Смешанные гидроксиды алюминия, лантана и церия для извлечения фосфатов
Осаждением из водных растворов синтезированы гидроксид алюминия и его смеси с гидроксидами лантана и церия (IV) в соотношении 4:1. Охарактеризована пористая структура полученных гидроксидов и их способность поглощать фосфат-ионы Осадженням з водних розчинів синтезовано гідроксид алюмінію та його сум...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Хімія, фізика та технологія поверхні |
|---|---|
| Дата: | 2010 |
| Автори: | , , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка НАН України
2010
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/28973 |
| 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: | Смешанные гидроксиды алюминия, лантана и церия для извлечения фосфатов / Т.В. Лесничая, О.П. Зыкова, Т.А. Ходаковская, Н.М. Вислогузова, В.С. Александрова, Т.Е. Териковская, С.А. Кириллов // Хімія, фізика та технологія поверхні. — 2010. — Т. 1, № 2. — С. 166-169. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859950924479332352 |
|---|---|
| author | Лесничая, Т.В. Зыкова, О.П. Ходаковская, Т.А. Вислогузова, Н.М. Александрова, В.С. Териковская, Т.Е. Кириллов, С.А. |
| author_facet | Лесничая, Т.В. Зыкова, О.П. Ходаковская, Т.А. Вислогузова, Н.М. Александрова, В.С. Териковская, Т.Е. Кириллов, С.А. |
| citation_txt | Смешанные гидроксиды алюминия, лантана и церия для извлечения фосфатов / Т.В. Лесничая, О.П. Зыкова, Т.А. Ходаковская, Н.М. Вислогузова, В.С. Александрова, Т.Е. Териковская, С.А. Кириллов // Хімія, фізика та технологія поверхні. — 2010. — Т. 1, № 2. — С. 166-169. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Хімія, фізика та технологія поверхні |
| description | Осаждением из водных растворов синтезированы гидроксид алюминия и его смеси с гидроксидами лантана и церия (IV) в соотношении 4:1. Охарактеризована пористая структура полученных гидроксидов и их способность поглощать фосфат-ионы
Осадженням з водних розчинів синтезовано гідроксид алюмінію та його суміші з гідроксидами лантану та церію (IV) у співвідношенні 4:1. Охарактеризовано порувату структуру одержаних гідроксидів та їхню здатність поглинати фосфат-іони.
Aluminum hydroxide and its mixtures with lanthanum and cerium hydroxides with the ratio of 4:1 have been synthesized by deposition from aqueous solutions. Porous structure of the hydroxides obtained has been characterized as well as their ability to absorb phosphate-ions.
|
| first_indexed | 2025-12-07T16:17:02Z |
| format | Article |
| fulltext |
Хімія, фізика та технологія поверхні. 2010. Т. 1. № 2. С. 166–169
_____________________________________________________________________________________________
* "Контактный" автор kir@i.kiev.ua
166 ХФТП 2010. Т. 1. № 2
УДК 546.18:54-183
СМЕШАННЫЕ ГИДРОКСИДЫ АЛЮМИНИЯ, ЛАНТАНА
И ЦЕРИЯ ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ФОСФАТОВ
Т.В. Лесничая1, О.П. Зыкова1, Т.А. Ходаковская1, Н.М. Вислогузова1,
В.С. Александрова1, Т.Е. Териковская1, С.А. Кириллов1,2*
1
Институт сорбции и проблем эндоэкологии Национальной академии наук Украины,
ул. Генерала Наумова 13, Киев 03164, Украина
2
Межведомственное отделение электрохимической энергетики
Национальной академии наук Украины
бул. акад. Вернадского 38-а, Киев 03142,Украина
Осаждением из водных растворов синтезированы гидроксид алюминия и его смеси с
гидроксидами лантана и церия (IV) в соотношении 4:1. Охарактеризована пористая структура
полученных гидроксидов и их способность поглощать фосфат-ионы
ВВЕДЕНИЕ
Попадая в водоемы с промышленными и
бытовыми отходами, соединения фосфора
стимулируют рост водорослей, а также
способствуют их гниению и появлению в
воде токсических веществ. Избыток
фосфора в организме животных и человека
вызывает гиперфосфатемию. Для
извлечения фосфат-ионов из водных
растворов предложены гидратированные
оксиды титана, железа, магния, алюминия и
др. [1–4], а для выведения фосфатов из
желудочно-кишечного тракта – материалы,
содержащие оксид лантана [5–7].
В нашей предыдущей работе для
поглощения фосфатов из водных растворов
использовались смеси гидратированных
оксидов лантана и титана [6]. Целью данной
статьи является изучение сорбции
фосфат-ионов системами на основе
гидратированных оксидов алюминия, лантана
и церия. Известно [8], что осаждение
гидроксида алюминия происходит в
интервале рН ≈ 3,3–5,2, тогда как осаждение
гидроксидов лантана и церия происходит в
более щелочной среде: при pH ≈ 8,5–10 и при
pH ≈ 8,3–9,8, соответственно [9]. Учитывая
это, следует ожидать, что при соосаждении
бинарных смесей гидроксид алюминия будет
играть роль носителя, тогда как гидроксиды
лантана (III) и церия (IV) будут покрывать
его поверхность.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Гидроксид алюминия и его смеси с
гидроксидами лантана или церия (IV) в
соотношении 4:1 осаждали из 1 М растворов
нитратов одноименных металлов 3 М
раствором аммиака. Синтезированные
материалы промывали дистиллированной
водой до нейтральной реакции и сушили на
воздухе при комнатной температуре.
Распределение пор по радиусам и удельные
поверхности Sуд определяли методом БЭТ по
изотермам адсорбции-десорбции азота на
приборе Quantachromе NOVA 2200e.
Распределение пор по радиусам рассчитывали
по десорбционным ветвям изотерм методом
BJH. pH-потенциометрические измерения
проводили на приборе И-160М с
использованием растворов NaOH и HNO3 на
фоне 0,1 М раствора нитрата натрия. Сорбцию
фосфат-ионов исследовали в статических
условиях в растворах Na2HPO4·2H2O на фоне
0,1 М NaNO3. Растворы при необходимости
подкисляли азотной кислотой. Сорбционный
эксперимент проводили при комнатной
температуре по следующей методике. К
200 мг сорбента добавляли 20 мл раствора и
при встряхивании в течение 4 ч приводили
систему в равновесие. После 48 ч
отстаивания осадок отфильтровывали,
остаточное количество фосфат-ионов в
фильтрате находили фотоколориметрическим
методом на приборе КФК-2 в виде
Смешанные гидроксиды алюминия, лантана и церия для извлечения фосфатов
_____________________________________________________________________________________________
ХФТП 2010. Т. 1. № 2 167
ванадий-фосформолибдатного комплекса.
Величины сорбционной емкости А (ммоль·г-1)
рассчитывали по формуле
A = 10-3(C0 - Ceq)V/m,
где C0 и Сeq – концентрации сорбата в
исходном растворе и в равновесном растворе
после сорбции (ммоль·л-1), V - объем раствора
(мл), m - масса сорбента (г).
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
На рис. 1 представлены изотермы
адсорбции-десорбции азота на инди-
видуальном Al(OH)3 и его бинарных смесях, а
также дифференциальные кривые рас-
пределения объема пор по радиусам,
полученные исходя из изотермы десорбции.
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0
0
50
100
150
200
250
300
350
400
О
б
ъ
ем
п
о
р
, м
м
о
л
ь/
г
p/p
0
1
2
3
а
1 10
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
р
ас
п
р
ед
ел
ен
и
е
п
о
р
п
о
р
ад
и
у
са
м
радиус пор, нм
1
2
3
б
Рис. 1. Изотермы адсорбции-десорбции азота (а) и
дифференциальные кривые распределения
пор по радиусам (б) для гидроксида
алюминия (1), смеси гидроксидов алюминия
и лантана (2) и гидроксидов алюминия и
церия (3)
-20 -10 0 10 20
0
2
4
6
8
10
12
14
pH
HNO
3 NaOH
2
1
3
а
2 4 6 8 10 12
0
1
2
3
4
5
6
7
8
А
, м
м
о
л
ь
/г
pH
1
2
3
б
Рис. 2. Измерение pH-растворов HNO3 и NaOH на
фоне 0,1 М раствора NaNO3 в отсутствии и
в присутствии сорбентов (а) и зависимость
сорбционной емкости A от pH (б). (1) -
Al(OH)3, (2) - Al(OH)3-La(OH)3, (3) –
Al(OH)3-Ce(OH)4
Для всех образцов наблюдается
преобладание мезопор, размер которых для
гидроксида алюминия составляет 1,8 нм,
для Al(OH)3-Ce(OH)4 – 1,9 нм, а для
Al(OH)3-La(OH)3 - 3,2 нм.
Данные потенциометрического титрования
(рис. 2) показывают, что все исследованные
материалы являются амфолитами.
Наибольшую обменную емкость имеет
Al(OH)3-La(OH)3: количество способных к
обмену протонов составляет около 9 ммоль·г-1
в кислой и 6 ммоль·г-1
в щелочной среде.
Обменная емкость гидроксида алюминия и его
Т.В. Лесничая, О.П. Зыкова, Т.А. Ходаковская и др.
_____________________________________________________________________________________________
168 ХФТП 2010. Т. 1. № 2
бинарной смеси с Ce(OH)4, в кислой и
щелочной среде меньше и не превышает 5 и
3 ммоль·г-1.
Изотермы сорбции фосфат-ионов на трех
синтезированных образцах, полученные в
статических условиях в кислой (pHисх.~2,5) и
щелочной среде (рHисх.~9), представлены на
рис. 3. Значения сорбционной емкости при
равновесной концентрации фосфат-ионов,
равной 100 ммоль·л—1, приведены в табл. 1. В
кислой области наилучшими показателями
обладает смесь гидроксидов алюминия и лантана
(~5,7 ммоль·г-1). В щелочной среде величины
сорбционной емкости оказываются несколько
меньшими, достигая ~3,75 ммоль·г-1 для смеси
гидроксидов алюминия и церия. Для случаев,
когда исходная концентрация фосфат-ионов
незначительна (5–10 ммоль·л-1), извлечение
фосфат-ионов происходит нацело.
В табл. 1 сопоставлены характеристики
поверхности и сорбционные показатели для
смесей Al(OH)3-La(OH)3 и Al(OH)3-Ce(OH)4, а
также для исследованной нами ранее смеси
гидратированного оксида титана и гидроксида
лантана [6]. Hаибольшим сродством к
фосфат-ионам в кислой среде обладает смесь
гидроксидов алюминия и лантана, а в щелочной
среде – смесь гидроксидов алюминия и церия.
Заметим также, что в этих сорбентах содержание
дорогостоящих компонентов – гидроксидов
лантана и церия составляет лишь 20%, тогда как
в TiO(OH)2-La(OH)3 – 50% [6].
ВЫВОДЫ
Методом осаждения из растворов
синтезирован гидроксид алюминия и его
бинарные смеси с La(OH)3 или Ce(OH)4 в
соотношении 41׃. Полученные материалы
являются мезопористыми амфолитами с
преобладающим размером пор 1,8–3,2 нм.
Смешанные гидроксиды на основе Al(OH)3,
содержащие La(OH)3 и Ce(OH)4, имея
максимальную сорбционную ёмкость
~ 5,7 ммоль·г
-1
в кислой и 3,75 ммоль·г
-1
в
щелочной среде, являются перспективными
материалами для извлечения фосфатов из
водных растворов.
0 20 40 60 80 100 120 140 160
0
1
2
3
4
5
6
А
, м
м
о
л
ь/
г
C
p
, ммоль/л
1
2
3
а
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
А
, м
м
о
л
ь
/г
C
р
, ммоль/л
1
3
2
б
Рис. 3. Изотермы сорбции фосфат-ионов
гидроксидом алюминия (1) и смесями
Al(OH)3-La(OH)3 (2), Al(OH)3-Ce(OH)4
(3) при рН=2,4÷2,6 (а) и 8,9÷9,1 (б)
Таблица 1. Свойства гидратированных оксидов алюминия, титана, лантана и церия
Образец Al(OH)3-La(OH)3 Al(OH)3-Ce(OH)4 TiO(OH)2-La(OH)3
Соотношение компонентов 4:1 4:1 1:1
Удельная поверхность по БЭТ, м2·г-1 242 295 289
Общий объем пор, см3·г-1 0,60 0,31 0,46
Сорбционная емкость, А, ммоль·г-1 при рН~2,5 5,5 3,5 4,9
Сорбционная емкость, А, ммоль·г-1 при рН~9 2,5 3,1 2,5
Смешанные гидроксиды алюминия, лантана и церия для извлечения фосфатов
_____________________________________________________________________________________________
ХФТП 2010. Т. 1. № 2 169
ЛИТЕРАТУРА
1. Аширов А. Ионообменная очистка сточ-
ных вод, растворов и газов.– Ленинград׃
Химия, 1983.– 295 с.
2. Романова И.В., Лозовский А.В., Стрел-
ко В.В. Особенности синтеза и сорбци-
онные свойства композитных материа-
лов на основе гидроксидов алюминия и
магния // Химия и технология воды. –
2005.– Т. 27, № 4. – С. 313–319.
3. Зыкова О.П., Ходаковская Т.А., Мар-
кив Э.Я. и др. Сорбция фосфат- и арсе-
нат-ионов из растворов сорбентами сис-
темы TiO2–Fe2O3–Al2O3–H2O // Журн.
прикл. химии. – 2007.– Т. 80, № 11. –
С. 1811–1814.
4. Евдокимова Л.И., Бойчинова Е.С., Ти-
мофеева В.Н., Брынзова Е.Д. О меха-
низме сорбции фосфат- и сульфат-ионов
на гидратированной двуокиси титана //
Журн. прикл. химии.– 1979. – Т. 52, № 6. –
С. 1409–1414.
5. Persy V.P., Behets G.J., Bervoets A.R. et al.
Lanthanum: a Safe Phophate Binder //
Semin. Dialysis – 2006. – V. 19, N 3. -
Р. 195–199.
6. Лесничая Т.В., Александрова В.С., Зыко-
ва О.П. и др. Сорбция фосфат-ионов ма-
териалами на основе гидроксидов титана
и лантана / Журн. прикл. химии. – 2009. –
Т. 82, № 6. – С. 897–900.
7. Pat. 20080069860 United States, Int. Cl.
А61К 47/00. Hyperphosphatemia in do-
mestic animals: сompositions and method
of treatment / A. Wren, R. Graham,
R. Mcelreath, M. Molnar. – Appl. No
11/465445, Publ. Mar. 20, 2008. – 9 p.
8. Гороновский И.Т., Назаренко Ю.П., Не-
кряч Е.Ф. Краткий справочник по химии. –
Киев׃ Наукова думка, 1974. – 352 с.
9. Аксельруд Н.В. Основные хлориды и
гидроокиси элементов подгруппы скан-
дия и лантаноидов // Успехи химии. –
1963. – Т. 32, № 6 – С. 800–822.
10. Gregg S.J., Sing K.S.W. Adsorption, Sur-
face Area and Porosity. – 2nd ed. – London:
Academic Press, 1982. – 310 p.
11. Sing K.S.W., Everett D.H., Haul R.A.W.
et al. Reporting Physisorption Data for
Gas/Solid systems with Special Reference
to the Determination of Surface Area and
Porosity// Pure Appl. Chem. – 1985. –
V. 57, N 4. – P. 603–619.
Поступила 14.05.2010, принята 24.05.2010
Змішані гідроксиди алюмінію, лантану та церію для вилучення фосфатів
Т.В. Ліснича, О.П. Зикова, Т.А. Ходаковська, Н.М. Вислогузова, В.С. Александрова,
Т.Є. Териковська, С.О. Кириллов
Інститут сорбції та проблем ендоекології Національної академії наук України
вул. Генерала Наумова 13, Київ 03164, Україна, khain@ispe.kiev.ua
Міжвідомче відділення електрохiмiчної енергетики Національної академії наук України
бул. акад. Вернадського 38а, Київ 03142, Україна, kir@i.kiev.ua
Осадженням з водних розчинів синтезовано гідроксид алюмінію та його суміші з гідроксидами лантану
та церію (IV) у співвідношенні 4:1. Охарактеризовано порувату структуру одержаних гідроксидів та їхню
здатність поглинати фосфат-іони.
Mixed Aluminum, Lanthanum, and Cerium Hydroxides for Removal of Phosphates
T.V. Lesnichaya, О.P. Zykova, Т.А. Khodakovskaya, N.М. Visloguzova, V.S. Aleksandrova
Т.Е. Terikovskaya, S.А. Kirillov
Institute for Sorption and Problems of Endoecology of National Academy of Sciences of Ukraine
13 General Naumov Street, Kyiv 03164, Ukraine, khain@ispe.kiev.ua
Joint Department of Electrochemical Energy Systems of National Academy of Sciences of Ukraine
38-a Vernadsky Ave., Kyiv 03142, Ukraine, kir@i.kiev.ua
Aluminum hydroxide and its mixtures with lanthanum and cerium hydroxides with the ratio of 4:1 have been
synthesized by deposition from aqueous solutions. Porous structure of the hydroxides obtained has been
characterized as well as their ability to absorb phosphate-ions.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-28973 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 2079-1704 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T16:17:02Z |
| publishDate | 2010 |
| publisher | Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Лесничая, Т.В. Зыкова, О.П. Ходаковская, Т.А. Вислогузова, Н.М. Александрова, В.С. Териковская, Т.Е. Кириллов, С.А. 2011-11-27T08:02:55Z 2011-11-27T08:02:55Z 2010 Смешанные гидроксиды алюминия, лантана и церия для извлечения фосфатов / Т.В. Лесничая, О.П. Зыкова, Т.А. Ходаковская, Н.М. Вислогузова, В.С. Александрова, Т.Е. Териковская, С.А. Кириллов // Хімія, фізика та технологія поверхні. — 2010. — Т. 1, № 2. — С. 166-169. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. 2079-1704 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/28973 546.18:54-183 Осаждением из водных растворов синтезированы гидроксид алюминия и его смеси с гидроксидами лантана и церия (IV) в соотношении 4:1. Охарактеризована пористая структура полученных гидроксидов и их способность поглощать фосфат-ионы Осадженням з водних розчинів синтезовано гідроксид алюмінію та його суміші з гідроксидами лантану та церію (IV) у співвідношенні 4:1. Охарактеризовано порувату структуру одержаних гідроксидів та їхню здатність поглинати фосфат-іони. Aluminum hydroxide and its mixtures with lanthanum and cerium hydroxides with the ratio of 4:1 have been synthesized by deposition from aqueous solutions. Porous structure of the hydroxides obtained has been characterized as well as their ability to absorb phosphate-ions. ru Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка НАН України Хімія, фізика та технологія поверхні Смешанные гидроксиды алюминия, лантана и церия для извлечения фосфатов Змішані гідроксиди алюмінію, лантану та церію для вилучення фосфатів Mixed Aluminum, Lanthanum, and Cerium Hydroxides for Removal of Phosphates Article published earlier |
| spellingShingle | Смешанные гидроксиды алюминия, лантана и церия для извлечения фосфатов Лесничая, Т.В. Зыкова, О.П. Ходаковская, Т.А. Вислогузова, Н.М. Александрова, В.С. Териковская, Т.Е. Кириллов, С.А. |
| title | Смешанные гидроксиды алюминия, лантана и церия для извлечения фосфатов |
| title_alt | Змішані гідроксиди алюмінію, лантану та церію для вилучення фосфатів Mixed Aluminum, Lanthanum, and Cerium Hydroxides for Removal of Phosphates |
| title_full | Смешанные гидроксиды алюминия, лантана и церия для извлечения фосфатов |
| title_fullStr | Смешанные гидроксиды алюминия, лантана и церия для извлечения фосфатов |
| title_full_unstemmed | Смешанные гидроксиды алюминия, лантана и церия для извлечения фосфатов |
| title_short | Смешанные гидроксиды алюминия, лантана и церия для извлечения фосфатов |
| title_sort | смешанные гидроксиды алюминия, лантана и церия для извлечения фосфатов |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/28973 |
| work_keys_str_mv | AT lesničaâtv smešannyegidroksidyalûminiâlantanaiceriâdlâizvlečeniâfosfatov AT zykovaop smešannyegidroksidyalûminiâlantanaiceriâdlâizvlečeniâfosfatov AT hodakovskaâta smešannyegidroksidyalûminiâlantanaiceriâdlâizvlečeniâfosfatov AT visloguzovanm smešannyegidroksidyalûminiâlantanaiceriâdlâizvlečeniâfosfatov AT aleksandrovavs smešannyegidroksidyalûminiâlantanaiceriâdlâizvlečeniâfosfatov AT terikovskaâte smešannyegidroksidyalûminiâlantanaiceriâdlâizvlečeniâfosfatov AT kirillovsa smešannyegidroksidyalûminiâlantanaiceriâdlâizvlečeniâfosfatov AT lesničaâtv zmíšanígídroksidialûmíníûlantanutaceríûdlâvilučennâfosfatív AT zykovaop zmíšanígídroksidialûmíníûlantanutaceríûdlâvilučennâfosfatív AT hodakovskaâta zmíšanígídroksidialûmíníûlantanutaceríûdlâvilučennâfosfatív AT visloguzovanm zmíšanígídroksidialûmíníûlantanutaceríûdlâvilučennâfosfatív AT aleksandrovavs zmíšanígídroksidialûmíníûlantanutaceríûdlâvilučennâfosfatív AT terikovskaâte zmíšanígídroksidialûmíníûlantanutaceríûdlâvilučennâfosfatív AT kirillovsa zmíšanígídroksidialûmíníûlantanutaceríûdlâvilučennâfosfatív AT lesničaâtv mixedaluminumlanthanumandceriumhydroxidesforremovalofphosphates AT zykovaop mixedaluminumlanthanumandceriumhydroxidesforremovalofphosphates AT hodakovskaâta mixedaluminumlanthanumandceriumhydroxidesforremovalofphosphates AT visloguzovanm mixedaluminumlanthanumandceriumhydroxidesforremovalofphosphates AT aleksandrovavs mixedaluminumlanthanumandceriumhydroxidesforremovalofphosphates AT terikovskaâte mixedaluminumlanthanumandceriumhydroxidesforremovalofphosphates AT kirillovsa mixedaluminumlanthanumandceriumhydroxidesforremovalofphosphates |