Структурно-сорбционные свойства термически модифицированных слоистых двойных гидроксидов Mg–Fe (III)
Синтезированы и подвергнуты термообработке (331, 379, 453 и 546 °C ) слоистые двойные гидроксиды Mg–Fe (III) (СДГ). Изучена возможность восстановления их кристаллической структуры после прокалки путем регидратации в воде, насыщенной СО₂. Установлено, что при термообработке лишь при 331, 379 °C с пос...
Saved in:
| Published in: | Украинский химический журнал |
|---|---|
| Date: | 2009 |
| Main Authors: | , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України
2009
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/82332 |
| 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: | Структурно-сорбционные свойства термически модифицированных слоистых двойных гидроксидов Mg–Fe (III) / И.З. Журавлев, Л.С. Рандаревич, В.В. Стрелко, Н.М. Патриляк, Т.А. Шапошникова // Украинский химический журнал. — 2009. — Т. 75, № 1. — С. 23-28. — Бібліогр.: 17 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860022059092934656 |
|---|---|
| author | Журавлев, И.З. Рандаревич, Л.С. Стрелко, В.В. Патриляк, Н.М. Шапошникова, Т.А. |
| author_facet | Журавлев, И.З. Рандаревич, Л.С. Стрелко, В.В. Патриляк, Н.М. Шапошникова, Т.А. |
| citation_txt | Структурно-сорбционные свойства термически модифицированных слоистых двойных гидроксидов Mg–Fe (III) / И.З. Журавлев, Л.С. Рандаревич, В.В. Стрелко, Н.М. Патриляк, Т.А. Шапошникова // Украинский химический журнал. — 2009. — Т. 75, № 1. — С. 23-28. — Бібліогр.: 17 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Украинский химический журнал |
| description | Синтезированы и подвергнуты термообработке (331, 379, 453 и 546 °C ) слоистые двойные гидроксиды Mg–Fe (III) (СДГ). Изучена возможность восстановления их кристаллической структуры после прокалки путем регидратации в воде, насыщенной СО₂. Установлено, что при термообработке лишь при 331, 379 °C с последующей регидратацией кристалличность слоистых двойных гидроксидов восстанавливается. В ряду изученных эти “реконструированные” образцы имеют максимальные удельные поверхности (150, 120 м2/г соответственно) и сорбцию анионов фосфата и хромата; вызывают минимальное подщелачивание равновесных растворов с наименьшим вымыванием ионов магния. С использованием TG-DTA термического анализа определены особенности термического разложения исходного СДГ.
Синтезовано та термооброблено (331, 379, 453 та 546 °C) подвійні гідроксиди Mg–Fe (III) з пошаровою будовою (ППГ). Вивчено можливість відновлення їх кристалічної будови після прокалки шляхом регідратації у воді, насиченій СО₂. Знайдено, що регідратація у воді, насиченій СО₂, після термообробки лише при температурах 331 та 379 °C відновлює вихідну кристалічність подвійних гідроксидів. Такі “реконструйовані” зразки мають максимальні питомі поверхні (150.120 м2/г відповідно) та сорбцію аніонів фосфату та хромату, а також менше за інших збільшують лужність рівноважних розчинів, при мінімальному вимиванні йонів магнію. З використанням TGDTA термічного аналізу визначено особливості термічного розкладу вихідного ППГ.
Double layered hydroxides Mg–Fe (III) (LDH) have been synthesized and modified with thermal treatment (331, 379, 453, 546 °C). Reconstruction of the initial LDH structure by rehydratation has been investigated. It was found that reconstruction by rehydratation took place only for samples which have been thermally treated at 331, 379 °C. Such reconstruction samples posses the highest specific surface areas (120, 150 м2/г), the biggest sorption of phosphate and chromate anions and the smallest release of magnesium anions. Using TG-DTA thermal analysis the decomposition features of the initial LDH were established.
|
| first_indexed | 2025-12-07T16:47:53Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 544.726+54-36
И.З. Журавлев, Л.С. Рандаревич, В.В. Стрелко, Н.М. Патриляк, Т.А. Шапошникова
СТРУКТУРНО-СОРБЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ТЕРМИЧЕСКИ МОДИФИЦИРОВАННЫХ
СЛОИСТЫХ ДВОЙНЫХ ГИДРОКСИДОВ Mg–Fe (III)
Синтезированы и подвергнуты термообработке (331, 379, 453 и 546 оС ) слоистые двойные гидроксиды Mg–
Fe (III) (СДГ). Изучена возможность восстановления их кристаллической структуры после прокалки путем
регидратации в воде, насыщенной СО2. Установлено, что при термообработке лишь при 331, 379 оС с после-
дующей регидратацией кристалличность слоистых двойных гидроксидов восстанавливается. В ряду изучен-
ных эти “реконструированные” образцы имеют максимальные удельные поверхности (150, 120 м2/г соответ-
ственно) и сорбцию анионов фосфата и хромата; вызывают минимальное подщелачивание равновесных раст-
воров с наименьшим вымыванием ионов магния. С использованием TG-DTA термического анализа опреде-
лены особенности термического разложения исходного СДГ.
Слоистые двойные гидроксиды типа гидрота-
лькита, благодаря широким возможностям их
темплатирования и варьирования химического со-
става, в настоящее время считаются весьма пер-
спективными материалами не только для анио-
нообменной адсорбции, но и как твердые щелоч-
ные катализаторы [1—4]. По структуре гидроталь-
кит является аналогом природного слоистого гид-
роксида магния — брусита. Состав СДГ можно
выразить формулой:
[М II
1–xM III
x(OH)2]x+[Xm-
x/m⋅nH 2O]x–,
где M II = Mg2+, Zn2+, Mn2+,...; M III = Al3+, Cr3+,
Fe3+,...; Xm– = CO3
2–, NO3
–, Cl–, SO4
2–,...; 0.20 ≤ x
≤ 0.33, коэффициент х отражает отношение
M3+/(M2++M3+).
В слоистых участках (ламелях) гидротальки-
та ионы M2+ и M3+ октаэдрически координирова-
ны по кислороду и статистически расположены в
плоскостях слоев. За счет ионов M3+ слои приобре-
тают избыточный положительный заряд, что ото-
бражает формула [MII
1-xMIII
x(OH)2]
x+. Этот заряд
обычно компенсируется различными анионами в
межслоевом пространстве, а межслоевой состав мо-
жно выразить формулой [Xm–
x/m⋅nH2O]x–. За счет
интеркалированных в межслоевое пространство
анионов в гидротальките может быть увеличено
межслоевое расстояние по сравнению со струк-
турой брусита [5]. Анализируя известные из лите-
ратуры свойства СДГ [3, 6] и принимая во внима-
ние наши собственные исследования, становится
очевидным, что на основе СДГ возможно полу-
чить анионообменники для эффективной очист-
ки природных и сточных вод от нежелательных
анионных примесей, таких как арсенат, хромат, фос-
фат и даже от гуминовых кислот [7].
Очевидно, что с экологической и медицинс-
кой [4] точек зрения наиболее перспективны СДГ,
имеющие в своем составе не токсичные ионы Mg
и Fe (III), и именно поэтому исследованиям свойств
этих материалов посвящена данная работа. На-
сколько нам известно, такие материалы до сих пор
находятся лишь в стадии разработки и активных
исследований из-за определенных сложностей, воз-
никающих при их получении. Прежде всего необ-
ходимо отметить то обстоятельство, что СДГ явля-
ются весьма мягкими материалами, которые по-
лучают в виде тонкого порошка или непрочных
агрегатов (мокрая глина), и для эффективного тех-
нологического применения желательно было бы
их гранулировать или осаждать на носителях, ли-
бо наполнять ими некоторые полимеры. Кроме
того, гидролитическая устойчивость СДГ на ос-
нове гидроксидов магния невелика, поскольку рас-
творимость самого Mg(ОН)2, по данным [8], сос-
тавляет около 16 мг/л в пересчете на MgО. По
данным того же источника растворимость основ-
ного карбоната магния еще выше, а присутствие
в СДГ гидроксида железа (III) не всегда стаби-
лизирует матрицу в достаточной степени. К то-
му же мы обнаружили, что при синтезе СДГ путем
нейтрализации щелочью или карбонатами исход-
ных растворов солей в межслоевом пространст-
ве окклюдируется небольшое количество щелочи,
которое при ионном обмене медленно десорби-
руется, переходя в равновесный раствор, сущес-
твенно повышая его равновесное рН . К сожале-
нию, в литературе эти чрезвычайно важные для
синтеза эффективных анионитов на основе СДГ
© И .З. Журавлев, Л.С. Рандаревич, В.В. Стрелко, Н .М . Патриляк, Т.А. Шапошникова , 2009
ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2009. Т. 75, № 1 23
вопросы практически не обсуждаются.
В качестве объекта исследования мы выбра-
ли СДГ на основе гидроксидов Mg–Fe (III), с ато-
мным соотношением 3:1, интеркалированные кар-
бонатными анионами. Для синтеза этого матери-
ала использовали несколько измененную нами
методику из статьи [9]. Синтез проводили следую-
щим образом. К раствору 43.2 г Na2CO3 в 1600
см3 дистиллированной воды при перемешивании
одновременно приливали два раствора. Первый
раствор содержал 400 см3 2 М MgCl2 , 133.3 см3.
2 М FeCl3 и 268 см3 дистиллированной воды.
Второй раствор содержал 188.3 см3 8.5 М NaOH
и 811 см3 дистиллированной воды. После прили-
вания растворов образовывалась густая суспен-
зия кремового цвета, которая затем гомогенизи-
ровалась перемешиванием на мешалке еще 15 мин.
После гомогенизации закрытый стакан с суспен-
зией помещали на кипящую водяную баню и вы-
держивали на протяжении 2 ч. Обработанный на
водяной бане конечный продукт представлял
собой объемный осадок кремового цвета, кото-
рый отфильтровывали и отжимали под вакуумом
на воронке Бюхнера от маточного раствора (рН
9.36), а затем промывали 5 дм3 дистиллированной
воды. Полученный отжатый осадок высушивали
на противне из нержавеющей стали в сушильном
шкафу при 65 оС в течение 20 ч.
Известно, что слоистый гидроксид Mg–Fe
(III) в хлоридной форме, то есть содержащий в ка-
честве компенсирующих только хлорид-анионы,
имеет недостаточное межслоевое расстояние, а по-
тому не очень пригоден для транспорта и адсорб-
ции крупных оксо-анионов, таких как хромат, ар-
сенат, фосфат [3]. Поэтому для расширения меж-
слоевого пространства обычно используют интер-
калирование оксо-анионами, наиболее подходя-
щим из которых считается карбонат-анион. Интер-
калированные анионы удерживаются в межслое-
вом пространстве за счет слабых электростатиче-
ских взаимодействий с катионами М3+ слоев СДГ.
Экспериментально обнаружена малая подвиж-
ность некоторых видов анионов в межслоевых
промежутках этих гидроталькитоподобных сое-
динений. Этим свойством обладают и анионы
СО3
2– [10]. Они легко вытесняют из межслоевого
пространства другие анионы [11, 12], однако сами
мало склонны к ионообменному замещению [13].
Такой результат может быть связан с тем, что ио-
ны СО3
2– вступают в ионный обмен с ОН–-груп-
пами, фиксированными на поверхности слоев [5].
Иными словами, анионный обмен в СДГ в нашем
случае, по-видимому, происходит практически в
полной мере за счет других анионов межслоевого
пространства, например NO3
–
, Cl–, и, может быть,
в незначительной степени, за счет ОН–-групп
гидроксидных слоев.
И здесь представляется необходимым отме-
тить, что в целом ряде статей, посвященных синте-
зу и ионному обмену на СДГ типа Mg–Al, Mg–Fe
(III), для увеличения поглотительной способнос-
ти материалов используется термообработка [14
—17]. По мнению авторов этих работ, термооб-
работка необходима для увеличения межплоско-
стного промежутка за счет десорбции воды, уда-
ления карбонатных анионов, а в ряде случаев и
частичного разложения гидроксидов матрицы до
оксидов. Так, при температурах термообработки
около 400 оС и выше происходит полное разло-
жение карбоната и частичное разложение гидрок-
сидов. После термообработки СДГ обрабатыва-
лись водой (в некоторых случаях при кипячении
[15]). Для “реконструкции” структуры СДГ здесь
используется так называемый эффект памяти. Его
суть заключается в способности термообработан-
ных СДГ при регидратации восстанавливать пер-
воначальную гидроталькитоподобную структу-
ру [14, 16].
Поэтому для исследования вопроса об увели-
чении гидролитической устойчивости и придания
синтезированным нами СДГ необходимых ионо-
обменных свойств мы также применили термооб-
работку при температурах 331, 379, 453, 546 оС.
По литературным данным [14—17], если темпера-
тура термообработки СДГ превышает температуру
разложения карбоната , то при последующей “ре-
конструкции” в воде образующийся СДГ имеет
межплоскостной зазор уже меньший, чем необхо-
димо для сорбции крупных оксо-анионов.
Термическое разложение нашего исходного, не
термообработанного СДГ в первом приближении
можно разделить на две стадии (рис. 1). Первой
стадии в диапазоне температур 25—170 оС соот-
ветствуют два слабых эндотермических пика при
65 и 150 оС. Очевидно, что здесь происходит уда-
ление физически адсорбированной воды из меж-
слоевого пространства и с поверхности кристал-
литов с общей потерей массы порядка 5 %. Вто-
рая стадия термического разложения в диапазоне
температур 170—400 оС характеризуется четырь-
мя эндотермическими пиками: двумя интенсивны-
ми при ~200 и 400 оС и двумя меньшей интенсив-
Неорганическая и физическая химия
24 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2009. Т. 75, № 1
ности при ~350 и 450 оС. На этой стадии удаля-
ются компенсирующие анионы из межслоевого
пространства (хлорид, карбонат) и частично раз-
лагается Mg–Fe (III) гидроксидная матрица до ок-
сидов, причем прокалка до температуры 400 оС
вызывает потерю приблизительно 95 % от всей по-
тери массы образцом. Такое поведение при на-
греве в целом согласуется с данными аналогич-
ных исследований [3, 10].
Авторы статьи [16] термообрабатывали при
500 оС в течение 7 ч Mg–Fе (III) СДГ в карбонат-
ной форме, что вызвало полное удаление карбо-
нат-анионов. После термообработки этот матери-
ал был “реконструирован” кипячением в воде, что
привело лишь к частичному, незначительному вос-
становлению кристаллической структуры СДГ, а
сам материал, по-видимому, уже не содержал кар-
бонат-анионов. Мы после термообработки про-
вели дополнительное насыщение карбонатом син-
тезированных нами СДГ , как это предлагается, на-
пример, в статьях [15, 17]. Поскольку конечной
целью нашего исследования является создание эф-
фективного анионита, прежде всего, для очистки пи-
тьевой воды от анионных примесей, а природные
пресные воды, как правило, содержат карбонаты
(гидрокарбонаты), то очевидно, что анионит, ра-
ботая в режиме динамической сорбции (в колон-
ке), достаточно быстро перейдет в карбонатную
форму. Это обстоятельство заставляет нас уделить
особое внимание именно карбонатному Mg–Fe
(III) СДГ. Зная свойство СДГ окклюдировать ще-
лочь, мы для перевода в карбонатную форму, по-
заимствовав из указанных выше статей сам прин-
цип, использовали вместо карбоната натрия обра-
ботку углекислым газом. Это должно было ис-
ключить дополнительное подщелачивание. Обра-
ботку проводили, заливая навески термообрабо-
танного при разных температурах сорбента раз-
личными объемами насыщенной СО2 дистилли-
рованной воды. После такой регидратации в те-
чение 48 ч воду сливали, а сорбенты высушивали
до постоянного веса при температуре 65 оС.
Мы исследовали влияние термообработки на
деградацию и возможность последующей рекон-
струкции СДГ структуры наших сорбентов при
регидратации. Четыре образца сорбента после су-
шки при 65 оС дополнительно термообрабаты-
вали при 331, 379, 453 и 546 оС в течение 2 ч.
Рентгенофазовый анализ образца, высушенного
при 65 оС, и четырех термообработанных об-
разцов (рис 2) показал, что после сушки (65 оС)
гидроталькитная структура хорошо выражена с
четким узким сигналом (003), который соответ-
ствует базальной плоскости с межплоскостным
расстоянием 7.8029 Ao . По данным статьи [9], при-
сутствие примесного гидроксида магния в СДГ
приводит к некоторому уширению сигнала база-
льной плоскости 003 и уменьшению его относи-
тельной амплитуды, которая тем меньше, чем вы-
ше концентрация означенной примеси. Для наше-
го исходного образца узкий сигнал базальной пло-
скости с большой амплитудой свидетельствует об
отсутствии примесного гидроксида магния. Одна-
ко уже при температуре термообработки 331 oС
СДГ структура полностью деградирует и базаль-
ный сигнал (003) вовсе не проявляется. При еще
более высокой температуре термообработки 379
Рис. 1. TG-DTA кривые исходного Mg и Fe (III)
СДГ в диапазоне температур 25—600 oС.
Рис. 2. Дифрактограммы исходного (65 oС) (1) и тер-
мообработанных образцов Mg и Fe (III) СДГ: 2 —
331; 3 — 379; 4 — 453; 5 — 546 oС.
ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2009. Т. 75, № 1 25
—546 oС появляются сигналы, соответствующие
оксидам магния и железа, кристалличность кото-
рых улучшается с ростом температуры термооб-
работки. При рассмотрении рентгенограмм всех
образцов после их регидратации в воде видно,
что чем выше температура предшествовавшей ре-
гидратации термообработки, тем в меньшей сте-
пени происходит восстановление структуры СДГ
(рис. 3). Так, у образцов, “реконструированных”
после термообработки при 331 и 379 oС, СДГ-сиг-
нал базальной плоскости (003) весьма четок и имеет
самую большую амплитуду. Для реконструирован-
ного образца при 453 oС кристалличность СДГ
уже выражена слабо, а после термообработки при
546 oС регидратация и насыщение СО2 практи-
чески не изменяют вид исходной рентгенограм-
мы , то есть реконструкция не происходит.
Помимо изменения кристаллической струк-
туры образцов сорбентов, после термообработки
мы определили также и изменение их удельных
поверхностей, которые оказались равными 66
м2/г (65 оС); 150 м2/г (331 оС); 49 м2/г (453 оС); 37
м2/г (546 оС). Как видим, удельная поверхность
образцов резко возрастает до максимального зна-
чения при 331 оС, а затем так же резко убывает
при дальнейшем повышении температуры тер-
мообработки. Интересно было установить взаи-
мосвязь между подщелачиванием “реконструиро-
ванными” сорбентами дистиллированной воды и
вымыванием из них при этом ионов магния. В до-
ступной нам литературе такие исследования от-
сутствуют. Построив на одном графике подщела-
чивание дистиллированной воды образцами СДГ
с различной термообработкой и вымывание при
этом из них ионов магния (рис. 4), можно видеть,
что оба этих параметра меняются симбатно. При
температуре термообработки 331 оС ионы маг-
ния практически не вымываются, а равновесное
значение рН минимально (9.25). Иными словами,
этот образец наиболее привлекателен с точки зре-
ния ионообменной очистки водных растворов.
В этой связи мы исследовали на синтезиро-
ванных СДГ ионообменную сорбцию анионов фос-
фата и хромата. Наибольшее поглощение найде-
но для образцов с наибольшими удельными по-
верхностями (331, 379 оС — соответственно 150 и
121 м2/г), причем сорбция хромата во всех случа-
ях значительно хуже, чем фосфата (рис. 5, 6). Так,
для образца (379 оС) сорбция фосфата достигает
0.25 ммоль/г, а сорбция хрома для того же образ-
ца составляет всего лишь 0.068 ммоль/г.
В итоге можно заключить, что термообрабо-
тка Mg–Fe (III) СДГ является достаточно эффек-
тивным методом регулирования не только крис-
таллической структуры образцов, но и их порис-
тости и анионообменных свойств. Найдено, что
после термообработки при температурах порядка
330—379 оС образцы восстанавливают свою сло-
истую структуру при регидратации, приобретают
максимальную удельную поверхность и наилуч-
шие анионообменные свойства. К тому же, после
термообработки при указанных температурах ока-
зывается минимальным как вымывание ионов
Неорганическая и физическая химия
Рис. 3. Дифрактограммы реконструированных в воде,
насыщенной СО2, образцов Mg и Fe (III) СДГ (65 oС)
(1) и термообработанных: 2 — 331; 3 — 379; 4 — 453;
5 — 546 oС.
Рис. 4. Зависимость вымывания ионов магния из сор-
бентов дистиллированной водой (1) и значения рН со-
ответствующих равновесных растворов (2) для разных
температур термообработки сорбентов.
26 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2009. Т. 75, № 1
магния в равновесный раствор, так и подщелачи-
вание последнего. Принимая во внимание, с од-
ной стороны, экологичность, технологичность в
изготовлении и дешевизну, а с другой, способ-
ность эффективно очищать водные растворы от
примесей нежелательных оксо-анионов, можно про-
гнозировать перспективность использования Mg–
Fe (III) СДГ для водоподготовки, в том числе и
финишной очистки питьевой воды.
РЕЗЮМЕ. Синтезовано та термооброблено (331,
379, 453 та 546 оС) подвійні гідроксиди Mg–Fe (III) з
пошаровою будовою (ППГ). Вивчено можливість від-
новлення їх кристалічної будови після прокалки шля-
хом регідратації у воді, насиченій СО2. Знайдено, що
регідратація у воді, насиченій СО2, після термооброб-
ки лише при температурах 331 та 379 оС відновлює
вихідну кристалічність подвійних гідроксидів. Такі
“реконструйовані” зразки мають максимальні пито-
мі поверхні (150.120 м2/г відповідно) та сорбцію аніо-
нів фосфату та хромату, а також менше за інших збіль-
шують лужність рівноважних розчинів, при мінімаль-
ному вимиванні йонів магнію. З використанням TG -
D TA термічного аналізу визначено особливості термі-
чного розкладу вихідного ППГ.
SUMMARY. Double layered hydroxides Mg–Fe (III)
(LDH) have been synthesized and modified with thermal
treatment (331, 379, 453, 546 oC). Reconstruction of the
initial LDH structure by rehydratation has been investi-
gated. It was found that reconstruction by rehydratation
took place only for samples which have been thermally
treated at 331, 379 oC. Such reconstruction samples pos-
ses the highest specific surface areas (120, 150 м2/г), the
biggest sorption of phosphate and chromate anions and
the smallest release of magnesium anions. Using TG-DTA
thermal analysis the decomposition features of the initial
LDH were established.
1. Cavani F., T rifiro F., Vaccari A . // Catal. Today.
-1991. -11. -P. 173—301.
2. Kopka H., Beneke K., Lagaly G. // J. Colloid Interface
Sci. -1988. -123. -P. 427—436.
3. Satoko Tuzuka, Ramesh Chitrakar, Akinari Sonoda
et. al. // J. Green Chem. -2004. -6. -P. 104—109.
4. Tammaro L ., Costantino U., Bolognese A . et. al. //
International J. Antimicrobial Agents. -2006. -29. -P.
417—423.
5. Нагорный О.В., Вольхин В.В., Соколова М .М . и
др. // Журн. неорган. химии. -2005. -50, № 3. -С.
540—544.
6. Seida Y ., Nakano Y . // Water Res. -2002. -5. -P.
1306—1312.
7. Vresten S ., M aes A . // Appl. Clay Sci. -2008. -38,
№ 3–4. -P. 237—248.
8. Бойтон Р.С. Химия и технология извести. -Москва,
1972.
9. Grace S. Thomas, P. V ishny Kamath // J. Chem. Sci.
-2006. -118, № 1. -P. 127—133.
10. Gutman N., M uller B. // J. Solid State Chem. -1996.
-122, № 1. -P. 214.
11. Delmas C., Borthomieu Y . // Ibid. -1993. -104,-№ 1.
-P. 345.
12. Kaneyoshi M ., Jones W . // Chem. Phys. Lett. -1998.
-296. -P. 183.
13. M endiboure A., Schцllhorn R. // Rev. Chim. Miner.
-1986. -23. -P. 819.
14. Odair P. Ferreira., Oswaldo L . A lves., Daniel X . Gou-
veira et. al. // J. Solid State Chem. -2004. -177. -P.
3058—3069.
Рис. 5. Изотермы сорбции ионов фосфата из раствора
дигидрофосфата натрия на фоне 0.1 NaCl (Ж:Т=100)
сорбентами с температурами термообработки: 1 — 379;
2 — 331; 3 — 453; 4 — 546 oC.
Рис. 6. Изотермы сорбции ионов хромата из раствора
бихромата калия на фоне 0.1 М NaCl (Ж :Т=100) сор-
бентами с температурами термообработки: 1 — 379;
2 — 331; 3 — 453; 4 — 546 oС.
ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2009. Т. 75, № 1 27
15. Приходько Р.В., Сычев М .В., Астрелин И .М . и др.
// Журн. прикл . химии. -2001. -74, № 10. -С .
1573—1578.
16. Das J., Patra B. S ., Baliarsing N. et. al. // J. Colloid
Interface Sci. -2007. -316. -P. 216—223.
17. Романова И .В., Лозовский А .В., Стрелко В.В. //
Химия и технол. воды. -2005. -27, № 4. -С. 313—320.
Институт сорбции и проблем эндоэкологии Поступила 11.03.2008
НАН Украины, Киев
УДК 544.77 : 661.185-3
М.Ю. Трифонова, С.В. Бондаренко, Ю.И. Тарасевич
ИССЛЕДОВАНИЕ БИНАРНЫХ СМЕСЕЙ
ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ РАЗЛИЧНОЙ ПРИРОДЫ
Исследованы адсорбция на межфазной границе раствор—воздух и мицеллообразование (агрегирование) в
водных растворах смесей поверхностно-активных веществ: неионогенное—катионное (оксиэтилированный
нонилфенол—N-цетилпиридиний бромистый) и анионное—катионное (додецилсульфат натрия—N-цетилпи-
ридиний бромистый). В изученных системах установлены эффекты синергизма по отношению к агрегирова-
нию и, для некоторых смесей, по отношению к снижению поверхностного натяжения, преобладание более
активных компонентов в смешанных агрегатах и адсорбционных слоях на межфазной границе раствор—воздух.
Установлено резкое уменьшение снижения поверхностного натяжения (антагонизм) в системе анионное—
катионное поверхностно-активное вещество при преобладании в ней везикул. Обсужден механизм взаимо-
действия неионогенного и катионного поверхностно-активных веществ в водных растворах.
Активное исследование систем, содержащих
широко используемые на практике смеси поверх-
ностно-активных веществ (ПАВ), обусловлено не-
аддитивностью свойств этих систем [1—5]. Такое
неидеальное поведение принято связывать с нали-
чием специфических взаимодействий между мо-
лекулами (ионами) ПАВ разных типов. Предва-
рительное изучение свойств смесей ПАВ позво-
ляет эффективно использовать их для управления
процессами, протекающими в дисперсных систе-
мах. В теоретическом аспекте подобные исследова-
ния играют важную роль в моделировании струк-
туры и свойств систем, содержащих смеси ПАВ,
а также в описании и объяснении различных кол-
лоидно-химических процессов, связанных с при-
сутствием ПАВ (адсорбции, смачивания, солюби-
лизации и др.) [4, 5].
В то же время анализ литературы свидетель-
ствует об отсутствии четких представлений о ме-
ханизме взаимодействия в бинарных смесях неио-
ногенного (НПАВ) и катионного ПАВ (КПАВ). Кро-
ме того, у исследователей нет единого мнения о
взаимосвязи между фазовым состоянием и поверх-
ностным поведением смесей анионное—катион-
ное ПАВ (АПАВ—КПАВ). Поэтому данная рабо-
та посвящена изучению бинарных смесей двух ти-
пов: неионогенное—катионное (НПАВ—КПАВ)
и анионное—катионное (АПАВ—КПАВ). Приме-
нен известный подход Рубина–Розена [6, 7], опи-
рающийся на данные измерений поверхностного
натяжения (σ) индивидуальных ПАВ и их смесей.
Он позволяет количественно проанализировать со-
став и термодинамические характеристики смешан-
ных мицелл и смешанных адсорбционных слоев
на границе раздела фаз раствор—воздух в систе-
мах бинарных смесей ПАВ.
В работе были использованы N-цетилпири-
диний бромистый (ЦПБ) марки ч., оксиэтилиро-
ванный нонилфенол — АФ9-10 (С9Н19С6Н4О-
(С2Н4О)10Н), содержащий 99 % основного вещес-
тва, и предварительно однократно перекристал-
лизованный додецилсульфат натрия (ДДСН) мар-
ки ч. Растворы готовили на бидистиллированной
воде, рН 6.5. Растворы индивидуальных ПАВ го-
товили в следующих интервалах концентраций:
ЦПБ — 4.6⋅10–5–3.3⋅10–3; АФ9-10 — 9.3⋅10–6–1.2⋅
10–3; ДДСН — 3.7⋅10–4–3.8⋅10–2 М . Смеси АФ9-10
—ЦПБ и ДДСН—ЦПБ изучены в концентраци-
онных пределах 7.3⋅10–6–2.9⋅10–3 и 2.35⋅10–6–1.2⋅
10–2 М соответственно. Мольная доля (α) НПАВ
Неорганическая и физическая химия
© М .Ю . Трифонова, С.В. Бондаренко, Ю .И . Тарасевич , 2009
28 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2009. Т. 75, № 1
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-82332 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0041–6045 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T16:47:53Z |
| publishDate | 2009 |
| publisher | Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Журавлев, И.З. Рандаревич, Л.С. Стрелко, В.В. Патриляк, Н.М. Шапошникова, Т.А. 2015-05-28T14:11:24Z 2015-05-28T14:11:24Z 2009 Структурно-сорбционные свойства термически модифицированных слоистых двойных гидроксидов Mg–Fe (III) / И.З. Журавлев, Л.С. Рандаревич, В.В. Стрелко, Н.М. Патриляк, Т.А. Шапошникова // Украинский химический журнал. — 2009. — Т. 75, № 1. — С. 23-28. — Бібліогр.: 17 назв. — рос. 0041–6045 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/82332 544.726+54-36 Синтезированы и подвергнуты термообработке (331, 379, 453 и 546 °C ) слоистые двойные гидроксиды Mg–Fe (III) (СДГ). Изучена возможность восстановления их кристаллической структуры после прокалки путем регидратации в воде, насыщенной СО₂. Установлено, что при термообработке лишь при 331, 379 °C с последующей регидратацией кристалличность слоистых двойных гидроксидов восстанавливается. В ряду изученных эти “реконструированные” образцы имеют максимальные удельные поверхности (150, 120 м2/г соответственно) и сорбцию анионов фосфата и хромата; вызывают минимальное подщелачивание равновесных растворов с наименьшим вымыванием ионов магния. С использованием TG-DTA термического анализа определены особенности термического разложения исходного СДГ. Синтезовано та термооброблено (331, 379, 453 та 546 °C) подвійні гідроксиди Mg–Fe (III) з пошаровою будовою (ППГ). Вивчено можливість відновлення їх кристалічної будови після прокалки шляхом регідратації у воді, насиченій СО₂. Знайдено, що регідратація у воді, насиченій СО₂, після термообробки лише при температурах 331 та 379 °C відновлює вихідну кристалічність подвійних гідроксидів. Такі “реконструйовані” зразки мають максимальні питомі поверхні (150.120 м2/г відповідно) та сорбцію аніонів фосфату та хромату, а також менше за інших збільшують лужність рівноважних розчинів, при мінімальному вимиванні йонів магнію. З використанням TGDTA термічного аналізу визначено особливості термічного розкладу вихідного ППГ. Double layered hydroxides Mg–Fe (III) (LDH) have been synthesized and modified with thermal treatment (331, 379, 453, 546 °C). Reconstruction of the initial LDH structure by rehydratation has been investigated. It was found that reconstruction by rehydratation took place only for samples which have been thermally treated at 331, 379 °C. Such reconstruction samples posses the highest specific surface areas (120, 150 м2/г), the biggest sorption of phosphate and chromate anions and the smallest release of magnesium anions. Using TG-DTA thermal analysis the decomposition features of the initial LDH were established. ru Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України Украинский химический журнал Неорганическая и физическая химия Структурно-сорбционные свойства термически модифицированных слоистых двойных гидроксидов Mg–Fe (III) Article published earlier |
| spellingShingle | Структурно-сорбционные свойства термически модифицированных слоистых двойных гидроксидов Mg–Fe (III) Журавлев, И.З. Рандаревич, Л.С. Стрелко, В.В. Патриляк, Н.М. Шапошникова, Т.А. Неорганическая и физическая химия |
| title | Структурно-сорбционные свойства термически модифицированных слоистых двойных гидроксидов Mg–Fe (III) |
| title_full | Структурно-сорбционные свойства термически модифицированных слоистых двойных гидроксидов Mg–Fe (III) |
| title_fullStr | Структурно-сорбционные свойства термически модифицированных слоистых двойных гидроксидов Mg–Fe (III) |
| title_full_unstemmed | Структурно-сорбционные свойства термически модифицированных слоистых двойных гидроксидов Mg–Fe (III) |
| title_short | Структурно-сорбционные свойства термически модифицированных слоистых двойных гидроксидов Mg–Fe (III) |
| title_sort | структурно-сорбционные свойства термически модифицированных слоистых двойных гидроксидов mg–fe (iii) |
| topic | Неорганическая и физическая химия |
| topic_facet | Неорганическая и физическая химия |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/82332 |
| work_keys_str_mv | AT žuravleviz strukturnosorbcionnyesvoistvatermičeskimodificirovannyhsloistyhdvoinyhgidroksidovmgfeiii AT randarevičls strukturnosorbcionnyesvoistvatermičeskimodificirovannyhsloistyhdvoinyhgidroksidovmgfeiii AT strelkovv strukturnosorbcionnyesvoistvatermičeskimodificirovannyhsloistyhdvoinyhgidroksidovmgfeiii AT patrilâknm strukturnosorbcionnyesvoistvatermičeskimodificirovannyhsloistyhdvoinyhgidroksidovmgfeiii AT šapošnikovata strukturnosorbcionnyesvoistvatermičeskimodificirovannyhsloistyhdvoinyhgidroksidovmgfeiii |