Дослідження властивостей кремнієрганічного адсорбенту ''КРЕОСОРБ''
We describe the results of researches of synthesized organosilicon sorbents. The sorption properties of a perspective sorbent with the completely hydrophobic surface (symbolic title ''KREOSORB'') considerably exceed those of the available silica gels. This allows us to predict it...
Збережено в:
| Дата: | 2007 |
|---|---|
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2007
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/1832 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Дослідження властивостей кремнієрганічного адсорбенту ''КРЕОСОРБ'' / С.В. Бойченко, О.В. Швець, Ж.В. Черненко, Л.М. Черняк // Доп. НАН України. — 2007. — N 6. — С. 135–138. — Бібліогр.: 13 назв. — укp. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1832 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Бойченко, С.В. Швець, О.В. Черненко, Ж.В. Черняк, Л.М. 2008-09-02T17:57:36Z 2008-09-02T17:57:36Z 2007 Дослідження властивостей кремнієрганічного адсорбенту ''КРЕОСОРБ'' / С.В. Бойченко, О.В. Швець, Ж.В. Черненко, Л.М. Черняк // Доп. НАН України. — 2007. — N 6. — С. 135–138. — Бібліогр.: 13 назв. — укp. 1025-6415 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/1832 661.183 We describe the results of researches of synthesized organosilicon sorbents. The sorption properties of a perspective sorbent with the completely hydrophobic surface (symbolic title ''KREOSORB'') considerably exceed those of the available silica gels. This allows us to predict its successful use in solving the actual ecological and power-supply problems. uk Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Хімія Дослідження властивостей кремнієрганічного адсорбенту ''КРЕОСОРБ'' Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Дослідження властивостей кремнієрганічного адсорбенту ''КРЕОСОРБ'' |
| spellingShingle |
Дослідження властивостей кремнієрганічного адсорбенту ''КРЕОСОРБ'' Бойченко, С.В. Швець, О.В. Черненко, Ж.В. Черняк, Л.М. Хімія |
| title_short |
Дослідження властивостей кремнієрганічного адсорбенту ''КРЕОСОРБ'' |
| title_full |
Дослідження властивостей кремнієрганічного адсорбенту ''КРЕОСОРБ'' |
| title_fullStr |
Дослідження властивостей кремнієрганічного адсорбенту ''КРЕОСОРБ'' |
| title_full_unstemmed |
Дослідження властивостей кремнієрганічного адсорбенту ''КРЕОСОРБ'' |
| title_sort |
дослідження властивостей кремнієрганічного адсорбенту ''креосорб'' |
| author |
Бойченко, С.В. Швець, О.В. Черненко, Ж.В. Черняк, Л.М. |
| author_facet |
Бойченко, С.В. Швець, О.В. Черненко, Ж.В. Черняк, Л.М. |
| topic |
Хімія |
| topic_facet |
Хімія |
| publishDate |
2007 |
| language |
Ukrainian |
| publisher |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| format |
Article |
| description |
We describe the results of researches of synthesized organosilicon sorbents. The sorption properties of a perspective sorbent with the completely hydrophobic surface (symbolic title ''KREOSORB'') considerably exceed those of the available silica gels. This allows us to predict its successful use in solving the actual ecological and power-supply problems.
|
| issn |
1025-6415 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/1832 |
| citation_txt |
Дослідження властивостей кремнієрганічного адсорбенту ''КРЕОСОРБ'' / С.В. Бойченко, О.В. Швець, Ж.В. Черненко, Л.М. Черняк // Доп. НАН України. — 2007. — N 6. — С. 135–138. — Бібліогр.: 13 назв. — укp. |
| work_keys_str_mv |
AT boičenkosv doslídžennâvlastivosteikremníêrganíčnogoadsorbentukreosorb AT švecʹov doslídžennâvlastivosteikremníêrganíčnogoadsorbentukreosorb AT černenkožv doslídžennâvlastivosteikremníêrganíčnogoadsorbentukreosorb AT černâklm doslídžennâvlastivosteikremníêrganíčnogoadsorbentukreosorb |
| first_indexed |
2025-11-25T22:34:41Z |
| last_indexed |
2025-11-25T22:34:41Z |
| _version_ |
1850563968506003456 |
| fulltext |
оповiдi
НАЦIОНАЛЬНОЇ
АКАДЕМIЇ НАУК
УКРАЇНИ
6 • 2007
ХIМIЯ
УДК 661.183
© 2007
С.В. Бойченко, О. В. Швець, Ж. В. Черненко, Л. М. Черняк
Дослiдження властивостей кремнiєрганiчного
адсорбенту “КРЕОСОРБ”
(Представлено членом-кореспондентом НАН України Г.О. Ковтуном)
We describe the results of researches of synthesized organosilicon sorbents. The sorption
properties of a perspective sorbent with the completely hydrophobic surface (symbolic title
“KREOSORB”) considerably exceed those of the avaliable silica gels. This allows us to predict
its successful use in solving the actual ecological and power-supply problems.
Пiдвищення ефективностi використання моторних палив на сьогоднi — це один iз перспек-
тивних напрямiв розв’язання енергетичних i екологiчних проблем водночас. Iснуючий стан
ефективностi використання паливно-енергетичних ресурсiв України можна визначити як
такий, що не вiдповiдає сучасним вимогам. Пояснити такий стан можна кризою теорiї та
методiв енергоощадностi [1]. Однiєю з причин такого стану є втрати нафтопродуктiв вiд
випаровування [1–7].
Iснує багато органiзацiйно-технiчних методiв щодо зменшення втрат вiд випаровуван-
ня [2–7]. Але бiльшiсть з них вимагають нових способiв пiдвищення ефективностi їх вико-
ристання. Одним iз перспективних способiв пiдвищення ефективностi роботи сорбцiйних
систем уловлювання летких фракцiй є синтез та використання нових типiв адсорбентiв,
зокрема кремнiєорганiчних [8–10].
Проаналiзувавши лiтературнi джерела [8–10], перед нами постало завдання синтезу i ви-
пробування нових кремнiєорганiчних сорбентiв. Насамперед були сформульованi вимоги до
нового сорбенту:
а) низька вартiсть; б) високi сорбцiйнi характеристики; в) висока селективна та роз-
подiльна здатнiсть; г) ефективнiсть регенерацiї з точки зору мiнiмального гiстерезису та
енерговитрат; д) високi надiйнiсть i довговiчнiсть; е) екологiчна безпека процесiв синтезу,
експлуатацiї та переробки використаних сорбентiв; є) багатоциклiчний “життєвий цикл”.
Гелi кремнiєорганiчних сполук, вiдповiдно до теорiї конденсацiйного структуроутворен-
ня полiмерiв [11–13], можна вiднести до конденсацiйних структур. Вони є необоротними
системами тривимiрної структури, подiбно до неорганiчного типу силiкагелiв. Механiзм
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2007, №6 135
застигання гелiв полiорганосилоксанiв, без сумнiву, пов’язаний з виникненням силоксано-
вих зв’язкiв через полiконденсацiю силанольних груп органосилантриолiв [11]. Промивання
i висушування таких лiогелiв призводить до утворення високопористих ксерогелiв полiор-
ганосилоксанiв.
Кремнiєорганiчнi адсорбенти — пористi полiорганосилоксани, що утворюються у резуль-
татi гiдролiзу i полiконденсацiї трифункцiональних кремнiйорганiчних сполук, коли умови
реакцiї сприяють утворенню перенасичених розчинiв полiоргаосилоксанiв з виникненням
дисперсної фази [11, 12].
Кремнiєорганiчний адсорбент, з наявними метильними групами (CH3) — ксерогель по-
лiметилсилоксана (ПМС), був отриманий спiльно з Iнститутом фiзичної хiмiї НАН України
iм. Л.В. Писаржевського i має умовну назву “КРЕОСОРБ”.
Пiд час синтезу ксерогелю полiметилсилоксану як мономер використовувався метил-
триетоксисилан (CH3Si(OC2H5)3). Його гiдролiз виконували 0,5 н водним розчином соляної
кислоти при об’ємному спiввiдношеннi силано-органiчний розчинник 1 : 1. Як органiчний
розчинник використовували етанол. Кiлькiсть води для гiдролiзу брали у двократному на-
длишку вiдносно кiлькостi необхiдної для омилення трьох етоксигруп у силанi за схемою:
CH3Si(OC2H5)3 + 3H2O → CH3Si(OH)3 + 3C2H5OH.
Порiвняльну характеристику синтезованого гiдрофобного ксерогелю (умовна назва
“КРЕОСОРБ”) бiлого кольору iз заданими адсорбцiйно-структурними характеристиками
наведено в табл. 1.
Скелет кремнiєрганiчного адсорбенту складається з тривимiрної цикло-просторо-
вої структури ПМС. Хiмiчний склад ксерогелю ПМС приблизно вiдповiдає формулi
(CH3SiO3/2)n:
Знайдено, %: С 20,0; Si 40,5; H 5,0.
Вираховано, %: С 18,0; Si 41,8; H 4,5.
Пiд час дослiдження ксерогелю ПМС на електронному мiкроскопi кристалiчна фаза не
виявлена, а отже, вiн має аморфну будову. Вивчення пористої структури та адсорбцiйних
властивостей ПМС ваговим методом показало, що у нього досить розвинена пориста стру-
ктура. З табл. 1 видно, що для цього адсорбенту характернi досить високий сорбцiйний
об’єм пор за вуглеводнями та велика питома поверхня.
Наявнiсть метильних груп на поверхнi кремнiєорганiчного адсорбенту визначає його
гiдрофобнiсть. Зразок показав практично повну гiдрофобнiсть (тобто адсорбував дуже не-
значнi кiлькостi води), що не дало можливостi визначити характеристики пористої системи
за iзотермою адсорбцiї води (рис. 1).
На противагу водi зразок дуже добре адсорбував гексан та метанол. Iзотерми адсорбцiї
гексану та метанолу наведенi на рис. 2. Як видно з рис. 2, iзотерми адсорбцiї S-подiбнi,
тобто вiдносяться до IV типу i характернi для мезопористих матерiалiв, у яких вiдсутнi
мiкропори [13].
Таблиця 1. Порiвняльнi характеристики сорбентiв
Тип Марка Vs, см3/г S, м2/г r, нм
Полiметилсилоксан “КРЕОСОРБ” 1,45 148 3,3
Середньозернистий силiкагель КСС-3 0,93 522 3,51
Середньозернистий силiкагель КСС-4 0,76 650 2,34
Крупнозернистий силiкагель КСК 0,93–0,76 250–270 6,1–7,5
136 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2007, №6
Рис. 1. Iзотерма адсорбцiї води на зразку полi-
метилсилоксану
Рис. 2. Iзотерми адсорбцiї гексану та метанолу на
базовому зразку полiметилсилоксану: 1 — гексан;
2 — метанол
Рис. 3. IЧ-спектри ксерогелей полiметилсилоксану (1 ), полiметилсилоксану, що мiстить 10% полiвiнiлсилок-
сану (2 ) та 10% силiкагелю (3 )
Розрахунок розподiлу пор за розмiрами, згiдно з рiвнянням Кельвiна [13], показав ве-
личину середнього радiуса пор 20 Å за метанолом та 33 Å за гексаном (див. рис. 2). Модель
Кельвiна описує конденсацiю в мезопорах дiаметром 20–500 Å i базується на ефектi утво-
рення менiску рiдини при досягненнi вiдповiдного тиску адсорбату. У першому наближеннi
товщину адсорбцiйного шару можна вважати 6 Å для гексану та 5 Å для метанолу, тобто
шар є мономолекулярним.
Для успiшного практичного використання було дослiджено термостiйкiсть ПМС ме-
тодом диференцiйно-термiчного аналiзу (ДТА). Для виконання IЧ спектрального аналiзу
дослiджуванi зразки сушили (3 год за 120 ◦С), ретельно розтирали в агатовiй ступцi з KBr
(у спiввiдношеннi зразок: KBr = 1 : 50) i спресовували у спецiальнiй прес-формi тонкi на-
пiвпрозорi пiгулки (m ∼ (0,025 ± 0,030) г). Спресованi пiгулки переносили до кюветного
вiдсiку спектрометра у спецiальному тримачi. На рис. 3. наведено спектри синтезованих
зразкiв. Насамперед, слiд вiдмiтити наявнiсть у всiх трьох спектрах досить iнтенсивних
смуг за 2990–2920 та 1410 см−1, що вказують на присутнiсть у складi дослiджуваних зраз-
кiв метильних груп. При цьому наявнiсть чiткої смуги при 1275 см−1 у всiх трьох спектрах
дозволяє стверджувати, що цей метильний радикал зв’язаний безпосередньо з атомом крем-
нiю. Таким чином, на вiдмiну вiд силiкагелю, у котрому кожен атом кремнiю на поверхнi
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2007, №6 137
зв’язаний з ОН-групою, у складi полiметилсилоксану кожен атом кремнiю сполучений з ме-
тильною групою, чим i забезпечується практично повна гiдрофобiзацiя поверхнi адсорбенту.
Цей факт, у свою чергу, пiдтверджується практично повною вiдсутнiстю смуг поглинання
в областi 3700–3000 см−1, що характеризують як наявнiсть силанольних груп, так i зв’яза-
них на поверхнi з ними молекул води (див. рис. 3).
Таким чином, результати виконаних нами експериментiв дозволяють стверджувати, що
адсорбцiйнi властивостi ксерогелiв ПМС, що визначаються пористою структурою i хiмiчною
природою метильних груп, якi знаходиться на поверхнi, дозволяють вiднести пористi крем-
нiйорганiчнi адсорбенти у самостiйний клас адсорбентiв, що займають середнє положення
мiж силiкагелем та активованим вугiллям. Особливою ознакою “КРЕОСОРБ” є повна гiд-
рофобнiсть поверхнi.
Сорбцiйнi властивостi дослiдженого перспективного сорбенту з умовною назвою “КРЕ-
ОСОРБ” значно перевищують властивостi дослiджених ранiше силiкагелiв, що дозволяє
передбачити їх успiшне використання у сферi вирiшення актуальних еколого-енергетичних
проблем системи нафтопродуктозабезпечення.
1. Бойченко С. В. Технологiчнi основи енергоощадностi у процесах транспортування та зберiгання мо-
торних палив: Автореф. дис. . . . д-ра техн. наук: 05.17.07. – Киев: Нац. авиац. ун-т, 2004. – 32 с.
2. Бойченко С. В. Рацiональне використання вуглеводневих палив. – Киев: Нац. авиац. ун-т, 2001. –
216 с.
3. Коршак А.А. Современные средства сокращения потерь бензинов от испарения. – Уфа: ООО “Ди-
зайнПолиграфСервис”, 2001. – 144 с.
4. Полевая Т.И. Подготовка новых норм выбросов летучих органических веществ в странах Западной
Европы: Экспресс-информация / НИИТЭнефтехим. – Москва, 1993. – № 2. – 18 с. (Сер.: Транспорт
и хранение нефти и нефтепродуктов. Зарубежный опыт).
5. Гиззатов М.А. Сокращение потерь бензинов от испарения на авозаправочных станциях нефтебаз:
Автореф. дис. . . . канд. техн. наук: 25.00.19. – Уфа: Уфим. нефтян. гос. техн. ун-т, 2002. – 22 с.
6. Кулагин А.В. Прогнозирование и сокращение потерь бензинов от испарения из горизонтальных под-
земных резервуаров АЗС: Автореф. дис. . . . канд. техн. наук: 25.00.19. – Уфа: Уфим. нефтян. гос.
техн. ун-т, 2003. – 26 с.
7. Коршак С.А. Совершенствование методов расчета потерь бензинов от испарения из резервуаров
типов РВС и РВСП: Автореф. дис. . . . канд. техн. наук: 25.00.19. – Уфа: Уфим. нефтян. гос. техн.
ун-т, 2003. – 22 с.
8. Бойченко С. В., Швець О.В. Адсорбцiя вуглеводневих сорбатiв силiкагелями марок КСМГ, КСС-3,
КСС-4 та КСК // Нафтова i газова пром-сть. – 2003. – № 1. – С. 55–58.
9. Елисеева И.С. Становление и развитие производства синтетических цеолитов: Автореф. дис. . . . канд.
техн. наук: 02.00.13. – Уфа: Уфим. нефтян. гос. техн. ун-т, 2003. – 23 с.
10. Слинякова И.Б. Физико-химические основы синтеза и формирования пористой структуры кремний-
органических адсорбентов: Автореф. дис. . . . д-ра хим. наук. – Киев, 1972. – 44 с.
11. Кремнийорганические сорбенты: Получение, свойства, применение / Слинякова И.Б., Денисо-
ва Т.И. – Киев: Наук. думка, 1988. – 192 с.
12. Грег С., Сиг. К. Адсорбция, удельная поверхность, пористость. – Москва: Мир, 1970. – 408 с.
13. Кельцев Н.В. Основы адсорбционной техники. – Москва: Химия, 1984. – 592 с.
Надiйшло до редакцiї 13.12.2006Український науково-дослiдний та навчальний центр
хiммотологiї i сертифiкацiї паливно-мастильних
матерiалiв i технiчних рiдин Нацiонального
авiацiйного унiверситету, Київ
Iнститут фiзичної хiмiї iм. Л. В. Писаржевського
НАН України, Київ
138 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2007, №6
|