Новые композитные волокна с осажденным слоем бирнессита

Новые композитные волокна с осажденным слоем бирнессита

Синтезированы новые композитные волокна путем in situ формирования слоя диоксида марганца на поверхности модифицированных полиакрилонитрильных волокон. Данные электронно-микроскопического, инфракрасного и рентгенофазового исследований подтвердили образование бирнессита (δ-MnO₂) на поверхности волок...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Datum:2017
1. Verfasser: Бондарь, Ю.В.
Format: Artikel
Sprache:Russian
Veröffentlicht: Видавничий дім "Академперіодика" НАН України 2017
Schriftenreihe:Доповіді НАН України
Schlagworte:
Екологія
Online Zugang:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/126931
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:Новые композитные волокна с осажденным слоем бирнессита / Ю.В. Бондарь // Доповіді Національної академії наук України. — 2017. — № 9. — С. 102-109. — Бібліогр.: 15 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-126931
record_format dspace
spelling nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1269312025-02-09T17:33:52Z Новые композитные волокна с осажденным слоем бирнессита Нові композитні волокна з осадженим шаром бірнеситу Novel composite fibers coated with birnessite layer Бондарь, Ю.В. Екологія Синтезированы новые композитные волокна путем in situ формирования слоя диоксида марганца на поверхности модифицированных полиакрилонитрильных волокон. Данные электронно-микроскопического, инфракрасного и рентгенофазового исследований подтвердили образование бирнессита (δ-MnO₂) на поверхности волокон в виде равномерного плотного слоя, состоящего из наноагрегатов округлой формы. Апробирование композитных волокон в процессе каталитического окисления двухвалентного железа в растворе показало их высокую эффективность. Синтезовані нові композитні волокна шляхом in situ осадження шару діоксиду марганцю на поверхню модифікованих поліакрилонітрильних волокон. Дані електронно-мікроскопічного, інфрачервоного та рентгенофазового досліджень підтвердили утворення бірнеситу (δ-MnO₂) на поверхні волокон у вигляді рівномірного щільного шару, що складається з наноагрегатів округлої форми. Апробація композитних волокон у процесі каталітичного окиснення двовалентного заліза в розчині показала їх високу ефективність. New composite material is synthesized by the in situ formation of a manganese dioxide layer on the surface of modified polyacrylonitrile fibers. Scanning electron microscopy, infra-red and X-ray diffraction analyses confirmed the formation of birnessite (δ-MnO₂) on fibers’ surface, which forms a compact layer consisted of rounded nanoaggregates. The testing of composite fibers in the catalytic oxidation of divalent iron in a solution has shown their high efficiency. 2017 Article Новые композитные волокна с осажденным слоем бирнессита / Ю.В. Бондарь // Доповіді Національної академії наук України. — 2017. — № 9. — С. 102-109. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. 1025-6415 DOI: doi.org/10.15407/dopovidi2017.09.102 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/126931 502.65 ru Доповіді НАН України application/pdf Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Russian
topic Екологія
Екологія
spellingShingle Екологія
Екологія
Бондарь, Ю.В.
Новые композитные волокна с осажденным слоем бирнессита
Доповіді НАН України
description Синтезированы новые композитные волокна путем in situ формирования слоя диоксида марганца на поверхности модифицированных полиакрилонитрильных волокон. Данные электронно-микроскопического, инфракрасного и рентгенофазового исследований подтвердили образование бирнессита (δ-MnO₂) на поверхности волокон в виде равномерного плотного слоя, состоящего из наноагрегатов округлой формы. Апробирование композитных волокон в процессе каталитического окисления двухвалентного железа в растворе показало их высокую эффективность.
format Article
author Бондарь, Ю.В.
author_facet Бондарь, Ю.В.
author_sort Бондарь, Ю.В.
title Новые композитные волокна с осажденным слоем бирнессита
title_short Новые композитные волокна с осажденным слоем бирнессита
title_full Новые композитные волокна с осажденным слоем бирнессита
title_fullStr Новые композитные волокна с осажденным слоем бирнессита
title_full_unstemmed Новые композитные волокна с осажденным слоем бирнессита
title_sort новые композитные волокна с осажденным слоем бирнессита
publisher Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
publishDate 2017
topic_facet Екологія
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/126931
citation_txt Новые композитные волокна с осажденным слоем бирнессита / Ю.В. Бондарь // Доповіді Національної академії наук України. — 2017. — № 9. — С. 102-109. — Бібліогр.: 15 назв. — рос.
series Доповіді НАН України
work_keys_str_mv AT bondarʹûv novyekompozitnyevoloknasosaždennymsloembirnessita
AT bondarʹûv novíkompozitnívoloknazosadženimšarombírnesitu
AT bondarʹûv novelcompositefiberscoatedwithbirnessitelayer
first_indexed 2025-11-28T18:39:49Z
last_indexed 2025-11-28T18:39:49Z
_version_ 1850060515041083392
fulltext 102 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. acad. nauk Ukr. 2017. № 9 © Н.О. Вірченко, А.М. Пономаренко, 2017 ОПОВІДІ НАЦІОНАЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ НАУК УКРАЇНИ Разработка и внедрение в практику новых функциональных материалов для селективно го извлечения тяжелых металлов и радионуклидов из загрязненных природных и тех но ло- ги ческих вод, изучение их физико-химических и сорбционных свойств является актуаль- ной технологической задачей. Особый интерес представляет синтез современных материалов на основе диоксида мар- ганца (MnO2). Природный и синтетический диоксид марганца существует в виде несколь- ких полиморфных модификаций (α-, β-, γ-, δ-, λ-, ε-MnO2). Их структура зависит от рас- положения октаэдров [MnO6] и может быть цепочной, канальной либо слоистой и опре- деляется условиями получения [1, 2]. В практике очистки природных и технологических растворов в настоящее время ши- роко применяется бирнессит (birnessite) — δ-MnO2. Марганец в бирнессите находится в степенях окисления +4 и +3 (возможно, и +2), поэтому химический состав бирнессита не отвечает формуле MnO2, и бирнессит не является стехиометрическим оксидом. Например, согласно [3], состав типичного калиевого бирнессита соответствует формуле K0,46 – 0,5(Mn3+, Mn4+)2O4(H2O)0,5 – 1,4. В литературе под термином “бирнессит”, как правило, подразуме- вают диоксид марганца со структурой бирнессита. © Ю.В. Бондарь, 2017 doi: https://doi.org/10.15407/dopovidi2017.09.102 УДК 502.65 Ю.В. Бондарь ГУ “Институт геохимии окружающей среды НАН Украины”, Киев E-mail: juliavad@yahoo.com Новые композитные волокна с осажденным слоем бирнессита Представлено членом-корреспондентом НАН Украины Г.В. Лисиченко Синтезированы новые композитные волокна путем in situ формирования слоя диоксида марганца на по- верхности модифицированных полиакрилонитрильных волокон. Данные электронно-микроскопического, ин фра красного и рентгенофазового исследований подтвердили образование бирнессита (δ-MnO2) на по- верхности волокон в виде равномерного плотного слоя, состоящего из наноагрегатов округлой формы. Ап робирование композитных волокон в процессе каталитического окисления двухвалентного железа в рас- творе показало их высокую эффективность. Ключевые слова: полиакрилонитрильные волокна, композитные волокна, диоксид марганца, бирнессит, ка- талитическое окисление. ЕКОЛОГIЯ 103ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2017. № 9 Новые композитные волокна с осажденным слоем бирнессита Оксиды марганца со структурой бирнессита имеют слоистую структуру с типичным межслоевым расстоянием ~ 7 Å, где каждый слой представляет собой сетку соединенных вершинами октаэдров [MnO6] [2]. Присутствие Mn в низких степенях окисления приводит к появлению отрицательного заряда на металлоксидных слоях, который компенсируется за счет вхождения различных катионов (Na+, K+, Ca2+ и др.) и молекул воды в межслоевое пространство. Это придает бирнесситу ярко выраженные катионообменные и каталити- ческие свойства. Бирнессит широко распространен в природе: в почвах, осадочных породах, на дне морей и океанов в виде железомарганцевых образований. Синтетический диоксид марганца со структурой бирнессита получают в виде пористо- го тонкодисперсного порошка. Он имеет высокую удельную площадь поверхности (от нескольких до сотен м2/г) и низкую точку нулевого заряда ~ 2,25 [4]. Бирнессит хорошо зарекомендовал себя в качестве сорбента для тяжелых металлов и радионуклидов, а также в процессах каталитического окисления как органических, так и неорганических загряз- нителей [5—8]. Однако получение бирнессита в виде тонкодисперсного порошка ограничивает его использование в технологических процессах. Последние достижения нанотехнологии позволяют решить эту проблему путем синтеза композитных материалов, в которых тонко- дисперсная неорганическая фаза тем или иным образом закреплена на твердой подложке (матрице). Волокнистые полимеры с ионообменными функциональными группами являются перспективной твердой подложкой для синтеза композитных материалов [9]. Ионообменные группы, закрепленные на поверхности волокна, служат центрами формирования неорга- нической фазы. Подбирая природу функциональных групп, плотность распределения, мож- но создавать условия для формирования неорганических наночастиц, а также контроли- ровать их размер, морфологию, особенности роста на поверхности. Ультрадисперсные неорганические частицы химически закреплены на поверхности волокна (через функцио- нальные группы) и не подвержены агломерации в условиях эксплуатации сорбента. Синтезированные композитные волокна, таким образом, объединяют уникальные свойства неорганической фазы (селективность, высокая скорость химических реакций) и техноло- гические свойства волокнистой матрицы (высокая удельная поверхность, высокая гидрав- лическая проницаемость). Целью данного исследования были разработка способа получения композитного ма- териала на основе модифицированных полиакрилонитрильных (ПАН) волокон с активным слоем диоксида марганца (со структурой бирнессита), исследование структурно-ми не ра ло- гических особенностей осажденной фазы, апробация синтезированных композитных во- локон в процессе каталитического окисления двухвалентного железа в растворе. Материалы и методы. В качестве полимерной основы для синтеза композита исполь- зовали модифицированные ПАН волокна с карбоксильными группами [10]. Формирова- ние слоя диоксида марганца на поверхности волокон осуществляли in situ согласно мето- дике синтеза бирнессита (δ-MnO2) [4] путем последовательной выдержки исходных ПАН волокон в водном растворе MnCl2 (0,2 M), затем — в щелочном растворе перманганата ка- лия (0,2 М). После реакции композитные волокна отмывали в дистиллированной воде и сушили при 60—70 оС. 104 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. acad. nauk Ukr. 2017. № 9 Ю.В. Бондарь Морфологию волокон исследовали с помощью сканирующего электронного микро с ко- па (СЭМ) марки JSM 6490LV (JEOL), оснащенного приставкой для энергодиспер си он ного микроанализа (Oxford Instruments). Перед исследованием образцы напыляли платиной. Инфракрасные спектры поглощения регистрировали на ИК фурье-спектрометре “Spec trum One” фирмы Perkin Elmer в диапазоне частот 4000—400 см–1. Анализ фазового состава во- локон проводили методом рентгеновской дифракции на дифрактометре ДРОН-3 (CuKα- излучение, область сканирования 2θ = 10—60° в режиме пошагового сканирования). Изучение процесса каталитического окисления ионов двухвалентного железа с ис- пользованием синтезированных волокон проводили в статических условиях при соотно- шении твердой и жидкой фаз 1 : 400. Раствор двухвалентного железа готовили с исполь- зованием соли FeSO4 · 7H2O. В серию полимерных флаконов помещали навески адсорбента (0,05 г), заливали их 20 мл раствора с начальной концентрацией С0 и выдерживали тре- буемое время. Затем раствор фильтровали через бумажный фильтр “синяя лента” и опре- деляли в нем текущую концентрацию двухвалентного (Сτ) и общего железа (Сtotal) с по- мощью спектрофотометра DR 2800 (“Hach Lange”, Германия) с использованием реактива 1,10-фенантролин. Результаты и их обсуждение. В качестве основы для синтеза композитных сорбентов были выбраны модифицированные полиакрилонитрильные волокна. Полиакрилонитрил обладает химической стойкостью в разбавленных растворах кислот и щелочей, в широком перечне органических растворителей, в окислительных и восстановительных условиях. ПАН волокна имеют невысокую стоимость, а ПАН матрица может быть легко модифи ци- рована с получением разнообразных ионообменных групп. Поэтому ПАН широко исполь- зуется для синтеза разнообразных полимерных и композитных материалов. Для синтеза бирнессита было разработано несколько методов, основанные на проте- кании окислительно-восстановительных процессов [11]. Для наших целей наиболее подходящим оказался метод окисления Mn(II) перманганатом калия в щелочной среде Рис. 1. Микрофотографии ис ход- ных ПАН волокон (а, б) и ком- позитных ПАН волокон с осаж- денным слоем диоксида марганца (в, г, д) 105ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2017. № 9 Новые композитные волокна с осажденным слоем бирнессита (рН 8,5 — 10). Бирнессит образуется в виде тонкодисперсного осадка тем- но-коричневого (черного) цвета [4]. Микрофотографии исходных и ком позитных волокон, полученные с помощью СЭМ, представлены на рис. 1. Исходные ПАН волокна име- ют кремовый цвет и гладкую тексту- ру (см. рис. 1, а, б). После in situ фор- мирования слоя диоксида марганца на поверхности ПАН волокон цвет волокон изменился на темно-корич- невый (черный), а текстура стала ше- ро ховатой (см. рис. 1, в, г). Можно ви- деть, что неорганическая фаза осаж- дается на поверх ность волокон в ви де равномерного слоя, состоящего из плотно прилегающих друг к другу наноагрегатов (50—70 нм) округлой формы (см. рис. 1, д). Результаты микроанализа показали в осажден- ном слое присутствие элементов Na, K, Mn, O, соответст вующих составу бирнессита. Образо вание слоя диоксида мар- ганца на поверхности волокон под- тверждается также данными ИК фурье-спектро скопии (рис. 2). В ИК спектре ис ходных волокон (спектр 1) можно диагностировать полосы по- глощения нитрильной (2247 см−1) и карбоксильной (1670 и ~2900 см–1) групп, а также молекул во ды (1540 и ~3550 см–1 ). В ИК спектре композит- ных волокон (спектр 2) появляется но вая интенсивная полоса поглощения с максимумами 523 и 467 см–1, которая соответствует валентным колебаниям связи Mn—O. Эти данные со- впадают с результатами, полученными ранее при исследовании природного и синтетиче - с кого бирнессита [12, 13]. Дифрактограммы исходных и композитных волокон представлены на рис. 3. На диф- рактограмме композитных волокон (спектр 2) можно видеть появление трех новых ши ро- ких пиков с центрами при 2θ ~12,5 о, 25,2° и 37°. Положение максимумов на дифрак тограмме и соотношение интенсивностей этих пиков практически идентичны данным, опубликован- ным для моноклинного бирнессита (δ-MnO2, JCPDS 80-1098). Пики на дифрактограмме Рис. 2. ИК спектры исходных ПАН во локон (1) и ком по- зитных волокон с осаж денным слоем диоксида марганца (2) Рис. 3. Дифрактограммы исходных ПАН волокон (1) и композитных волокон с осажденным слоем диоксида мар- ганца (2) 106 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. acad. nauk Ukr. 2017. № 9 Ю.В. Бондарь ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2017. № 9 сильно уширены, что связано с малым размером частиц MnO2 и их слабо окристаллизованной структурой. Таким образом, полученные эксперимен- тальные результаты позволяют нам сделать вы- вод, что слой диоксида марганца, сформирован- ный на поверхности ПАН волокон, представля- ет собой бирнессит (δ-MnO2). Хорошо известно, что бирнессит кроме сорб- ционных свойств обладает свойством каталити- ческого окисления многих веществ [8]. В современной водоподготовке диоксид марганца находит применение для снижения содержания сероводорода, железа и марганца. Однако синтетический бирнессит получают обычно в виде тонкодисперсного порошка, который мало пригоден для очистки воды, особенно в динамическом режиме. Поэтому в водоподго- товке используют твердые гранулированные фильтрующие композиты. Композитный ма- териал представляет собой гранулы из природных или синтетических минералов (цеолиты, кварцевые пески и др.), на поверхность которых в виде тонкого слоя осаждают диоксид мар- ганца (который, согласно описанию процесса синтеза, является бирнесситом). В случае обезжелезивания природных и технологических вод с помощью гранулиро- ванных композитов происходит каталитическое окисление ионов двухвалентного железа до трехвалентного состояния. Двухвалентное железо в присутствии диоксида марганца бы- стро окисляется, а коллоиды трехвалентного железа оседают на поверхность гранул. Впоследствии большая часть окисленного железа может быть вымыта при обратной про- мывке. Таким образом, гранулированный композит с осажденным слоем MnO2 является не только каталитическим материалом, но и фильтрующей средой [14]. Такой подход позволя- ет сэкономить расход реагентов для синтеза диоксида марганца (или расход природного минерала) и совместить процессы каталитического окисления и фильтрования, минуя про- цесс коагуляции коллоидов трехвалентного железа. Рис. 4. СЭМ-изображение композитного волокна после 72 ч реакции каталитического окисления Fe(II) ионов Результаты каталитического окисления ионов Fe2+ в растворе с использованием композитных волокон ПАН - δ-MnO2 Образец Время контакта, ч Концентрация Fe2+, мг/л Концентрация Fetotal , мг/л С0 Сτ Исходный раствор (FeSO4 · 7H2O) После при готов ле- ния раствора — 3 ч 35,75 — 44,00 1 1 — 0, 75 2,22 2 3 — 0,80 0,57 3 72 — 0,0 0,12 107ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2017. № 9 Новые композитные волокна с осажденным слоем бирнессита На сегодняшний день самыми распространенными каталитическими и фильтрующи- ми материалами являются Вirm Fine, Manganese Greensand, Pyrolox, МТМ, МЖФ и др. Хорошо зарекомендовал себя композитный материал на основе цеолитового туфа Со кир- ницкого месторождения (Закарпатье, Украина) [15]. По сравнению с известными грану- лированными композитами, отмеченными выше, этот материал в несколько раз дешевле, а цеолитовый туф добывают в Украине. Чтобы судить о способности синтезированных нами композитных волокон каталити- чески окислять ионы двухвалентного железа и удалять их из раствора, были проведены исследования по изменению концентрации двухвалентного и общего железа в растворе, а также визуальные наблюдения по изменению цвета раствора со временем. Параллельно был поставлен эксперимент по каталитическому окислению двухва лент- ного железа с использованием мелкодисперсного бирнессита, синтезированного в иден- тичных условиях. Визуальные наблюдения показали, что в реакционном флаконе с мелко- дисперсным бирнесситом раствор постепенно мутнеет, а на дно флакона оседает рыжий осадок гидроксида трехвалентного железа. В случае эксперимента с композитными волок- нами раствор оставался прозрачным в течение всего эксперимента. На дне флакона не было обнаружено никакого осадка. Результаты определения изменения концентрации двухвалентного железа со временем (таблица) показывают, что около 98 % Fe(II) было окислено в течение первого часа реак- ции. После 72 ч эксперимента в растворе практически не осталось двухвалентного железа, а содержание общего железа было меньше предельно допустимой концентрации железа в пи- тьевой воде (0,3 мг/л). На рис. 4 представлено СЭМ-изображение композитного волокна после 72 ч реакции каталитического окисления Fe(II) ионов. Можно видеть мелкодисперсный осадок на по- верхности волокна. Результаты микроанализа в отмеченной области показали присутствие элементов Mn, Fe и O. Эти данные косвенно указывают на то, что на поверхности композит- ных волокон происходит окисление Fe(II) ионов и последующее осаждение коллоидов Fe(OH)3. Таким образом, композитные волокна с осажденным слоем δ-MnO2 выполняют не только функцию каталитического окисления Fe(II) до Fe(III), но и функцию фильтру- ющего слоя. Таким образом, синтезированы композитные волокна путем in situ формирования слоя диоксида марганца на поверхности модифицированных полиакрилонитрильных волокон. Формирование слоя MnO2 на поверхности волокон подтверждено результатами элек- тронно-микроскопического, инфракрасного и рентгенофазового исследований. Электронно-микроскопические исследования показали, что диоксид марганца форми- руется на поверхности волокон в виде равномерного слоя, состоящего из плотно прилегаю- щих друг к другу наноагрегатов (30—40 нм). Рентгенофазовый анализ позволил диагностировать диоксид марганца на поверхности волокон как δ-MnO2 (диоксид марганца со структурой бирнессита). Апробирование композитных волокон в процессе каталитического окисления двухва- лентного железа в растворе показало их высокую эффективность. Из раствора с высоким значением начальной концентрации двухвалентного железа за первый час реакции было удалено более 98 % Fe(II). 108 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. acad. nauk Ukr. 2017. № 9 Ю.В. Бондарь Окисленное железо осаждается на поверхность волокон в виде мелкодисперсного осад- ка, и композитные волокна, таким образом, выполняют не только функцию окисления Fe(II) до Fe(III), но и функцию фильтрующего слоя. ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА 1. Чухров Ф.В., Горшков А.И., Дриц В.А. Гипергенные окислы марганца. Москва, 1989. 208 с. 2. Post J.E. Manganese oxide minerals: crystal structures and economic and environmental significance. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1999. 96. P. 3446–3454. 3. Frias D., Nousir S., Barrio I., Montes M., López T., Centeno M.A., Odriozola J.A. Synthesis and characterization of cryptomelane- and birnessite-type oxides: Precursor effect. Mater. Charact. 2007. 58, No 8-9. P. 776–781. 4. Murray J.W. The surface chemistry of hydrous manganese dioxide. J. Colloid Interface Sci. 1974. 46, Iss. 3. P. 357–371. 5. Golden, D.C., Dixon J.B., Chen C.C. Ion exchange, thermal transformations, and oxidizing properties of birnessite. Clay. Clay Miner. 1986. 34, Iss. 5. P. 511—520. 6. Dyer A., Pillinger M., Harjula R., Amin S. Sorption characteristics of radionuclides on synthetic birnessite- type layered manganese oxides. J. Mater. Chem. 2000. 10, Iss. 8. P. 1867—1874. 7. Al-Attar L., Dyer A. Sorption behaviour of uranium on birnessite, a layered manganese oxide. J. Mater. Chem. 2002. 12, Iss. 5. P. 1381—1386. 8. Remucal C.K., Ginder-Vogel M. A critical review of the reactivity of manganese oxides with organic con- taminants. Environ. Sci. Process. Impacts. 2014. 16, Iss. 6. P. 1247—1266. 9. Bondar Y., Kuzenko S., Han D.-H., Cho H.-K. Development of novel nanocomposite adsorbent based on potassium nickel hexacyanoferrate-loaded polypropylene fabric. Nanoscale Res. Lett. 2014. 9: 180. 10. Грачек В.И., Лысенко Г.Н., Акулич З.И., Исакович О.И., Шункевич А.А. Исследование строения хелатных волокнистых ионитов методом ИК спектроскопии. Журн. Общей химии. 2009. 79, вып. 3. С. 360—365. 11. Boumaiza H., Coustel R., Medjahdi G., Ruby C., Bergaoui L. Conditions for the formation of pure birnessite during the oxidation of Mn(II) cations in aqueous alkaline medium. J. Solid State Chem. 2017. 248. P. 18— 25. 12. Чухров Ф.В., Горшков А.И., Рудницкая Е.С., Сивцов А.В. К характеристике бернессита. Изв. АН СССР. Сер. геол. 1978. № 9. С. 67—75. 13. Potter R.M., Rossman G.R. The tetravalent manganese oxides: identification, hydration, and structural relationships by infrared spectroscopy. Am. Mineral. 1979. 64, Iss. 11-12. P. 1199–1218. 14. Мамченко А.В., Мисочка И.В., Дешко И.И., Кий Н.Н., Герасименко Н.Г. Приоритетные направления в технологии очистки подземных вод от железа. Химия и технология воды. 2009. 31. № 1. С. 57–77. 15. Тарасевич Ю.I., Кулiшенко О.Ю., Остапенко Р.В., Кравченко Т.Б. Деманганацiя i знезалiзнення артезiанської води в умовах промислових водозаборiв м. Мукачеве (Закарпатська область). Допов. Нац. акад. наук Укр. 2014. № 10. С. 136—143. doi: https://doi.org/10.15407/dopovidi2014.10.136 Поступило в редакцию 26.04.2017 REFERENCES 1. Chuhrov, F. V., Gorshkov, A. I. & Drits, V. A. (1989). Hypergenic oxides of manganese. Мoscow: Nauka (in Russian). 2. Post, J. E. (1999). Manganese oxide minerals: crystal structures and economic and environmental significance. Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 96, pp. 3446-3454. 3. Frias, D., Nousir, S., Barrio, I., Montes, M., López, T., Centeno, M. A., & Odriozola, J. A. (2007). Synthesis and characterization of cryptomelane- and birnessite-type oxides: Precursor effect. Mater. Charact., 58, No 8-9, pp. 776-781. 4. Murray, J. W. (1974). The surface chemistry of hydrous manganese dioxide. J. Colloid Interface Sci., 46, Iss. 3, pp. 357-371. 5. Golden, D. C., Dixon, J. B., & Chen, C. C. (1986). Ion exchange, thermal transformations, and oxidizing pro- perties of birnessite. Clay. Clay Miner., 34, Iss. 5, pp. 511-520. 109ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2017. № 9 Новые композитные волокна с осажденным слоем бирнессита 6. Dyer, A., Pillinger, M., Harjula, R. & Amin, S. (2000). Sorption characteristics of radionuclides on synthetic birnessite-type layered manganese oxides. J. Mater. Chem., 10, Iss. 8, pp. 1867-1874. 7. Al-Attar, L. & Dyer, A. (2002). Sorption behaviour of uranium on birnessite, a layered manganese oxide. J. Mater. Chem., 12, Iss. 5, pp. 1381-1386. 8. Remucal, C. K. & Ginder-Vogel, M. (2014). A critical review of the reactivity of manganese oxides with organic contaminants. Environ. Sci. Process. Impacts, 16, Iss. 6, pp. 1247-1266. 9. Bondar, Y., Kuzenko, S., Han, D.-H. & Cho, H.-K. (2014). Development of novel nanocomposite adsorbent based on potassium nickel hexacyanoferrate-loaded polypropylene fabric. Nanoscale Res. Lett., 9: 180. 10. Grachek, V. I., Lysenko, G. N., Akulich, Z. I., Isakovich, O. I. & Shunkevich, A. A. (2009). Study of the structure of chelate fibrous ionites by IR spectroscopy. Zhurn. obschei. khimii, 79, Iss. 3, pp. 360-365 (in Russian). doi: https://doi.org/10.1134/S1070363209030037 11. Boumaiza, H., Coustel, R., Medjahdi, G., Ruby, C. & Bergaoui, L. (2017). Conditions for the formation of pure birnessite during the oxidation of Mn(II) cations in aqueous alkaline medium. J. Solid State Chem., 248, pp. 18-25. 12. Chuhrov, F.V., Gorshkov, A.I., Rudnitskaya, E.S. & Sivtsov, A.V. (1978). To characterization of bernessite. Izv. AN SSSR. Ser. geol., No. 9, pp. 67-75 (in Russian). 13. Potter, R. M. & Rossman, G. R. (1979). The tetravalent manganese oxides: identification, hydration, and struc tural relationships by infrared spectroscopy. Am. Mineral., 64, Iss. 11-12, pp. 1199-1218. 14. Mamchenko, A. V., Misochka, I. V., Deshko, I. I., Kiy, N. N. & Gerasimenko, N. G. (2009). Priority areas in the technology of purifying underground waters of iron. Khim. i technol. vody, 31, Iss. 1, pp. 57-77 (in Russian). 15. Tarasevich, Yu. I., Kulishenko, O. Yu., Ostapenko, R. V. & Kravchenko, T. B. (2014). De-ironing and de man- ganation of artesian water at industrial water intakes in Mukacheve (Zakarpats’ka region). Dopov. Nac. akad. nauk Ukr., No. 10, pp. 136-143 (in Ukrainian). doi: https://doi.org/10.15407/dopovidi2014.10.136 Received 26.04.2017 Ю.В. Бондар ДУ “Інститут геохімії навколишнього середовища НАН України”, Київ E-mail: juliavad@yahoo.com НОВІ КОМПОЗИТНІ ВОЛОКНА З ОСАДЖЕНИМ ШАРОМ БІРНЕСИТУ Синтезовані нові композитні волокна шляхом in situ осадження шару діоксиду марганцю на поверхню мо- дифікованих поліакрилонітрильних волокон. Дані електронно-мікроскопічного, інфрачервоного та рент- генофазового досліджень підтвердили утворення бірнеситу (δ-MnO2) на поверхні волокон у вигляді рів- номірного щільного шару, що складається з наноагрегатів округлої форми. Апробація композитних воло- кон у процесі каталітичного окиснення двовалентного заліза в розчині показала їх високу ефективність. Ключовi слова: поліакрилонітрильні волокна, композитні волокна, діоксид марганцю, бірнесит, каталі- тичне окиснення. Yu.V. Bondar Institute of Environmental Geochemistry of the NAS of Ukraine, Kiev E-mail: juliavad@yahoo.com NOVEL COMPOSITE FIBERS COATED WITH BIRNESSITE LAYER New composite material is synthesized by the in situ formation of a manganese dioxide layer on the surface of modified polyacrylonitrile fibers. Scanning electron microscopy, infra-red and X-ray diffraction analyses con- firmed the formation of birnessite (δ-MnO2) on fibers’ surface, which forms a compact layer consisted of rounded nanoaggregates. The testing of composite fibers in the catalytic oxidation of divalent iron in a solution has shown their high efficiency. Keywords: polyacrylonitrile fibers, composite fibers, manganese dioxide, birnessite, catalytic oxidation.

Ähnliche Einträge