Адсорбційні властивості композита силікагель-поліанілін щодо катіонів перехідних металів

Шляхом in situ окиснювальної полiмеризацiї анiлiну в присутностi частинок силiкагелю
 синтезовано композит силiкагель-полiанiлiн. Встановлено, що модифiкований полiанiлiном кремнезем виявляє адсорбцiйну активнiсть щодо мiкрокiлькостей iонiв Pb(II), Cu(II), Mn(II), Ni(II), Co(II) i Fe(III) у...

Full description

Saved in:
Bibliographic Details
Published in:Доповіді НАН України
Date:2013
Main Authors: Рябченко, К.В., Яновська, Е.С., Кичкирук, О.Ю., Тьортих, В.А.
Format: Article
Language:Ukrainian
Published: Видавничий дім "Академперіодика" НАН України 2013
Subjects:
Online Access:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/85402
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:Адсорбційні властивості композита силікагель-поліанілін щодо катіонів перехідних металів / К.В. Рябченко, Е.С. Яновська, О.Ю. Кичкирук, В.А. Тьортих // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2013. — № 2. — С. 107–111. — Бібліогр.: 10 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
_version_ 1860258077980229632
author Рябченко, К.В.
Яновська, Е.С.
Кичкирук, О.Ю.
Тьортих, В.А.
author_facet Рябченко, К.В.
Яновська, Е.С.
Кичкирук, О.Ю.
Тьортих, В.А.
citation_txt Адсорбційні властивості композита силікагель-поліанілін щодо катіонів перехідних металів / К.В. Рябченко, Е.С. Яновська, О.Ю. Кичкирук, В.А. Тьортих // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2013. — № 2. — С. 107–111. — Бібліогр.: 10 назв. — укр.
collection DSpace DC
container_title Доповіді НАН України
description Шляхом in situ окиснювальної полiмеризацiї анiлiну в присутностi частинок силiкагелю
 синтезовано композит силiкагель-полiанiлiн. Встановлено, що модифiкований полiанiлiном кремнезем виявляє адсорбцiйну активнiсть щодо мiкрокiлькостей iонiв Pb(II), Cu(II), Mn(II), Ni(II), Co(II) i Fe(III) у нейтральному та лужному середовищах. Путем in situ окислительной полимеризации анилина в присутствии частиц силикагеля
 синтезирован композит силикагель-полианилин. Установлено, что модифицированный полианилином кремнезем проявляет адсорбционную активность по микроколичествам ионов Pb(II), Cu(II), Mn(II), Ni(II), Co(II) и Fe(III) в нейтральной и щелочной средах. Composite silica gel-polyaniline has been synthesized by in situ oxidative polymerization of aniline
 in the presence of silica particles. Silica modified with polyaniline was found to show the adsorption
 activity toward microamounts of Pb(II), Cu(II), Mn(II), Ni(II), Co(II), and Fe(III) ions under
 neutral and alkaline conditions.
first_indexed 2025-12-07T18:51:11Z
format Article
fulltext УДК 544.723.21 К.В. Рябченко, Е. С. Яновська, О. Ю. Кичкирук, В.А. Тьортих Адсорбцiйнi властивостi композита силiкагель-полiанiлiн щодо катiонiв перехiдних металiв (Представлено членом-кореспондентом НАН України В.М. Зайцевим) Шляхом in situ окиснювальної полiмеризацiї анiлiну в присутностi частинок силiкагелю синтезовано композит силiкагель-полiанiлiн. Встановлено, що модифiкований полiанi- лiном кремнезем виявляє адсорбцiйну активнiсть щодо мiкрокiлькостей iонiв Pb(II), Cu(II), Mn(II), Ni(II), Co(II) i Fe(III) у нейтральному та лужному середовищах. Композити на основi неорганiчних оксидiв та полiанiлiну вiдрiзняються вiдносною просто- тою синтезу, порiвняно низькою собiвартiстю i цiкавими полiфункцiональними властивостя- ми, якi дозволяють застосовувати такi матерiали для створення сенсорних систем, антико- розiйних покриттiв, стацiонарних фаз у хроматографiї, нових адсорбентiв та каталiзаторiв. У статтях [1, 2] було встановлено, що полiанiлiн (ПАн), in situ iммобiлiзований на поверх- нi частинок природних мiнералiв рiзної хiмiчної природи (сапонiтової глини Українського Подiлля, карельського шунгiту та сокирницького клiноптилолiту), виявляє значну адсорб- цiйну активнiсть щодо анiонiв форм Cr(VI), Mo(VI), W(VI), P(V) та As(V). При цьому отриманi композити характеризуються високою швидкiстю адсорбцiї зазначених iонiв та значною сорбцiйною ємнiстю, що дозволяє використовувати їх в очисних технологiях для вилучення, передконцентрування i регенерацiї хром-, молiбден-, вольфрам- та арсенвмiсних вiдходiв, ефективно очищати стiчнi води вiд фосфат-iонiв. Адсорбцiйнi властивостi компо- зитiв кремнезем-полiанiлiн вiдносно катiонiв практично не вивчалися. Мета даної роботи полягала в дослiдженнi адсорбцiйних властивостей силiкагелю з in situ iммобiлiзованим полiанiлiном (СГ-ПАн) щодо катiонiв перехiдних металiв. У випадку використання як носiїв пористих силiкагелей з вiдносно жорсткою стру- ктурою неорганiчного каркасу властивостi отриманих композитiв з ПАн iстотно зале- жать вiд умов синтезу та кiлькостi нанесеного полiмеру [3]. Iммобiлiзацiю полiанiлiну на поверхнi силiкагелю фiрми “Merсk” з розмiром частинок 0,1–0,2 мм (питома поверх- ня 256 м2/г, середнiй розмiр пор 12 нм) здiйснювали шляхом одностадiйної окиснюваль- ної полiмеризацiї анiлiну впродовж доби аналогiчно [3]. Згiдно з даними [4, 5], за обра- них умов синтезу та спiввiдношень концентрацiй реагентiв полiанiлiн на поверхнi силi- кагелю iснує у виглядi емеральдинової основи. Синтез композита контролювали метода- ми IЧ спектроскопiї та електронної спектроскопiї дифузiйного вiдбиття. Перерахований на поглинання спектр дифузiйного вiдбиття збiгається з електронним спектром погли- нання полiанiлiну [6, 7], що пiдтверджує iммобiзiзацiю полiанiлiну на поверхнi силiка- гелю. З метою визначення концентрацiї полiанiлiну, iммобiлiзованого за обраних умов синтезу на поверхнi кремнезему, був здiйснений термогравiметричний аналiз композита. З ТГ-даних © К.В. Рябченко, Е.С. Яновська, О.Ю. Кичкирук, В. А. Тьортих, 2013 ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2013, №2 107 розраховано, що до складу синтезованого композита СГ-ПАн входить близько 10% полiме- ру, концентрацiя ПАн на поверхнi становить 111,1 мг/г [3]. Дослiдження сорбцiйних властивостей композита СГ-ПАн проводили у статичному ре- жимi. Для цього використовували 0,1 г адсорбенту на 25 мл розчинiв хлоридiв або нiтра- тiв Pb(II), Cu(II), Mn(II) Fe(III), Ni(II), Co(II), фiксуючи рiвноважнi концентрацiї катiонiв спектрофотомеричним (за методиками [8]) чи атомно-абсорбцiйним методами. Ступiнь ад- сорбцiї iонiв металiв визначали аналогiчно [9]. У ходi дослiджень залежностi ступеня адсорбцiї катiонiв перехiдних металiв композитом СГ-ПАн до робочих розчинiв металiв додавали 0,1 н стандартнi буфернi розчини у спiввiд- ношеннi 1 : 5 (5 мл на кожнi 25 мл робочого розчину). При цьому в початкових розчинах перехiдних металiв, узятих для дослiджень, формувались первиннi координацiйнi сфери рiзної хiмiчної природи, в яких залежно вiд хiмiчного складу буфера домiнували аква-, амiно-, цитратнi або хлориднi лiганди. В процесi взаємодiї цих комплексiв з поверхнею мо- дифiкованого кремнезему адсорбцiя металоiонiв може здiйснюватися: входженням атомiв нiтрогену в первинну координацiйну сферу металу з утворенням на поверхнi адсорбен- ту вiдповiдних рiзнолiгадних комплексiв; iонним обмiном з поверхнею первинних анiонних комплексiв металiв; осадженням гiдроксоформ металiв на поверхнi композита у лужному середовищi (pH >9). Найкращi умови адсорбцiї дослiджених катiонiв перехiдних металiв синтезованим ком- позитом демонструє табл. 1. З даних таблицi видно, що синтезований адсорбент виявляє задовiльну адсорбцiйну здатнiсть вiдносно дослiджених катiонiв у лужному середовищi, де найкраще вилучає мiкрокiлькостi iонiв Fe(III) на фонi амiачного буфера (pH 8,0) у вигля- дi [Fe3O(CH3COO)6](CH3COO) та мiкрокiлькостi iонiв Pb(II), Cu(II), Mn(II) Ni(II) Co(II) у виглядi аквагiдроксокомплексiв (pH 9,1). Кiлькiсної адсорбцiї не було зафiксовано для жодного з дослiджених катiонiв. Виявлено, що композит СГ-ПАн не виявляє адсорбцiйної активностi у кислому середовищi. Наведенi результати можна пояснити тим, що, по-перше, у кислому середовищi вiдбувається протонiзацiя атомiв нiтрогену емеральдинової форми полiанiлiну з формуванням позитивного заряду поверхнi сорбенту [10], що утруднює її вза- ємодiю з комплексними катiонами металiв. По-друге, спостерiгається додаткова до комплек- соутворення адсорбцiя, яка полягає у осадженнi гiдроксоформ металiв, наявних у лужному середовищi при (pH >9), на поверхнi композита. Результати дослiджень кiнетичних характеристик синтезованого композита щодо ад- сорбцiї катiонiв металiв (рис. 1) свiдчать про те, що при поглинаннi iонiв Pb(II), Mn(II), Таблиця 1. Залежнiсть ступеня адсорбцiї катiонiв перехiдних металiв на поверхнi композита силiкагель-по- лiанiлiн вiд кислотностi та хiмiчного складу середовища Катiон Оптимальнi область pH i буферний розчин Iнтервал початкових концентрацiй солi металу, ммоль/г Максимальний ступiнь вилучення металу, % Cu(II) 9,1 боратний 0,0063–0,63 85,3 Co(II) 9,1 боратний 0,0068–0,68 86,7 Fe(III) 8,0 амiачно-ацетатний 0,015–0,67 56,0 Pb(II) 6,9 фосфатний 0,0013–0,02 53,3 Ni(II) 9,1 боратний 0,0068–0,68 78,1 Mn(II) 9,1 боратний 0,01–0,63 72,8 108 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2013, №2 Рис. 1. Кiнетика вилучення катiонiв перехiдних металiв композитом силiкагель-полiанiлiн: 1 — Fe(III), 2 — Cu(II), 3 — Ni(II), 4 — Co(II), 5 — Mn(II), 6 — Pb(II) при оптимальних значеннях pH для кожного з металiв Ni(II) та Fe(III) адсорбцiйна рiвновага встановлюється достатньо швидко, менше нiж за 20 хв. Для iонiв Cu(II) рiвновага настає лише протягом 1 год, а для Co(II) — за 1,5 год контакту, що може опосередковано свiдчити про окиснення iонiв кобальту (II) на поверхнi композита з подальшим формуванням комплексiв Co(III). Для встановлення сорбцiйної ємностi композита СГ-ПАн були дослiдженi iзотерми сорб- цiї iонiв Cu(II), Co(II), Mn(II), Ni(II), Pb(II) та Fe(III). Оскiльки при збiльшеннi вмiсту до- слiджених металiв у вихiдних розчинах вище 20 мкг/мл їх гiдроксокомплекси досягають добутку розчинностi i випадають в осад, то для побудови iзотерм сорбцiї дослiджених катiо- нiв використовували воднi розчини солей без додавання буферних розчинiв. Експерименти проводили з початковими кiлькостями солей металiв у розчинi вiд 0,0005 до 0,15 ммоль у розрахунку на 1 г сорбенту. Отриманi результати представлено в табл. 2: сорбцiйна єм- нiсть синтезованого композита є вищою за таку для вихiдного силiкагелю щодо всiх дослiд- жених iонiв металiв. Проте при адсорбцiї з водних розчинiв солей металiв без додавання буферiв вона є незначною. Для дослiдження будови рiзнолiгандних комплексiв Cu(II), Co(II), Mn(II), Ni(II), Pb(II) та Fe(III), утворених вихiдними аквакомплексами за участю центрiв поверхнi композита СГ-ПАн, були знятi спектри дифузiйного вiдбиття та перерахованi в електроннi спектри поглинання. Електроннi спектри поглинання рiзнолiгандних комплексiв Fe(III), Mn(II) та Pb(II) з ПАн на поверхнi силiкагелю мають подiбний вигляд, зокрема широку смугу пере- носу заряду метал-лiганд при λmax = 500–700 нм, iнтенсивнiсть якої є вищою, нiж у самого Таблиця 2. Порiвняння сорбцiйної ємностi композита силiкагель-полiанiлiн та вихiдного силiкагелю щодо iонiв щодо iонiв перехiдних металiв за аналогiчних умов адсорбцiї Катiон Cорбцiйна ємнiсть композита силiкагель-полiанiлiн Cорбцiйна ємнiсть вихiдного силiкагелю ммоль/г мг/г ммоль/г Mn(II) 0,028 1,54 0,016 Fe(III) 0,020 1,12 0,015 Pb(II) 0,004 0,83 0,003 Co(II) 0,027 1,59 0,022 Ni(II) 0,074 4,37 0,001 Cu(II) 0,030 1,92 0,005 ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2013, №2 109 Рис. 2. Схематична будова рiзнолiгандних комплексiв Pb(II) та Mn(II) на поверхнi композита силiкагель-по- лiанiлiн полiанiлiну, що свiдчить про входження атомiв нiтрогену полiанiлiну в координацiйнi сфери металiв у процесi адсорбцiї i утворення рiзнолiгандних комплексiв, можливу будову яких наведено на рис. 2. Електроннi спектри рiзнолiгандних комплексiв Cu(II), Co(II) та Ni (II) на поверхнi СГ-ПАн мають складний характер, що свiдчить про утворення на поверхнi композита рiзних за будовою комплексiв. Таким чином, силiкагель з in situ iммобiлiзованим полiанiлiном виявляє слабку комп- лексотвiрну активнiсть щодо катiонiв Cu(II), Co(II), Mn(II), Ni(II), Pb(II) та Fe(III). Проте наявнiсть в складi нанесеного полiмеру –NH-груп дозволяє у майбутньому здiйснити на поверхнi полiанiлiну закрiплення комплексотвiрних реагентiв шляхом амiнометилювання для пiдсилення комплекснотвiрної здатностi адсорбенту щодо катiонiв перехiдних металiв. 1. Будняк Т.М., Яновська Е. С., Тьортих В.А., Кичкирук О.Ю. Адсорбцiйнi властивостi природних мiнералiв з in situ iммобiлiзованим полiанiлiном щодо анiонних форм Mo(VI), Cr(VI), As (V), V(V) та P(V) // Вопр. химии и хим. технологии. – 2010. – № 5. – С. 43–47. 2. Будняк Т.М., Яновська Е.С., Тьортих В.А., Вознюк В. I. Адсорбцiйнi властивостi композиту сокир- ницький клiноптилолiт-полiанiлiн щодо анiонiв елементiв V та VI груп перiодичної системи Д. I. Мен- делєєва // Доп. НАН України. – 2011. – № 3. – С. 141–145. 3. Рябченко К.В., Яновська Е.С., Тьортих В.А., Кичкирук О.Ю. Адсорбцiйнi властивостi силiкагелю з in situ iммобiлiзованим полiанiлiном щодо анiонних форм Cr(VI), Mo(VI), W(VI) та V(V) // Вопр. химии и хим. технологии. – 2011. – № 6. – С. 167–172. 4. Вознюк В. I., Tьортих В.A., Янишпольський В. В., Онiщенко Ю.К. Нанокомпозити кремнезем- полiанiлiн: спектроскопiя видимої областi // Хiмiя, фiзика та технологiя поверхнi. – 2003. – № 9. – С. 140–144. 5. Aboutanos V., Barisci J. N., Kane-Maguire L.A. P., Wallace G.G. Electrochemical preparation of chiral polyaniline nanocomposites // Synthetic Metals. – 1999. – 106. – P. 89–95. 110 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2013, №2 6. Sapurina I., Riede A., Stejskal J. In-situ polymerized polyaniline films. Film formation // Ibid. – 2001. – 123. – P. 503–507. 7. Яцишин M., Лиходiд A. Полiанiлiн. Модифiкацiя поверхонь матерiалiв та застосування // Вiсн. Львiв. ун-ту. – 2009. – 50. – С. 324–329. 8. Марченко З.М. Фотометрическое определение элементов. – Москва: Мир, 1971. – 502 с. 9. Yanovska E. S., Tertykh V.A., Kichkiruk O.Yu., Dadashev A.D. Adsorption and complexing properties of silicas with analytical reagents grafted via the Mannich reaction // Adsorpt. Sci. and Technol. – 2007. – 25, No 1–2. – P. 81–87. 10. Nascimento G.M., Temperini M.A. Structure of polyaniline formed in different inorganic porous materials: A spectroscopic study // Europ. Polym. J. – 2008. – 44. – P. 3501–3511. Надiйшло до редакцiї 08.06.2012Київський нацiональний унiверситет iм. Тараса Шевченка Державний унiверситет iм. Iвана Франка, Житомир Iнститут хiмiї поверхнi iм. О.О. Чуйка НАН України, Київ Е.В. Рябченко, Э.С. Яновська, О.Ю. Кичкирук, В.А. Тертых Адсорбционные свойства композита силикагель-полианилин по отношению к катионам переходных металлов Путем in situ окислительной полимеризации анилина в присутствии частиц силикагеля синтезирован композит силикагель-полианилин. Установлено, что модифицированный по- лианилином кремнезем проявляет адсорбционную активность по микроколичествам ионов Pb(II), Cu(II), Mn(II), Ni(II), Co(II) и Fe(III) в нейтральной и щелочной средах. K.V. Ryabchenko, E. S. Yanovska, O. Yu. Kichkiruk, V.A. Tertykh Adsortion properties of the composite silica gel-polyaniline with respect to cations of transition metals Composite silica gel-polyaniline has been synthesized by in situ oxidative polymerization of aniline in the presence of silica particles. Silica modified with polyaniline was found to show the adsorption activity toward microamounts of Pb(II), Cu(II), Mn(II), Ni(II), Co(II), and Fe(III) ions under neutral and alkaline conditions. ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2013, №2 111
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-85402
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn 1025-6415
language Ukrainian
last_indexed 2025-12-07T18:51:11Z
publishDate 2013
publisher Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
record_format dspace
spelling Рябченко, К.В.
Яновська, Е.С.
Кичкирук, О.Ю.
Тьортих, В.А.
2015-08-01T15:33:26Z
2015-08-01T15:33:26Z
2013
Адсорбційні властивості композита силікагель-поліанілін щодо катіонів перехідних металів / К.В. Рябченко, Е.С. Яновська, О.Ю. Кичкирук, В.А. Тьортих // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2013. — № 2. — С. 107–111. — Бібліогр.: 10 назв. — укр.
1025-6415
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/85402
544.723.21
Шляхом in situ окиснювальної полiмеризацiї анiлiну в присутностi частинок силiкагелю
 синтезовано композит силiкагель-полiанiлiн. Встановлено, що модифiкований полiанiлiном кремнезем виявляє адсорбцiйну активнiсть щодо мiкрокiлькостей iонiв Pb(II), Cu(II), Mn(II), Ni(II), Co(II) i Fe(III) у нейтральному та лужному середовищах.
Путем in situ окислительной полимеризации анилина в присутствии частиц силикагеля
 синтезирован композит силикагель-полианилин. Установлено, что модифицированный полианилином кремнезем проявляет адсорбционную активность по микроколичествам ионов Pb(II), Cu(II), Mn(II), Ni(II), Co(II) и Fe(III) в нейтральной и щелочной средах.
Composite silica gel-polyaniline has been synthesized by in situ oxidative polymerization of aniline
 in the presence of silica particles. Silica modified with polyaniline was found to show the adsorption
 activity toward microamounts of Pb(II), Cu(II), Mn(II), Ni(II), Co(II), and Fe(III) ions under
 neutral and alkaline conditions.
uk
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
Доповіді НАН України
Хімія
Адсорбційні властивості композита силікагель-поліанілін щодо катіонів перехідних металів
Адсорбционные свойства композита силикагель-полианилин по отношению к катионам переходных металлов
Adsortion properties of the composite silica gel-polyaniline with respect to cations of transition metals
Article
published earlier
spellingShingle Адсорбційні властивості композита силікагель-поліанілін щодо катіонів перехідних металів
Рябченко, К.В.
Яновська, Е.С.
Кичкирук, О.Ю.
Тьортих, В.А.
Хімія
title Адсорбційні властивості композита силікагель-поліанілін щодо катіонів перехідних металів
title_alt Адсорбционные свойства композита силикагель-полианилин по отношению к катионам переходных металлов
Adsortion properties of the composite silica gel-polyaniline with respect to cations of transition metals
title_full Адсорбційні властивості композита силікагель-поліанілін щодо катіонів перехідних металів
title_fullStr Адсорбційні властивості композита силікагель-поліанілін щодо катіонів перехідних металів
title_full_unstemmed Адсорбційні властивості композита силікагель-поліанілін щодо катіонів перехідних металів
title_short Адсорбційні властивості композита силікагель-поліанілін щодо катіонів перехідних металів
title_sort адсорбційні властивості композита силікагель-поліанілін щодо катіонів перехідних металів
topic Хімія
topic_facet Хімія
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/85402
work_keys_str_mv AT râbčenkokv adsorbcíinívlastivostíkompozitasilíkagelʹpolíanílínŝodokatíonívperehídnihmetalív
AT ânovsʹkaes adsorbcíinívlastivostíkompozitasilíkagelʹpolíanílínŝodokatíonívperehídnihmetalív
AT kičkirukoû adsorbcíinívlastivostíkompozitasilíkagelʹpolíanílínŝodokatíonívperehídnihmetalív
AT tʹortihva adsorbcíinívlastivostíkompozitasilíkagelʹpolíanílínŝodokatíonívperehídnihmetalív
AT râbčenkokv adsorbcionnyesvoistvakompozitasilikagelʹpolianilinpootnošeniûkkationamperehodnyhmetallov
AT ânovsʹkaes adsorbcionnyesvoistvakompozitasilikagelʹpolianilinpootnošeniûkkationamperehodnyhmetallov
AT kičkirukoû adsorbcionnyesvoistvakompozitasilikagelʹpolianilinpootnošeniûkkationamperehodnyhmetallov
AT tʹortihva adsorbcionnyesvoistvakompozitasilikagelʹpolianilinpootnošeniûkkationamperehodnyhmetallov
AT râbčenkokv adsortionpropertiesofthecompositesilicagelpolyanilinewithrespecttocationsoftransitionmetals
AT ânovsʹkaes adsortionpropertiesofthecompositesilicagelpolyanilinewithrespecttocationsoftransitionmetals
AT kičkirukoû adsortionpropertiesofthecompositesilicagelpolyanilinewithrespecttocationsoftransitionmetals
AT tʹortihva adsortionpropertiesofthecompositesilicagelpolyanilinewithrespecttocationsoftransitionmetals