Вплив адсорбції бензетоній хлориду на електроповерхневі властивості діоксиду титану у водних суспензіях
The purpose of this research article is to study the influence of additives of cationic surfactant - benzethonium chloride and the pH of the initial solutions from which suspensions were prepared on the electro-surface properties of titanium dioxide of rutile modification in its aqueous suspensions...
Gespeichert in:
| Datum: | 2018 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainisch |
| Veröffentlicht: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2018
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/475 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
Institution
Chemistry, Physics and Technology of Surface| _version_ | 1856543902442455040 |
|---|---|
| author | Petryshyn, R. S. Yaremko, Z. M. |
| author_facet | Petryshyn, R. S. Yaremko, Z. M. |
| author_sort | Petryshyn, R. S. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2022-06-29T10:04:00Z |
| description | The purpose of this research article is to study the influence of additives of cationic surfactant - benzethonium chloride and the pH of the initial solutions from which suspensions were prepared on the electro-surface properties of titanium dioxide of rutile modification in its aqueous suspensions as well as to detect changes in the ratio between positively charged and negatively charged surface hydroxyl groups due to adsorption of surfactant molecules.In this study, we used powdered rutile-form titanium dioxide (average particle diameter 0.23 µm and specific surface area 14.6 m2/g), the surface of which was modified with inorganic oxides (Al2O3, 4 %, and SiO2, 2 %) and graft hydrocarbon chains in order to impart required optical properties and regulate of hydrophobic–hydrophilic balance. Benzethonium chloride is an industrial surfactant that is widely used to regulate the colloidal and chemical properties of many disperse systems.According to the results of the research, it has been found that additives of benzethonium chloride to aqueous suspensions of titanium dioxide have a significant effect upon its electro-surface properties. By using the 2-pK model of a double electric layer and a multistage model of surfactant adsorption on a solid surface, it has been found that the adsorption of benzethonium chloride molecules results in a decrease in the number of surface neutral hydroxyl groups and in the redistribution of superficial positive and negatively charged hydroxyl groups. The character of the redistribution of these groups depends on the pH of the aqueous solutions on the basis of which the suspensions of titanium dioxide were prepared. By evaluating the effect of adsorption of benzethonium molecules on the electro-surface properties of titanium dioxide in its aqueous suspensions, three sites of their dependence on the pH of the initial solutions can be distinguished: the first in the range from pH ? 2 to pH ? 5, the second in the range from pH ? 5 to pH ? 9 and the third in the range from pH ? 9 to pH ? 12. The dependence analysis of the adsorption of benzethonium chloride molecules on the pH of the initial solutions shows that adsorption increases slightly in the first section, does not show any significant fluctuations in the second one, and increases significantly in the third one due to an increase in the pH of the output solutions. The adsorption quantities of benzethonium chloride on titanium dioxide which have been theoretically predicted according to the proposed model, are in good agreement with the experimental results.An increase in the concentration of benzethonium chloride in suspensions involves the displacement of the isoelectric point of the investigated suspensions of titanium dioxide into the alkaline region. The obtained results are in good agreement with the experimental results of the study of the dependence of the zeta potential of titanium dioxide suspensions on the concentration of benzethonium chloride. The found dependencies allow to purposefully regulate properties of aqueous suspensions of titanium dioxide for production of necessary technological compositions. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:33:23Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-475 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-17T12:07:55Z |
| publishDate | 2018 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-4752022-06-29T10:04:00Z Effect of benzethonium chloride adsorption on the electrosurface properties of titanium dioxide in aqueous suspensions Влияние адсорбции бензэтоний хлорида на электроповерхностные свойства диоксида титана в водных суспензиях Вплив адсорбції бензетоній хлориду на електроповерхневі властивості діоксиду титану у водних суспензіях Petryshyn, R. S. Yaremko, Z. M. suspension titanium dioxide benzethonium chloride adsorption electro-surface properties суспензія діоксид титану бензетоній хлорид адсорбція електроповерхневі властивості суспензия диоксид титана бензэтоний хлорид адсорбция электроповерхностные свойства The purpose of this research article is to study the influence of additives of cationic surfactant - benzethonium chloride and the pH of the initial solutions from which suspensions were prepared on the electro-surface properties of titanium dioxide of rutile modification in its aqueous suspensions as well as to detect changes in the ratio between positively charged and negatively charged surface hydroxyl groups due to adsorption of surfactant molecules.In this study, we used powdered rutile-form titanium dioxide (average particle diameter 0.23 µm and specific surface area 14.6 m2/g), the surface of which was modified with inorganic oxides (Al2O3, 4 %, and SiO2, 2 %) and graft hydrocarbon chains in order to impart required optical properties and regulate of hydrophobic–hydrophilic balance. Benzethonium chloride is an industrial surfactant that is widely used to regulate the colloidal and chemical properties of many disperse systems.According to the results of the research, it has been found that additives of benzethonium chloride to aqueous suspensions of titanium dioxide have a significant effect upon its electro-surface properties. By using the 2-pK model of a double electric layer and a multistage model of surfactant adsorption on a solid surface, it has been found that the adsorption of benzethonium chloride molecules results in a decrease in the number of surface neutral hydroxyl groups and in the redistribution of superficial positive and negatively charged hydroxyl groups. The character of the redistribution of these groups depends on the pH of the aqueous solutions on the basis of which the suspensions of titanium dioxide were prepared. By evaluating the effect of adsorption of benzethonium molecules on the electro-surface properties of titanium dioxide in its aqueous suspensions, three sites of their dependence on the pH of the initial solutions can be distinguished: the first in the range from pH ? 2 to pH ? 5, the second in the range from pH ? 5 to pH ? 9 and the third in the range from pH ? 9 to pH ? 12. The dependence analysis of the adsorption of benzethonium chloride molecules on the pH of the initial solutions shows that adsorption increases slightly in the first section, does not show any significant fluctuations in the second one, and increases significantly in the third one due to an increase in the pH of the output solutions. The adsorption quantities of benzethonium chloride on titanium dioxide which have been theoretically predicted according to the proposed model, are in good agreement with the experimental results.An increase in the concentration of benzethonium chloride in suspensions involves the displacement of the isoelectric point of the investigated suspensions of titanium dioxide into the alkaline region. The obtained results are in good agreement with the experimental results of the study of the dependence of the zeta potential of titanium dioxide suspensions on the concentration of benzethonium chloride. The found dependencies allow to purposefully regulate properties of aqueous suspensions of titanium dioxide for production of necessary technological compositions. Цель роботы исследовать влияние концентрации катионного поверхностно-активного вещества – бензэтоний хлорида и рН исходных растворов, на основе которых готовили суспензии, на электроповерхностные свойства диоксида титана рутильной модификации в его водных суспензиях и установить разницу в соотношении между позитивно и отрицательно заряженными поверхностными гидроксильными группами вследствие адсорбции молекул поверхностно-активного вещества. В исследованиях использован порошок диоксида титана рутильной модификации, поверхность которого модифицирована неорганическими оксидами (4 % Al2O3 и 2 % SiO2), а также привитыми углеводородными соединениями с целью формирования необходимых свойств и регулирования гидрофобно-гидрофильного баланса, со средним диаметром частиц 0.23±0.03 мкм и удельной поверхностью 14.6 м2/г. Бензэтоний хлорид – промышленное поверхностно-активное вещество, которое широко используют для регулирования колоидно-химичних свойств многих дисперсных систем.По результатам проведённых исследований адсорбции бензэтоний хлорида на диоксиде титана установлено, что наличие бензэтоний хлорида в водных суспензиях диоксида титана существенно влияет на его электроповерхностные свойства. Используя 2-рК модель двойного электрического слоя и многоступенчатую модель адсорбции поверхностно-активных веществ на твердой поверхности, установлено, что адсорбция молекул бензэтоний хлорида приводит к уменьшению количества поверхностных нейтральных гидроксильных групп и перераспределению поверхностных положительно и отрицательно заряженных гидроксильных групп. Характер перераспределения этих групп зависит от рН исходных водных растворов, на основе которых приготовлены суспензии диоксида титана. По характеру влияния адсорбции молекул бензэтония на электроповерхностные свойства диоксида титана в его водных суспензиях можно выделить три участка на их зависимости от рН исходных растворов: первый в пределах от рН ? 2 до рН ? 5, второй у пределах от рН ? 5 до рН ? 9 и третий в пределах от рН ? 9 до рН ? 12. Анализ зависимости адсорбции молекул бензэтоний хлорида от рН исходных растворов показывает, что на первом участке адсорбция несколько увеличивается, на втором – почти не зависит, а на третьем – существенно растет при увеличении рН исходных растворов. Величины адсорбции бензэтоний хлорида на диоксиде титана, теоретически пересказанные согласно предложенной модели, хорошо согласуются с экспериментальными результатами.Увеличение концентрации бензэтоний хлорида в суспензиях предсказывает смещение изоэлектрической точки исследуемых суспензий диоксида титана в щелочную среду. Полученные результаты хорошо согласуются с экспериментальными результатами исследования зависимости дзета-потенциала суспензий диоксида титана от концентрации бензэтоний хлорида. Установленные зависимости позволяют целенаправленно регулировать свойства водных суспензий диоксида титана с целью получения необходимых технологических композиций. Мета роботи – вивчити вплив добавок катіонної поверхнево-активної речовини – бензетоній хлориду, та рН вихідних розчинів, на основі яких готували суспензії, на електроповерхневі властивості діоксиду титану рутильної модифікації в його водних суспензіях, та виявити зміни у співвідношенні між позитивно та негативно зарядженими поверхневими гідроксильними групами внаслідок адсорбції молекул поверхнево-активної речовини.У дослідженнях використано порошок діоксиду титану рутильної модифікації, поверхня якого модифікована неорганічними оксидами (4 % Al2O3 і 2 % SiO2), а також прищепленими вуглеводневими сполуками з метою формування необхідних властивостей та регулювання гідрофобно-гідрофільного балансу, із середнім діаметром частинок 0.23±0.03 мкм та питомою поверхнею 14.6 м2/г. Бензетоній хлорид – промислова поверхнево-активна речовина, яку широко використовують для регулювання колоїдно-хімічних властивостей багатьох дисперсних систем. За результатами проведених досліджень адсорбції бензетоній хлориду на діоксиді титану виявлено, що добавки бензетоній хлориду до водних суспензій діоксиду титану суттєво впливають на його електроповерхневі властивості. Використовуючи 2–рК модель подвійного електричного шару та багатоступінчасту модель адсорбції поверхнево-активних речовин на твердій поверхні встановлено, що адсорбція молекул бензетоній хлориду зумовлює зменшення кількості поверхневих нейтральних гідроксильних груп та перерозподіл поверхневих позитивно та негативно заряджених гідроксильних груп. Характер перерозподілу цих груп залежить від рН вихідних водних розчинів, на основі яких приготовлені суспензії діоксиду титану. За характером впливу адсорбції молекул бензетонію на електроповерхневі властивості діоксиду титану в його водних суспензіях можна виділити три ділянки на їхній залежності від рН вихідних розчинів: перша у межах від рН ? 2 до рН ? 5, друга у межах від рН ? 5 до рН ? 9 і третя у межах від рН ? 9 до рН ? 12. Аналіз залежності адсорбції молекул бензетоній хлориду від рН вихідних розчинів показує, що на першій ділянці адсорбція дещо зростає, на другій – майже не залежить, а на третій – суттєво зростає із збільшенням рН вихідних розчинів. Величини адсорбції бензетоній хлориду на діоксиді титану, теоретично передбачені згідно запропонованої моделі, добре узгоджуються із експериментальними результатами.Збільшення концентрації бензетоній хлориду в суспензіях передбачає зміщення ізоелектричної точки досліджуваних суспензій діоксиду титану в лужну область. Одержані результати добре узгоджуються із експериментальними результатами дослідження залежності дзета-потенціалу суспензій діоксиду титану від концентрації бензетоній хлориду.Встановлені залежності дозволяють цілеспрямовано регулювати властивості водних суспензій діоксиду титану для одержання необхідних технологічних композицій. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2018-08-23 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/475 10.15407/hftp09.03.301 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 9 No. 3 (2018): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 301-312 Химия, физика и технология поверхности; Том 9 № 3 (2018): Химия, физика и технология поверхности; 301-312 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 9 № 3 (2018): Хімія, фізика та технологія поверхні; 301-312 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp09.03 uk https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/475/477 Copyright (c) 2018 R. S. Petryshyn, Z. M. Yaremko |
| spellingShingle | суспензія діоксид титану бензетоній хлорид адсорбція електроповерхневі властивості Petryshyn, R. S. Yaremko, Z. M. Вплив адсорбції бензетоній хлориду на електроповерхневі властивості діоксиду титану у водних суспензіях |
| title | Вплив адсорбції бензетоній хлориду на електроповерхневі властивості діоксиду титану у водних суспензіях |
| title_alt | Effect of benzethonium chloride adsorption on the electrosurface properties of titanium dioxide in aqueous suspensions Влияние адсорбции бензэтоний хлорида на электроповерхностные свойства диоксида титана в водных суспензиях |
| title_full | Вплив адсорбції бензетоній хлориду на електроповерхневі властивості діоксиду титану у водних суспензіях |
| title_fullStr | Вплив адсорбції бензетоній хлориду на електроповерхневі властивості діоксиду титану у водних суспензіях |
| title_full_unstemmed | Вплив адсорбції бензетоній хлориду на електроповерхневі властивості діоксиду титану у водних суспензіях |
| title_short | Вплив адсорбції бензетоній хлориду на електроповерхневі властивості діоксиду титану у водних суспензіях |
| title_sort | вплив адсорбції бензетоній хлориду на електроповерхневі властивості діоксиду титану у водних суспензіях |
| topic | суспензія діоксид титану бензетоній хлорид адсорбція електроповерхневі властивості |
| topic_facet | suspension titanium dioxide benzethonium chloride adsorption electro-surface properties суспензія діоксид титану бензетоній хлорид адсорбція електроповерхневі властивості суспензия диоксид титана бензэтоний хлорид адсорбция электроповерхностные свойства |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/475 |
| work_keys_str_mv | AT petryshynrs effectofbenzethoniumchlorideadsorptionontheelectrosurfacepropertiesoftitaniumdioxideinaqueoussuspensions AT yaremkozm effectofbenzethoniumchlorideadsorptionontheelectrosurfacepropertiesoftitaniumdioxideinaqueoussuspensions AT petryshynrs vliânieadsorbciibenzétonijhloridanaélektropoverhnostnyesvojstvadioksidatitanavvodnyhsuspenziâh AT yaremkozm vliânieadsorbciibenzétonijhloridanaélektropoverhnostnyesvojstvadioksidatitanavvodnyhsuspenziâh AT petryshynrs vplivadsorbcííbenzetoníjhloridunaelektropoverhnevívlastivostídíoksidutitanuuvodnihsuspenzíâh AT yaremkozm vplivadsorbcííbenzetoníjhloridunaelektropoverhnevívlastivostídíoksidutitanuuvodnihsuspenzíâh |