CC BY
10
УДК 544.3.03
ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ СОРБЦИИ МЕТИЛЕНОВОГО СИНЕГО ДИОКСИДОМ КРЕМНИЯ, ПОЛУЧЕННЫМ РАЗНЫМИ СПОСОБАМИ
© 2022 Н. И Косолапова1, С. П. Цыганкова2, В. А. Терехова3, Ю. О. Веляев4, Д. В. Майоров5
1 кандидат химических наук, младший научный сотрудник НИЛ ОС кафедры химии
e-mail: Nataliko7@yandex.ru 2студент 1 курса магистратуры, направление подготовки 04.04.01 Химия
e-mail: sofia. tsyganckowa @ yandex. ru 3студент 3 курса бакалавриата, направление подготовки 04.03.01 Химия
Курский государственный университет
4кандидат технических наук, доцент
Севастопольский государственный университет Политехнический институт
5 кандидат технических наук, старший научный сотрудник
5Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева - обособленное подразделение Федерального государственного бюджетного учреждения науки Федерального исследовательского центра «Кольский научный центр Российской академии наук» (ИХТРЭМС КНЦ РАН)
Проведено исследование термодинамических параметров сорбции метиленового синего образцами пирогенного и осажденного диоксида кремния. Показано, что для первого и второго образцов размер мельчайших различимых частиц, образующих агломераты, и сорбционная емкость составляют 60-80 нм, 796 мг/г и 100-120 нм, 588 мг/г соответственно. Подтверждено, что способ получения аморфного диоксида кремния влияет на структурно-поверхностные, а следовательно, сорбционные свойства материала.
Ключевые слова: аморфный диоксид кремния, осаждённый диоксид кремния, пирогенный диоксид кремния, сорбционные свойства, параметры сорбции, сорбционная емкость, изотермы сорбции.
THERMODYNAMIC PARAMETERS OF SORPTION OF METHYLENE BLUE BY SILICON DIOXIDE OBTAINED BY VARIOUS METHODS
© 2022 N. I. Kosolapova1, S. P. Tsygankova2, V. A. Terekhova3, Yu. O. Velyaev4, D. V. Mayorov4
1Candidate of Chemical Science, Research Laboratory of Organic Synthesis
e-mail: Nataliko7@yandex.ru 21st year master's student, areas of study 04.04.01 Chemistry e-mail: sofia. tsyganckowa @ yandex. ru 3student of the 3rd year of undergraduate studies, areas of study 04.03.01 Chemistry
Kursk State University
ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ
4Candidate of Engineering Science
Sevastopol State University 5Candidate of Engineering Science
Tananaev Institute of Chemistry Subdivision of the Federal Research Centre "Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences"
The thermodynamic parameters of the sorption of methylene blue by samples of pyrogenic and precipitated silicon dioxide were studied. It is shown that for the first and second samples, the size of the smallest distinguishable particles that make up the agglomerates and the sorption capacity are: 60-80 nm, 796 mg/g and 100-120 nm, 588 mg/g, respectively. It is confirmed that the method of obtaining amorphous silicon dioxide affects the structural and surface, and therefore sorption properties of the material.
Keywords: amorphous silicon dioxide, precipitated silicon dioxide, pyrogenic silicon dioxide, sorption properties, sorption parameters, sorption capacity, sorption isotherms.
Диоксид кремния является одним из важных и востребованных соединений кремния. Сегодня активно используются не только его природные формы, но и множество синтетических, получаемых в химической промышленности. Синтетический кремнезём получают осаждением из раствора силиката натрия (осажденный диоксид кремния) и пламенным гидролизом летучих кремнийсодержащих веществ (пирогенный диоксид кремния). Способ получения оказывает значимое влияние на конечные структурно-поверхностные и, как следствие, физико-химические свойства продукта: размер и форму частиц, наличие или отсутствие пор на поверхности и т. д. Сорбционная активность кремнезёма также напрямую зависит от способа его получения, поэтому изучение интенсивности проявления сорбционных свойств диоксида кремния, полученного разными способами, является актуальным.
Проведено исследование пирогенного диоксида кремния (образец 1 -энтеросорбент «Полисорб МП», производимый ННЦ «Фармаконадзор») и осажденного диоксида кремния (образец 2 - экспериментальный диоксид кремния, полученный нефелинового концентрата [1]). Изучение морфологии частиц первого образца при помощи электронной микроскопии показало, что препарат представлен наноразмерными полидисперсными частицами со средним размером 60 нм - 80 нм, склонными к агломерации в структуры, размер которых лежит в микрометровом диапазоне. Размер мельчайших различимых частиц, из которых состоят агломераты осажденного SiO2, полученного из нефелинового концентрата, составляет 100-120 нм.
Экспериментальная оценка термодинамических параметров сорбции для образцов проводилась методом изотерм по отношению к метиленовому синему (МС), как наиболее часто используемому сорбату, используемому для изучения сорбционных свойств материалов, проявляемых в растворах. Так как одним из видов применения диоксида кремния, в котором важную роль играет сорбционная активность материала, является эфферентная терапия различных интоксикаций, сорбцию проводили в растворе имитирующем среду кишечника с рН 7,5 с фиксированной массой сорбента (0,05 г) и различной концентрацией вещества маркера. Время контакта сорбента с сорбатом в модельных растворах составляло 30 мин. Результаты исследования представлены на рисунке.
Auditorium. Электронный научный журнал Курского государственного университета. 2022. № 4 (36)
Косолапова Н. И,
Цыганкова С. ПТерехова В. АВеляев Ю. ОМайоров Д. В. Термодинамические параметры сорбции метиленового синего диоксидом кремния, полученным разными способами
800
Полисорб МП
- Диоксид кремния, полученный из нефелинового концентрата
20 40 60 80 Концентрация, мг/л
100
120
Изотермы сорбции метиленового синего диоксидом кремния, полученного разными способами
Полученные изотермы сорбции в анализируемом диапазоне концентраций с высокими коэффициентами детерминации аппроксимируются с помощью моделей Ленгмюра и Френдлиха [2-5]. Найденные значения сорбционной емкости энтеросорбентов на основе диоксида кремния по отношению к веществу-маркеру составляют: ПС - 796 мг/г, аморфный диоксид кремния, полученный из нефелинового концентрата, - 588 мг/г.
Полученные экспериментальные данные подтверждают влияние способа получения аморфного диоксида кремния на структурно-поверхностные, а следовательно, сорбционные свойства материала.
Библиографический список
1. Maiorov, D. Structural and surface properties of silicon dioxides obtained by extraction from sulfuric acid solutions of nepheline decomposition / D. Maiorov, Y. Velyaev // Materials Science Forum. - 2022. - 1052. - P. 116-121
2. Ayawei, N. Synthesis, characterization and application of Mg/Al layered double hydroxide for the degradation of congo red in aqueous solution / N. Ayawei, S.S. Angaye, D. Wankasi, E.D. Dikio // Open Journal of Physical Chemistry - 2015 - Vol. 5 - P. 5670.
3. Boparai, H.K. Kinetics and thermodynamics of cadmium ion removal by adsorption onto nano zerovalent iron particles/ H.K. Boparai, M. Joseph, D.M. O'Carroll // Journal of Hazardous Materials - 2011 - V. 186 - P. 458-465.
4. Gunay A.E. Arslankaya, I. Tosun, Lead removal from aqueous solution by natural and pretreated clinoptilolite: adsorption equilibrium and kinetics / A. Gunay // Journal of Hazardous Materials - 2007 - Vol. 146. - P. 362-371.
5. Khalid, A. et. al. Kinetic & Equilibrium modeling of copper biosorption / A. Khalid, M.A. Kazmi, M. Habib, S. Jabeen, K. Shahzad // Journal of Faculty of Engineering & Technology. - 2015. - Vol. 22. - №1. - P. 131-145
0
0
