi деп кYтуге болады.
2. Нэтижелер мен талкылау
Алынган сорбенттердiц сорбциялыщ ^асиеттерше кептiру темпера-турасыныц эсерi зерттелдi. Кыш^ылмен взгертiлген цеолиттiц кешгру температурасыныц 25°С жогары квтерiлуi оныц барлыщ сорбциялыщ сипаттамаларын нашарлататыны аныщталды. Оцтайлы температурада
(25°С) сорбент катиондык жэне аниондык алмастыргыштар Yшiн сорбциялык сыйымдылыктыц ^ксас мэндерi бар катионды жэне анионды алмасу касиеттерш кврсетедi жэне МК Yшiн адсорбциялау кабшеттшпмен сипат-талады (кесте).
25°С-та кептiрiлген хитозан-модифицирленген цеолитте катион ал-мастыргыштыц сорбциялык алмасу кабшет анионалмасу сорбциялык сыйымдылыгынан 1,89 есе жогары (1-кесте). Сорбенттiц кептiру темпера-турасыныц 70°С дейiн жогарылауы анион алмасу касиеттершщ жогары-лауына экеледi. Хитозанмен модификацияланган цеолиттiц анион алмас-тыргышка катысты кврсетiлген температурадагы сорбциялык сыйымдылыгы оныц катион алмастыргышка катысты сорбциялык сыйымдылыгынан 1.43 есе жогары. Б^л жагдайда жалпы алмасу сыйымдылыгы 25°С-та кептiрiлген Yлгiге караганда 2 есе артады. Алынган нэтижелерге караганда, кышкылмен модификацияланган цеолит 25°С температурада алынуы керек.
Хитозанмен модификацияланган Yлгiге келетiн болсак, жаксы сорбциялык касиеп^ бар сорбенттi 25 жэне 70°С температурада алуга болады. Б^л жагдайда 25°С-та кептiрiлген сынамада катион алмасу касиеттерi басым, ал 70° С-та анион алмасу касиеттерi басым болады (1-кесте).
1-кесте - Оцтайлы улгшердщ сорбциялык касиеттер1
Модификатор Кеп- тару, ТоС Кеуектердщ жиынтык квлем1, г/см3 Жалпы алмасу сыйымдылыгы, мг-экв/г Катио-ниттщ САС, мг-экв/г Анио-ниттщ САС, мг-экв/г МК бойынша сору кабшет-тшг1, мг/г
НС1 (15%) 25 1.686 75.97 57.22 52.34 173.30
С1ркекышк;ыл ды хитозан (3,5%) 25 2.184 61.81 68.05 36.28 161.05
70 2.955 121.77 49.07 70.16 166.90
Кышкыл-модификацияланган жэне хитозан-модифицирленген цео-литтердiц сорбциялык сипаттамаларын салыстыру кврсеткендей, хитозанмен модификацияланган жэне 25 жэне 75°С-та кешгршген цеолитте кеуек-тiц жалпы квлемi сэйкесiнше кышкылмен модификацияланган сорбент-пен салыстырганда 0.5 жэне 1.269 г/см3 жогары болады.
Жалпы алмасу кабшет хитозанмен модифицирленген 25°С температурада вцделген цеолиттен 1.22 есе аз, ал 75°С температурада кышкылмен модифицирленген цеолиттен 1,6 есе жогары.
25 жэне 70°С температурада к¥ргатылган хитозан-модификацияланган цеолит катион алмастыргышыныц сорбциялык сыйымдылыгы кышкылмен модифицирленген цеолитке караганда 10.83 мг-экв/г артык жэне 8.15 мг-экв/г к¥райды. Б^л кезде хитозанмен модификацияланган жэне 25°С-та кешгршген цеолиттiц анион алмасу кабiлетi, керюшше, 16.06 мг-экв/г аз, ал 70°С-та кептiрiлген хитозанмен модификацияланган цеолит кышкыл-модифицирленген цеолитпен салыстырганда 17.82 мг-экв/ г жогары.
Хитозанмен модификацияланган цеолит МК Yшiн адсорбциялыщ ^а-бiлетi ^ыш^ылмен модификацияланган Yлгiге жа^ын. Б^л жагдайда хитозанмен модификацияланган цеолиттщ термиялыщ ендеу температурасы-нын жогарылауымен ^ыш^ылдыщ модификацияланган Yлгiнщ адсорб-циялыщ ^абшет артады жэне жа^ындайды.
Алынган нэтижелерге CYЙене отырып, Шащанай цеолитшщ хитозанмен модификациясы онын термиялыщ ендеу температурасына байланыс-ты сорбциялыщ сипаттамалары жогары сорбенттердi алуга мYмкiндiк бе-редi. Сонымен ^атар, хитозан-модифицирленген цеолиттщ кептiру темпе-ратурасын тандау ар^ылы сорбенттщ катионды немесе анионды алмасу ^асиеттерш жа^сартуга болады. Б^л тазартылатын ортага ^ойылатын талаптарга байланысты хитозан-модифицирленген цеолитп катион немесе анионалмастыргыш ретшде пайдалануга мYмкiндiк бередi.
Кыш^ыл тYрлендiрiлген цеолит, хитозан-модификацияланган формадан айырмашылыгы, катион алмастыргыштын САС (57.22 мг-экв/г) ю жYзiнде анион алмастыргыштын САС (52.34 мг-экв/г) тен. Ягни, оны ^олдану тазартылатын ортадан катиондар мен аниондардын бiр мезгiлде сорб-циялауды жовда шыгармайды, б^л онын ластаушы катиондарга ^атысты сорбциялыщ ^абшетше терiс эсер етуi мYмкiн, сонымен ^атар тазартылган ерiтiндiнiн, атап айщанда минералды ^ыш^ылдардын сапасын темендетуi мYмкiн. Мысалы, фосфор жэне ^юрт ^ыш^ылын тазарту кезiнде фосфат-тардын (Р205) жэне моногидраттын (Н2Б04) массалыщ Yлесi катан са^та-лады. Сондыщтан манызды фактор - ^ыш^ылдардагы олардын мелшерiн бастащы ^ндылы^ денгейiнде немесе сэйкес МЕСТ талаптары шегiнде са^талуы керек.
Осыдан сон шащанай цеолитiнiн негiзiнде алынган модификацияланган сорбенттерге физика -химиялыщ талдау жасалды.
Т^з ^ыш^ылымен модификацияланган цеолиттщ ИК спектрiнде (1-сурет, 2-^исыщ) судын валенттi жэне деформациялыщ тербелiс жишшнщ ^ар^ындылыгы табиги цеолитпен салыстырганда артады (1-сурет, 1-^исыщ). Б^л жагдайда ^ыш^ылдын модифицирленген цеолитiндегi судын де-формациялыщ тербелiсiнiн жиiлiгi кенейiп, ^зын тол^ын ^зындыгына 1634.5 см-1 ^ 1647.3 см-1 ауысады.
ИК спектроскопиялыщ талдау керсеткендей, т^з ^ыш^ылымен модификацияланган цеолит спек^нде (1-сурет, 2-^исыщ) судын валентп жиiлiгi (V) мен деформация (5) тербелюшщ ^ар^ындылыгы табиги цеолитпен салыстырганда артады (1-сурет, 1-^исыщ). Судын созылу жэне деформациялыщ тербелю аймагында тетраэдр ^шында орналас^ан ОН топтарынын дефор-мациялану тербелiсiне сэйкес келетш 2393.1 см-1, 398.5 см-1, 647.3 см-1, 1398.8 см-1 ^осымша сызыщтар пайда болады [15]. Судын 5 жэне тербелю аймагындагы ^ыш^ылмен енделген цеолиттiн ИК спектрiнде бай^ал-ган езгерiстер А13(ОН) тетраэдрiнде алюминиймен байланыс^ан Н+ жэне ОН топтарынын ^ыш^ылдыщ орталыщтарынын сорбентiнде ^осымша тY-зiлудi керсетедi.
4000 3 500 3000 2500 2000 1500 Ю00 500 V. cill-1
1-сурет - Цеолиттердщ И^ спектрлер1. Цеолиттер: 1 - табиги, 2 - кышкыл-модификацияланган, 3 - хитозан-модификацияланган (25°C), 4 - хитозан-модификацияланган (70°C).
Судыц деформациялык тербелюшщ интенсивтшшнщ артуы цеолит-тщ кальций мен алюминий катиондары мен кышкыл протондарыньщ алмасу реакциясына байланысты косымша ОН байланыстарыныц пайда болуымен байланысты болуы мYмкiн. Табиги цеолиттщ инфракызыл спект-ршдеп 1034 см"1 жугылу диапазоны Si(Al)-O байланыстарыныц тетраэдр-л1к V тербелютерше сэйкес келед1, кышкыл-модификацияланган Yлгi спект-ршде кецейед1, оныц каркындылыгы мен жишп ез1 1035.8 жэне 1000 см-1 максимумдары бар дублетке белшед1.
Б^л алюминийдщ тетракоординирленген позициядан айырбастау пози-циясына шыгуына байланысты жаца Si-O-Si пайда болуына байланысты.
Кыш^ыл тYрлендiрiлген цеолит спектрлерiн талдаудан ^осымша жишк-тердiн пайда болуы катиондардын миграциясына сэйкес келетiнi жэне цеолит к¥рылымындагы 6 мYшелi са^инанын езгеруiне экелетш туындайды [16]. Онын I) спектршдеп аныщталган езгерiстер т^з ^ыш^ылынын эсершен тетраэдрдегi А1-0-байланыстарынын алюминийдiн ерiтiндiге ауысуымен Yзiлуiне жэне цеолитте аморфты силикат фазасынын пайда болуына байланысты.
МYмкiн, дэл осы процестер ^ыш^ыл-модифицирленген цеолиттщ iс жYзiнде бiрдей катиондыщ жэне аниондыщ алмасу мYмкiндiктерiн аныщ-тайды.
Хитозанмен модификацияланган цеолиттер спектрiнде (1-сурет, 3, 4-^и-сыщтар) 462 ... 1030.8...1034.1 см-1 аймагындагы цеолит ^авдасынын де-формациялану тербелiсiнiн тэн жиiлiктерi бай^алады [17]. Хитозанмен модификацияланган цеолиттердщ екi Yлгiсiнiн спектрлерiнде ОН- жэне NH" байланыстарынын V тербелистерiне жататын 3436.8...3438.9 см-1 диапа-зонында кен сiнiру жолагы бар. Максимумы 1642.7 жэне 1634.3 см-1 жш-лштер NH3+ тобынын антисимметриялы тербелiстерiне жатады [18]. Жога-рыда аталган айма^тарда ^арастырылатын жиiлiктердiн ^ар^ындылыгы 70 °С температурада кептiрiлген Yлгiде аздап жогарылайды, б^л NH-бай-ланысынын кYшеюiн жанама растайды.
Хитозанмодифицирленген цеолит ИК- спектршдеп 1030.8...1001.9 см-1 диапазонындагы ен ^ар^ынды жиiлiк ^сас жола^пен салыстырганда осы жишктщ интенсивтiлiгiнiн артуы бай^алады (1-сурет, 1-^исыщ). Б^л цеолит тетраэдршщ Б1(Л1)-О байланыстарынын iшкi тетраэдрлiк созылу тербе-лiстерiнiн жэне хитозан молекуласы омырт^асынын С-0, С-М С-С байланыстарынын суперпозициясына байланысты болса керек [19, 20].
Цеолит к^рылымындагы Si(Al)-O байланыстарынын тетраэдрлiк созылу тербелiстерiн сипаттайтын 755 см-1 жиiлiгi (1-сурет, 1-^исыщ), цеолиттiн ИК спектрiнде хитозанмен езгертшген жэне 25 °С кептiрiлген Yлгiде (3-^исыщ), 740 см-1 дейiн кещстшт жэне темен тол^ын ^зындыгына ауысады, б^л С-0 байланыстарынын тербелiстерiнiн суперпозициясын керсетедi. 70°С-та кептiрiлген хитозан-модификацияланган цеолит спек^нде б^л жиiлiк тiркелмейдi (4-^исыщ).
Хитозанмен модификацияланган цеолиттердiн ИК спектрлерiнде теменгi жиiлiктi 525.....545 см-1 айма^та алынган сорбенттерде бай^алады.
Хитозанмен модификацияланган цеолиттердiн ИК спектрлершдеп аныщталган езгерiстер хитозаннын цеолит безмен ^апталуын растайды. Эр тYрлi температурада кешгршген сорбенттер спектрлерiнiн табылган айыр-машылыгы олардын сорбциялыщ сипаттамалардагы айырмашылыгын растайды.
Электронды микроскопиялыщ талдау табиги цеолиттщ бет сфера тэ-рiздi куыстары мен ^уыстары бiркелкi таралган микроторлы ^^рылым екенiн керсеттi. Энделмеген цеолиттщ микрографында цеолиттегi ^уыстар
мен куыстарга сэйкес келетш кiшiгiрiм жарык дактардыц болуы кврсетiлген (2а-сурет).
Микрографтарга Караганда, т^з кышкылыныц эсерiнен цеолиттщ кеуектiлiгi айтарлыктай взгередi. Къшкылмен модификацияланган цеолит к¥рылымында тесштердщ, каналдар мен куыстардыц саны мен квлемi ар-тады (2б-сурет). Б^л сорбциялык процестерде квптеген бос жэне белсецщ орталыктардыц тYзiлуiне ыкпал етедi жэне нэтижесiнде кышкылмен моди-фицирленген цеолиттщ адсорбция, катион жэне анион алмасу кабшетшщ жогарылауына ыкпал етедь
а б
2-сурет - Цеолиттердщ микрофотографиясы.
Цеолиттер: а - табиги, б - кышкылмен модифицирленген, в - хитозанмен модификацияланган.
Цеолитп хитозанмен модификациялаганнан кейiн сорбент бетшщ морфологиясы да взгередi. Микрофотографияда Yлгiсi ерiктi пiшiндi бвл-шектер екенш кврсетедi, онда бетi дамыган, оныц Yстiнде жарыктар мен жарыктар бар (2в-сурет).
3. Корытынды
1. Шащанай цеолитiн т^з ^ыш^ылымен модификациялау процесш-де сорбциялыщ процестерде бос жэне белсендi орталыщтардыц тYзiлуiне ыщпал ететш ^уыстар мен каналдар мвлшерi ^лгаятыны аныщталды, нэ-тижесiнде ^ыш^ылдыц шщру ^абшет внделген цеолитте квбейедi.
2. Хитозанды модификациялау процесiнде табиги цеолиттщ бетi хито-занмен байланыс взгертшетш (тiгiледi) кврсетiлдi. Нэтижесiнде хитозан-мен модификацияланган цеолиттщ кеуектiлiгi взгередi жэне оньщ сорб-циялыщ сипаттамасы табиги цеолитпен салыстырганда жа^сарады.
4. Тэжiрибелiк бвл1м
Шащанай кен орнынан алынган цеолит модификацияланган сор-бенттердi алу Yшiн пайдаланылды. Цеолит жогары кремнийлi минерал-дарга жатады (Si/Al = 5,75), геландит-клиноптилолит тобына жатады, сорбциялыщ ^асиеттерге ие (Е - 3.67 мг-экв/г, катион алмастыргыштыц САС - 0.997 мг-экв/г) жэне бiркатар жеке катиондарга минералды ^ыш^ыл-дарда жа^сы ащруге ^абшет [5].
Модификатор ретнде бiз 15% т^з ^ыш^ылын (HCl) жэне химиялыщ таза сортты хитозанды - талшыщты жэне ^абыщшалы тYзiлу, ион алмасу жэне комплекстеу ^абшет бар табиги шыгу тегi полиаминосахарид, биополимер ^олдандыщ.
Табиги цеолиттщ ^ыш^ыл модификациясы 1:5-ке тец «цеолит: HCl» ^атынасында 1 сагат бойы бвлме температурасында араластырып, Yлгiнi 30°C температурада т^ра^ты салмавда дейiн кептiрумен (1 сагат) жYргiзiлдi.
Табиги цеолиттi сштшк металл т^здарыныц ерiтiндiлерiмен вндеу цеолит бетше хитозанныц бекiтiлуiне де ыщпал ететiнi белгiлi [12]. Б^л жагдайда натрий хлоридi мен карбонаттары ец белсендi сорбциялыщ орталыщтар саныныц квбеюше жэне суда сорбенттщ жа^сы дисперст №-туршщ жартылай тYзiлуiне ыщпал етедi [13]. Шащанай кен орныныц цеолитшщ хитозанмен модификациясы [14] эдiсi бойынша аралыщ внiм -натрий цеолитш дайындау ар^ылы жYргiзiлдi. Нэтижесiнде цеолиттщ Na -формасы, 50°С температурада 1 сагат кешгршген, 3.5% арке ^ыш^ылыныц хитозан ерiтiндiсiмен 1: 5.6 ^атынасында 164 сагат бойы вцделд^ ал сорбент 25 жэне 70°С температурада т^ра^ты салмавда дешн кептiрiлдi.
Yлгiлердiц ИК спектрлерi Perkin Elmer Spectrum 100 FT-IR спектро-метрiнде, АКШ-та алынды. Yлгiлердiц ИК спектрiн тYсiндiру мен сэйкес-тецщру [7] сэйкес жYргiзiлдi.
Алынган Yлгiлердiц микрок¥рылымы «JXA-8230» электронды зонд микроанализаторында (JEOL, Жапония) 25 кВ YДеткiш кернеуде жэне 100 нА дешнп электронды сэулелiк токта жэне «QUANTA 250 FEG» (Нидерланды). бойынша зерттелд^ Электронды^ режимде РЭМ контрастыныц басты ерекшелiгi - б^л жалпы фонды ^¥райтын бвлшектермен салыстырганда атомдыщ саны жогары бвлшектердщ ай^ын контрастыныц белгiлi фактiсiн кврсетедi [8].
Сорбеиттердщ сорбциялык сипаттамалары: жалпы кеуек квлемi V, жалпы кеуектiлiк, жалпы сорбциялык сыйымдылык, статистикалык алмасу кабшетш аныктау эдiстерге сэйкес жYргiзiлдi [9].
Адсорбциялык белсендшк метилен квк (МК) KeMeriMeH аныкталды
[11].
^аржыландыру: Зерттеу ж^мысы К^азакстан Республикасы бшм жэне гылым Министрлш гылым Комитет! багдарламалык нысаналы каржыланыру ЖТН BR10965255 «Табиги шишзат пен внд1р1спк калдыктарга непзделген инновация-лык квпфункционалды материалдар» бойынша орындалды.
Эдебиеттер Ti3iMi
1. Александрова В.С., Зыкова О.П., Марков Э.Я. и др. Журн. прикл. химии. 2004. 1. С. 32.
2. Брек Д. Целитовые молекулярные сита. М.: Мир, 1976. 37 с.
3. Ергожин Е.Е., Акимбаева А.М. Успехи в области модифицирования Казахстанских цеолитов. Вестник КНУ. 2004. Сер. 3. Вып. 1. С. 51-57.
4. Liu Y.L., Hsu C.Y., Su Y.H., et al. Biomacromolecules. 2005. Vol. 6, 1. P. 368.
5. Черенов Л.Г., Ворожбитова Л.Н. Методы исследования пористой структуры высокодисперсных тел. Л.: Химия, 1984. 248 с.
6. Накамото К. Инфракрасные спектры неорганических и координационных соединений. М.: Наука, 1966. 411 с.
7. Сильверстейн Р., Басслер Г., Меррил Т. Спектрометрическая идентификация органических соединений. М.: Наука, 1977. 308 с.
8. Рид С.Дж.Б. Электронно-зондовый микроанализ и растровая электронная микроскопия в геологии. М.: Техносфера, 2008. 232 с.
9. Вячеславов А.С., Ефремова М. Определение площади поверхности и пористости материалов методом сорбции газов. Методическая разработка, факультет наук о материалах. М.: Из-во МГУ им. М.В. Ломоносова, 2012. 65 с.
10. Когановский А.М., Левченко Т.М., Кириченко В.А. Адсорбция растворённых веществ. Киев, 1977. 250 с.
11. ГОСТ 4453-74. Уголь активный осветляющий древесный порошкообразный. Технические условия. М.: Из-во стандартов. 1993. 21 с.
12. Природные цеолиты. Тбилиси: Мециниереба, 1976. 90 с.
13. Liu Y.L., Hsu C.Y., Su Y.H., et al. Biomacromolecules. 2005. Vol. 6, 1. P. 368.
14. Kröl M., Mozgawa W., Jastrz^bski W., Barczyk K. Micro. and Mes. Mater. 2012. Vol. 156. 2. Р. 181.
15. Челищев Н.Ф., Челищев Р.В. Вест. c.-х. науки. 1978. 2. С. 126.
16. Barrer R.M., Coughlan B. Molecular Sieves, Society of Chemical Industry, London, 1986. P. 141.
17. Юрченко Э.Н., Кустова Г.Н. и др. Колебательные спектры неорганических соединений. Новосибирск: Наука, 1981. 140 с.
18. Беллами Л. Инфракрасные спектры сложных молекул. М.: ИЛ, 1963. 593 с.
19. Наканаси Е. Инфракрасные спектры и строение органических соединений. М.: Мир. 1965. 220 с.
20. Тарасевич Б.Н. ИК-спектры основных классов органических соединений. М.: Из-во Моск. ун-та, 2012. 55 с.
Information about authors:
Kaiynbayeva RA. - Cand. of Technical sciences; e-mail: [email protected]; ORCID ID: http: //orcid.org/0000-0002-2385-0839
Kojabekova N.N. - Cand. of chemical sciences; e-mail: [email protected]; ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-7657-140
Sultanbayeva G.Sh. - Cand. of Technical sciences; e-mail: [email protected]; ORCID ID: http: //orcid.org/0000-0002-1413-7986
Agatayeva А.А. - Dr. Of Phylosophy; e-mail: [email protected]; ORCID ID: http: //orcid.org/0000-0002-6920-4795
Chernyakova R.M. - Dr. of Technical sciences, Professor; e-mail: [email protected]; ORCID ID: http://orcid.org/ 0000-0003-1243-3527
Jussipbekov U.Zh. - Corresponding Member of the National Academy of Sciences of the Republic of Kazakhstan, Dr. of Technical sciences, Professor; e-mail: Jussipbekov @mail.ru; ORCID ID: http: // orcid. org/0000-0002-2354-9878.
Резюме
ВЛИЯНИЕ ПРИРОДЫ МОДИФИКАТОРА НА СОРБЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ШАНКАНАЙСКОГО ЦЕОЛИТА
Р.А. Кайынбаева, Н.Н. Кожабекова, Г.Ш. Султанбаева, А.А. Агатаева, Р.М. Чернякова, У.Ж. Джусипбеков
АО «Институт химических наук им. А. Б. Бектурова», Алматы, Казахстан, E-mail: [email protected]
Получены модифицированные соляной кислотой и хитозаном сорбенты на основе цеолита мосторождения Шанканай и изучено влияние температуры сушки на сорбционные свойства сорбентов. Выявлено, что 25 оС является оптимальной температурой получения кислотомодифицированного цеолита. Хитозанмодифи-цированный сорбент с хорошими сорбционными характеристиками можно получать при 25 оС с катионообменными (СОЕ 68.05 мг-экв/г) и 70 оС с анионообменными (СОЕ 70.16 мг-экв/г) свойствами.
Физико-химический анализ модифицированных цеолитов показал увеличение размера пустот и каналов на поверхности кислотомодифицированного цеолита, а при модификации хитозаном, последний сшивается с поверхностью природного цеолита.
Ключевые слова: природный цеолит, модификация, сорбционные характеристики, соляная кислота, хитозан
Abstract
INFLUENCE OF THE NATURE OF THE MODIFIER ON THE SORPTION PROPERTIES OF SHANKANAI ZEOLITE
R.А. Kaiynbayeva, N.N. Kojabekova, G.Sh. Sultanbayeva, А.А. Аgatayeva, R.М. Chernyakova, U.Zh. Jussipbekov
JSC "Institute of Chemical Sciences named afterA.B.Bekturova, Almaty, Kazakhstan, E-mail: [email protected]
Sorbents modified with hydrochloric acid and chitosan based on the Shankanai bridge formation zeolite were obtained, and the effect of drying temperature on the
sorption properties of sorbents was studied. It was found that 25 °C is the optimal temperature for obtaining acid-modified zeolite. A chitosan-modified soibent with good sorption characteristics can be obtained at 25 °C with cation-exchange (COE 68.05 mg-eq/g) and 70°C with anion-exchange (SEC 70.16 mg-eq/g) properties.
Physicochemical analysis of modified zeolites showed an increase in the size of voids and channels on the surface of acid-modified zeolite, and when modified with chitosan, the latter is crosslinked with the surface of natural zeolite.
Key words: natural zeolite, modification, sorption characteristics, hydrochloric acid, chitosan.
References
1. Alexandrova V.S., Zykova O.P., Markov E.Ya. et al. Zh. app. chemistry. 2004. 1. P. 32. (in Russ.).
2. Breck D. Celite molecular sieves. M.: Mir, 1976. 37 p. (in Russ.).
3. Ergozhin EE.,. Akimbaeva A.M. Successes in the field of modification of Kazakhstani zeolites. VestnikKNU, 2004. Ser. 3. Issue. 1. 51-57. (in Russ.).
4. Liu Y.L., Hsu C.Y., Su Y.H., et al. Biomacromolecules. 2005. Vol. 6, 1. P. 368.
5. Cherenov L.G., Vorozhbitova L.N. Methods for studying the porous structure of highly dispersed bodies. L.: Chemistry, 1984. 248 p. (in Russ.).
6. Nakamoto K. Infrared spectra of inorganic and coordination compounds: M.: Nauka, 1966. 411 p. (in Russ.).
7. Silverstein R., Bassler G., Merrill T. Spectrometric identification of organic compounds. M.: Nauka, 1977. 308 p. (in Russ.).
8. Reed S.J.B. Electron probe microanalysis and scanning electron microscopy in geology. M.: Technosphere, 2008. 232 p. (in Russ.).
9. Vyacheslavov A.S., Efremova M. Determination of surface area and porosity of materials by gas sorption method. Methodical development, Faculty of Materials Science. M.: Iz-in Moscow State University. M.V. Lomonosov, 2012. 65 p. (in Russ.).
10. Koganovsky A.M., Levchenko T.M., Kirichenko V.A. Adsorption of dissolved substances. Kiev, 1977. 250 p . (in Russ.).
11. GOST 4453-74. Powdered active clarifying charcoal. Technical conditions. M.: Because of standards. 1993. 21 p. (in Russ.).
12. Natural zeolites. Tbilisi: Metzinereba, 1976. 90 p. (in Russ.).
13. Liu Y.L., Hsu C.Y., Su Y.H., et al. Biomacromolecules. 2005. Vol. 6, 1. P. 368.
14. Krol M., Mozgawa W., Jastrz^bski W., Barczyk K. Micro. and Mes. Mater. 2012. Vol. 156, 2. P. 181.
15. Chelishchev N.F., Chelishchev R.V. West. agricultural science. 1978. 2. P. 126. (in Russ.)
16. Barrer R.M., Coughlan B. Molecular Sieves, Society of Chemical Industry, London, 1986. P. 141.
17. Yurchenko E.N., Kustova G.N. and other Vibrational spectra of inorganic compounds. Novosibirsk: Nauka, 1981, 140 p. (in Russ.).
18. Bellamy L. Infrared spectra of complex molecules. M.: IL, 1963. 593 p.
19. Nakanashi E. Infrared spectra and structure of organic compounds. M.: Mir. 1965. 220 p. (in Russ.).
20. Tarasevich B.N. IR spectra of the main classes of organic compounds. M.: from Moscow. un-that. 2012. 55 p.
