Влияние пористой структуры и рН нулевого заряда оксигидратов МₓMn₁₋ₓOy×nH₂O на подвижность адсорбированных ионов Cu(II)

Для оксигидратов состава МₓMn₁₋ₓOy×nH₂O изучено влияние свойств поверхности (рН нулевого заряда, микропористость) на подвижность адсорбированных ионов Cu(II). Найдено, что протонодонорная модификация оксигидратов Zr, Al, Sn и Ti с помощью введения гидродиоксида Mn позволяет направленно изменять соот...

Full description

Saved in:

Bibliographic Details
Date:	2011
Main Authors:	Яценко, Т.В., Мальцева, Т.В.
Format:	Article
Language:	Russian
Published:	Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України 2011
Series:	Украинский химический журнал
Subjects:	Неорганическая и физическая химия
Online Access:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/187285
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:	Влияние пористой структуры и рН нулевого заряда оксигидратов МₓMn₁₋ₓOy×nH₂O на подвижность адсорбированных ионов Cu(II) / Т.В. Яценко, Т.В. Мальцева // Украинский химический журнал. — 2011. — Т. 77, № 6. — С. 93-96. — Бібліогр.: 5 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-187285
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1872852025-02-23T18:32:03Z Влияние пористой структуры и рН нулевого заряда оксигидратов МₓMn₁₋ₓOy×nH₂O на подвижность адсорбированных ионов Cu(II) Вплив пористої структури і рН нульового заряду оксигідратів МₓMn₁₋ₓOy×nH₂O на рухливість адсорбованих іонів Cu(II) The influence of the pore structure and point of zero charge of (hydr)oxides МₓMn₁₋ₓOy×nH₂O on mobility of adsorbed ions of Cu(II) Яценко, Т.В. Мальцева, Т.В. Неорганическая и физическая химия Для оксигидратов состава МₓMn₁₋ₓOy×nH₂O изучено влияние свойств поверхности (рН нулевого заряда, микропористость) на подвижность адсорбированных ионов Cu(II). Найдено, что протонодонорная модификация оксигидратов Zr, Al, Sn и Ti с помощью введения гидродиоксида Mn позволяет направленно изменять соотношение положительно и отрицательно заряженных поверхностных OH-групп. Возрастание количества вводимого гидродиоксида Mn приводит к уменьшению подвижности адсорбированных ионов Cu(II) вследствие увеличения концентрации поверхностных комплексов с ионами Cu²⁺. Увеличение микропористости образцов до 80 % и более также приводит к снижению величины подвижности адсорбированных ионов. Для оксигидратів зі складом МₓMn₁₋ₓOy×nH₂O вивчено вплив властивостей поверхні (рН нульового заряду, мікропористість) на рухливість адсорбованих іонів Cu (II). Знайдено, що протонодонорна модифікація оксигидратів Zr, Al, Sn и Ti за допомогою введення гидродіоксиду Mn дозволяє спрямовано змінювати співвідношення позитивно та негативно заряджених поверхневих OH-груп. Зростання кількості гидродіоксиду Mn призводить до зменшення рухливості адсорбованих іонів Cu (II) за рахунок підвищення концентрації поверхневих комплексів з іонами Cu²⁺. Збільшення мікропористості зразків до 80 % та більше також призводить до зменшення величини рухливості адсорбованих іонів. It was studied the influence of surface properties of (hydr)oxides МₓMn₁₋ₓOy×nH₂O (point of zero charge, percentage of micropores) on the mobility of adsorbed ions of Cu (II). It was found that protonodonor modification of (hydr)oxides of Zr, Al, Sn and Ti by addition of MnO(OH)₂ gives a possibility to change a ratio of surface concentration of positive and negative OH-groups. Arising of a quantity of MnO(OH)₂ reduces a mobility of adsorbed ions of Cu (II) because of concentration of surface complexes with Cu²⁺ ions increases. Increasing of percentage of micro pores till 80 % and more lead to reduce a mobility of adsorbed ions of Cu (II) too. 2011 Article Влияние пористой структуры и рН нулевого заряда оксигидратов МₓMn₁₋ₓOy×nH₂O на подвижность адсорбированных ионов Cu(II) / Т.В. Яценко, Т.В. Мальцева // Украинский химический журнал. — 2011. — Т. 77, № 6. — С. 93-96. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 0041–6045 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/187285 541.183 ru Украинский химический журнал application/pdf Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Неорганическая и физическая химия Неорганическая и физическая химия
spellingShingle	Неорганическая и физическая химия Неорганическая и физическая химия Яценко, Т.В. Мальцева, Т.В. Влияние пористой структуры и рН нулевого заряда оксигидратов МₓMn₁₋ₓOy×nH₂O на подвижность адсорбированных ионов Cu(II) Украинский химический журнал
description	Для оксигидратов состава МₓMn₁₋ₓOy×nH₂O изучено влияние свойств поверхности (рН нулевого заряда, микропористость) на подвижность адсорбированных ионов Cu(II). Найдено, что протонодонорная модификация оксигидратов Zr, Al, Sn и Ti с помощью введения гидродиоксида Mn позволяет направленно изменять соотношение положительно и отрицательно заряженных поверхностных OH-групп. Возрастание количества вводимого гидродиоксида Mn приводит к уменьшению подвижности адсорбированных ионов Cu(II) вследствие увеличения концентрации поверхностных комплексов с ионами Cu²⁺. Увеличение микропористости образцов до 80 % и более также приводит к снижению величины подвижности адсорбированных ионов.
format	Article
author	Яценко, Т.В. Мальцева, Т.В.
author_facet	Яценко, Т.В. Мальцева, Т.В.
author_sort	Яценко, Т.В.
title	Влияние пористой структуры и рН нулевого заряда оксигидратов МₓMn₁₋ₓOy×nH₂O на подвижность адсорбированных ионов Cu(II)
title_short	Влияние пористой структуры и рН нулевого заряда оксигидратов МₓMn₁₋ₓOy×nH₂O на подвижность адсорбированных ионов Cu(II)
title_full	Влияние пористой структуры и рН нулевого заряда оксигидратов МₓMn₁₋ₓOy×nH₂O на подвижность адсорбированных ионов Cu(II)
title_fullStr	Влияние пористой структуры и рН нулевого заряда оксигидратов МₓMn₁₋ₓOy×nH₂O на подвижность адсорбированных ионов Cu(II)
title_full_unstemmed	Влияние пористой структуры и рН нулевого заряда оксигидратов МₓMn₁₋ₓOy×nH₂O на подвижность адсорбированных ионов Cu(II)
title_sort	влияние пористой структуры и рн нулевого заряда оксигидратов мₓmn₁₋ₓoy×nh₂o на подвижность адсорбированных ионов cu(ii)
publisher	Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України
publishDate	2011
topic_facet	Неорганическая и физическая химия
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/187285
citation_txt	Влияние пористой структуры и рН нулевого заряда оксигидратов МₓMn₁₋ₓOy×nH₂O на подвижность адсорбированных ионов Cu(II) / Т.В. Яценко, Т.В. Мальцева // Украинский химический журнал. — 2011. — Т. 77, № 6. — С. 93-96. — Бібліогр.: 5 назв. — рос.
series	Украинский химический журнал
work_keys_str_mv	AT âcenkotv vliânieporistojstrukturyirnnulevogozarâdaoksigidratovmxmn1xoynh2onapodvižnostʹadsorbirovannyhionovcuii AT malʹcevatv vliânieporistojstrukturyirnnulevogozarâdaoksigidratovmxmn1xoynh2onapodvižnostʹadsorbirovannyhionovcuii AT âcenkotv vplivporistoístrukturiírnnulʹovogozarâduoksigídratívmxmn1xoynh2onaruhlivístʹadsorbovanihíonívcuii AT malʹcevatv vplivporistoístrukturiírnnulʹovogozarâduoksigídratívmxmn1xoynh2onaruhlivístʹadsorbovanihíonívcuii AT âcenkotv theinfluenceoftheporestructureandpointofzerochargeofhydroxidesmxmn1xoynh2oonmobilityofadsorbedionsofcuii AT malʹcevatv theinfluenceoftheporestructureandpointofzerochargeofhydroxidesmxmn1xoynh2oonmobilityofadsorbedionsofcuii
first_indexed	2025-11-24T10:37:26Z
last_indexed	2025-11-24T10:37:26Z
_version_	1849667770917060608
fulltext	УДК 541.183 Т.В. Яценко, Т.В. Мальцева ВЛИЯНИЕ ПОРИСТОЙ СТРУКТУРЫ И рН НУЛЕВОГО ЗАРЯДА ОКСИГИДРАТОВ MxMn1–xOy⋅nH2O НА ПОДВИЖНОСТЬ АДСОРБИРОВАННЫХ ИОНОВ Cu(II) Для оксигидратов состава MxMn1–xOy⋅nH2O изучено влияние свойств поверхности (рН нулевого заряда, мик- ропористость) на подвижность адсорбированных ионов Cu(II). Найдено, что протонодонорная модификация оксигидратов Zr, Al, Sn и Ti с помощью введения гидродиоксида Mn позволяет направленно изменять со- отношение положительно и отрицательно заряженных поверхностных OH-групп. Возрастание количества вводимого гидродиоксида Mn приводит к уменьшению подвижности адсорбированных ионов Cu(II) вследствие увеличения концентрации поверхностных комплексов с ионами Cu2+ . Увеличение микропористости образцов до 80 % и более также приводит к снижению величины подвижности адсорбированных ионов. ВВЕДЕНИЕ. Неорганические нанопористые по- лимеры, к которым можно отнести получаемые золь- гель полимеризацией аморфные оксигидраты с вы- сокой концентрацией формульной и хемосорби- рованной воды, характеризуются низкой энергией связи с ионным адсорбатом, и, как следствие, высо- кой скоростью сорбционно-десорбционных про- цессов [1]. Оксигидраты перспективны во многих об- ластях современной науки и техники, в частности, в качестве сорбентов и катализаторов, ионообменных материалов, мембран и электролитов. Большинст- во изученных в настоящее время сорбентов этого типа построено из нейтральных составляющих, на- пример, гидратированные оксиды Al, Ti, Zr, тогда как наиболее актуальные технологические задачи связаны с целевым извлечением из водных раство- ров либо катионов, либо анионов. Протонодонор- ная или протоноакцепторная модификация нейт- ральных каркасов создает возможность направлен- ного изменения заряда поверхности, позволяющую регулировать соотношение концентраций положи- тельно и отрицательно заряженных поверхностных групп и управлять зарядовой селективностью сор- бентов и мембран на основе неорганических сое- динений [2, 3]. Ранее [3] нами было обнаружено вли- яние точки нулевого заряда оксигидратов на под- вижность адсорбированных ионов Cu(II). Цель дан- ной работы — изучение влияния текстуры поверх- ности двойных оксигидратов состава MxMn1–xOy⋅ nH2O на величину подвижности адсорбированных катионов Cu(II). ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ. Величины уде- льной поверхности и доли микропор (по методу Ду- бинина–Радушкевича) рассчитывали из изотерм тер- мической десорбции азота (ТДА) с предваритель- ным активированием поверхности в токе азота при 150 oС на протяжении 2 ч. Подвижность адсор- бированных ионов Cu(II) определяли по коэффи- циенту диффузии при адсорбции из 0.5 М раство- ра CuCl2 [4]. Эффективные величины концентра- ции положительно и отрицательно заряженных по- верхностных групп рассчитывали на основании максимальных величин поглощения катионов Pb (II) и анионов Cl– (по количеству выделившихся в раствор гидроксильных групп при исходном зна- чении рН 1.7). При этом использовали долю удель- ной поверхности, приходящуюся на поры с радиу- сом, превышающим 1 нм, то есть так называемую внешнюю поверхность. На рис. 1 представлены зависимости удельно- го объема пор от их радиуса некоторых индивиду- альных и двойных оксигидратов. Индивидуальный оксигидрат MnO(OH)2 характеризуется наименьшим удельным объемом пор во всем диапазоне значений радиуса пор. При этом для индивидуальных оксигид- ратов Ti и Al и двойных оксигидратов на их основе характерны выраженные пики в полученных зави- симостях в диапазоне значений радиуса пор от 1.5 до 2.2 нм. Величины внешней удельной поверхно- сти, эффективных концентраций поверхностных групп, а также преобладающего радиуса пор ука- заны в таблице, а зависимости доли микропор от количества введенного гидродиоксида марганца — на рис. 2, а. Повышение количества вводимого при синтезе оксигидрата марганца приводит к снижению вели- чины подвижности адсорбированных катионов, причем главной причиной этого нельзя считать повышение доли микропор, как следует из сопос- тавления рисунков 2, а и 2, б. В оксигидратах на © Т.В. Яценко, Т.В. Мальцева , 2011 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2011. Т. 77, № 6 93 основе оксидов Al и Ti при введении и увеличе- нии количества введенного оксигидрата марган- ца доля микропор не достигает 40 %, что не мо- жет существенным образом сказываться на вели- чине подвижности адсорбированных ионов. С наи- большей вероятностью снижение величины по- движности при увеличении введенного количества оксигидрата марганца вызвано перераспределени- ем поверхностных групп с положительным и от- рицательным зарядом в сторону увеличения доли последних и, соответственно, доли поверхностных комплексов двухзарядных ионов меди, свя- занных с двумя отрицательно заряженны- ми поверхностными центрами. В случае при- сутствия на поверхности оксигидратов по- ложительно или нейтрально заряженных групп (при нейтральных значениях равно- весного рН , что характерно для амфоли- тов) существенный вклад в величину под- вижности вносят поверхностные комплек- сы гидролизных ионов [5]. Очевидно, что связанные с поверхностными группами во- дородной связью однозарядные ионные фрагменты МОН+ более подвижны по сра- внению с двухзарядными ионами. На рис. 3 представлены зависимости эффективной поверхностной концентра- ции отрицательно и положительно заря- женных групп оксигидратов, а также по- движности ионов Cu (II) от положения точ- ки нулевого заряда. Увеличение рН нулевого заряда при- водит к возрастанию доли анионообменных реакций и поверхностного комплексообра- зования ионов Cu (II). Благодаря внешне- сферному характеру поверхностных комплексов оксигидратов величина подвижности ионов также возрастает. Таким образом, проведенное исследование по- казало, что протонодонорная модификация окси- гидратов позволяет направленно изменять соотно- шение положительно и отрицательно заряженных поверхностных групп и зарядовую селективность ок- сигидратов. Увеличение количества вводимого гид- родиоксида Mn приводит к снижению подвижнос- ти адсорбированных ионов Cu (II) вследствие уве- Неорганическая и физическая химия Рис. 1. Зависимости удельного объема пор от радиуса пор индивидуальных и двойных оксигидратов на ос- нове Ti (а) и Al (б): 1 — MxOy⋅nH2O; 2 — MnO(OH)2; 3 — М0.8Mn0.2Oy⋅nH2O; 4 — М0.6Mn0.4Oy⋅nH2O. Величина "внешней" удельной поверхности, эффективные кон- центрации поверхностных групп, доля микропор, преобладающий и средний радиус пор оксигидратов Оксигидрат Sвн, ± 20 %, м2⋅г–1 (150 оС) Х (–SOH 2 +)/ X (–SO–), ммоль⋅г–1 V r<1⋅V ⋅ 100, % r1; r2, нм ZrO2⋅nH2O 51 0.7/0.9 3 2.3; 3.8 Zr0.8Mn0.2Oy⋅nH2O 77 0.8/1.4 66 1.7; 1.8 Zr0.6Mn0.4Oy⋅nH2O 58 0.6/0.8 85 — TiO2⋅nH2O 55 1.1/1.9 56 1.7; 2.2 Ti0.8Mn0.2O2⋅nH2O 144 0.5/1.4 36 1.8; 3.2 Ti0.6Mn0.4O2⋅nH2O 167 0.4/1.1 39 1.7; 1.5 SnO2⋅nH2O 68 0.2/1.0 38 — Sn0.8Mn0.2O2⋅nH2O 43 0.5/1.0 57 1.6; 1.2 Sn0.6Mn0.4O2⋅nH2O 35 0.4/1.2 82 2.6; 2.2 Al2O3⋅nH2O 77 1.1/1.3 15 2.1; 4.3 A0.8Mn0.2Oy⋅nH2O 64 0.7/1.2 24 3.5; 4.2 A0.6Mn0.4Oy⋅nH2O 150 1.0/1.7 25 1.9; 3.6 MnO(OH)2 72 0.1/2.2 7 –; 16.6 94 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2011. Т. 77, № 6 личения концентрации поверхностных комплек- сов с ионами Cu2+ и снижения концентрации ком- плексов с гидролизной формой катиона. Повыше- ние микропористости образцов до 80 % и выше так- же приводит к снижению величины подвижности адсорбированных ионов. РЕЗЮМЕ . Для оксигидратів зі складом M xMn1–x- Oy⋅nH2O вивчено вплив властивостей поверхні (рН ну- льового заряду, мікропористість) на рухливість адсор- бованих іонів Cu (II). Знайдено, що протонодонорна мо- дифікація оксигидратів Zr, Al, Sn и Ti за допомогою введення гидродіоксиду Mn дозволяє спрямовано зміню- вати співвідношення позитивно та негативно заряджених поверхневих OH-груп. Зростання кількості гидродіокси- ду Mn призводить до зменшення рухливості адсорбо- ваних іонів Cu (II) за рахунок підвищення концентрації поверхневих комплексів з іонами Cu2+ . Збільшення мік- ропористості зразків до 80 % та більше також призводить до зменшення величини рухливості адсорбованих іонів. SUMMARY. It was studied the influence of surface properties of (hydr)oxides MxMn1–xOy⋅nH2O (point of zero charge, percentage of micropores) on the mobility of adsor- bed ions of Cu (II). It was found that protonodonor modification of (hydr)oxides of Zr, Al, Sn and Ti by ad- dition of MnO(OH)2 gives a possibility to change a ratio of surface concentration of positive and negative OH-groups. Arising of a quantity of MnO(OH)2 reduces a mobility of adsorbed ions of Cu (II) because of concentration of surface complexes with Cu2+ ions increases. Increasing of percen- Рис. 3. Зависимости концентрации отрицательно (1) и положительно (2) заряженных поверхностных групп (а) и по- движности адсорбированных катионов Cu (II) (б) от точки нулевого заряда оксигидратов: 1 — мезопористые окси- гидраты; 2 — Sn0.6Mn0.4Oy⋅nH2O, Zr0.6Mn0.4Oy⋅ nH2O; 3 — TiO2⋅nH2O, Ti0.8Mn0.2Oy⋅nH2O (б). Рис. 2. Зависимости доли микропор (а) и подвижности адсорбированных ионов Cu (II) (б) в оксигидратах М xMn1–xOy⋅nH2O, M: 1 — Zr, 2 — Al, 3 — Sn, 4 — Ti. ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2011. Т. 77, № 6 95 tage of micro pores till 80 % and more lead to reduce a mobility of adsorbed ions of Cu (II) too. 1. Gleiter H. // Acta Materialia. -2000. -48, № 1. -P. 1—29. 2. Беляков В .Н ., Яценко Т .В ., Мальцева Т .В ., Паль- чик А .В . // Журн . прикл . химии . -2009. -82, вып. 5. -С . 753—756. 3. Мальцева Т .В., Куделко Е.O., Яценко Т .В., Беляков В.Н . // Укр. хим. журн. -2009. -75, № 3. -С. 28—33. 4. Helfferich F. Ion Exchange. -New York: Mc. Graw Hill, 1962. 5. Печенюк C.И . // Успехи химии. -1992. -61, вып. 4. -C. 711—733. Институт общей и неорганической химии Поступила 30.12.2010 им. В.И . Вернадского НАН Украины, Киев УДК 542.943:547.571 Е.В. Потапенко, П.Ю. Андреєв, І.П. Погорєлова КАТАЛІТИЧНЕ ОКИСНЕННЯ ЕТИЛБЕНЗЕНУ ОЗОНОМ У РОЗЧИНІ ОЦТОВОЇ КИСЛОТИ Досліджено реакцію озонування етилбензену в оцтовій кислоті в присутності ацетату Со(ІІ). Встановлено, що добавка CF3COOH у каталітичну систему значною мірою підвищує активність окисненої форми кобальту в реакції з етилбензеном. Визначено кінетичні параметри основних стадій каталітичного циклу. ВСТУП. Озонування етилбензену в оцтовій ки- слоті супроводжується руйнуванням ароматичної системи (озонолізом), вихід продуктів окиснення етильної групи залежить від глибини окиснення і коливається в межах від 8.9 до 18 % [1]. Основ- ним продуктом реакції зі збереженою ароматич- ною структурою є ацетофенон, в значно меншій кількості утворюється 1-фенілетанол, бензойна ки- слота з’являється в системі на глибоких стадіях оки- снення. В той же час відомо [2], що селективне озо- нування метилбензенів в оцтовій кислоті можливе в присутності солей металів змінної валентності, найбільш ефективним з яких є ацетат Со(ІІ). Од- нак питання використання каталізаторів при оки- сненні етилбензену озоном у літературі не розгля- далося. Тому в даній роботі наведено результати досліджень реакції окиснення етилбензену озоном в оцтовій кислоті в присутності ацетату Со(ІІ). Інтерес до цієї проблеми пов’язано з пошуком пер- спективних шляхів отримання ацетофенону. ЕКСПЕРИМЕНТ ТА ОБГОВОРЕННЯ РЕЗУЛЬ- ТАТІВ. Окиснення етилбензену проводили в скля- ному герметичному термостатованому реакторі, забезпеченому швидкісною турбінною мішалкою і барботером діаметром 3 мм. При працюючій мі- шалці в реактор завантажували 0.05 л льодяної оц- тової кислоти, необхідну кількість етилбензену, ка- талізатора і подавали озоноповітряну суміш. При швидкості обертання мішалки 29.2 с–1 і швидко- сті подачі озоноповітряної суміші 6.0⋅10–3 л⋅с–1 оки- снення перебігало в кінетичній області. Концентрацію озону на виході з реактору у га- зовій фазі визначали спектрофотометрично по поглинанню в області 254—259 нм, концентрацію Со(ІІІ) у реакційній суміші — фотометричним ме- тодом, вимірюючи значення оптичної густини на приладі КФК-2 (λ = 315 нм, кювета 30 мм). Етилбензен та продукти його окиснення ана- лізували методом газорідинної хроматографії на хроматографі з полум’яно-іонізаційним детекто- ром на колонці довжиною 2 м, заповненої носієм (хроматон N-AW-DMCS), з нанесеною на нього не- рухомою фазою поліетиленглікольадипінату в кіль- кості 15 % від ваги носія. Бензойну кислоту ана- лізували у вигляді її метилового естеру [3]. Константу швидкості взаємодії озону з етил- бензеном та ацетатом Со(II) визначали по методи- ці, яка описана в роботі [4]. Кінетику окиснення етил- бензену Со(ІІІ) вивчали по зниженню концентра- ції Со(ІІІ). Значення констант швидкостей розра- ховували виходячи з рівняння: – d[Co3+] dτ = k0[Co3+] + k[Co3+][ArCH 2CH 3] , Неорганическая и физическая химия © Е.В. Потапенко, П .Ю . Андреєв, І.П . Погорєлова, 2011 96 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2011. Т. 77, № 6

Влияние пористой структуры и рН нулевого заряда оксигидратов МₓMn₁₋ₓOy×nH₂O на подвижность адсорбированных ионов Cu(II)

Institution

Similar Items