Вплив способу іммобілізації ?-циклодекстрину на сорбційні властивості модифікованих кремнеземів
The purpose of this work is to study the influence of ?-cyclodextrin immobilization method on the sorption of benzoic acid from aqueous solutions by highly dispersed amorphous silicas. Silicas with large specific surface area, high reactivity of functional groups, hydrolytic, chemical and radiation...
Gespeichert in:
| Datum: | 2019 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2019
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/501 |
| 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_ | 1856543907429482496 |
|---|---|
| author | Belyakova, L. A. Lyashenko, D. Yu. Roik, N. V. Trofymchuk, I. M. Shvets, O. M. |
| author_facet | Belyakova, L. A. Lyashenko, D. Yu. Roik, N. V. Trofymchuk, I. M. Shvets, O. M. |
| author_sort | Belyakova, L. A. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2022-06-29T10:03:29Z |
| description | The purpose of this work is to study the influence of ?-cyclodextrin immobilization method on the sorption of benzoic acid from aqueous solutions by highly dispersed amorphous silicas. Silicas with large specific surface area, high reactivity of functional groups, hydrolytic, chemical and radiation stability are widely used oxide matrices for synthesis of new materials with predicted sorption specificity. The surface immobilization of organic compounds that form “key-lock” or “host-guest” complexes is one of the effective ways to make the silica sorption affinity for specific substances. Benzoic acid and its functional derivatives are used in the synthesis of herbicides, pesticides, polymers, preservatives, resins, plasticizers, dyes, drugs, and cosmetics. They have a harmful effect on living organisms even at low concentrations in water. Therefore the extraction of trace amounts of aromatic organic substances from aqueous objects is an important task of environmental science. Silicas modified by ?-cyclodextrin adsorption and its chemical fixing on the surface of aerosil A-300, silochrome C-120 and silica gel KSKG-4 were synthesized. Using elemental, chemical and thermogravimetric analysis, pH-metry, IR spectroscopy, low-temperature nitrogen adsorption-desorption, spectrophotometry, and sorption measurements, the structure and physicochemical properties of resulting functional materials were characterized. An increase in the acidity of silanol groups in the series A-300 < C-120 < KSKG-4 with silica structure ordering was found. The sorption affinity of modified silicas to benzoic acid grows by two orders of magnitude, and the distribution coefficients – in 30–150 times. The results of benzoic acid sorption studies were analyzed using the Lagergren kinetic model and the Langmuir and Freundlich equilibrium adsorption models. The processes that occur when ?-cyclodextrin-containing silicas contact with benzoic acid solutions were identified. It has been shown that desorption of ?-cyclodextrin prevents the formation of inclusion complexes in the surface layer of silicas. No correlation was found between porous structure of silicas and strength of ?-cyclodextrin retention on their surface. The use of silicas chemically modified with ?-cyclodextrin for extraction of benzoic acid and its functional derivatives from aqueous solutions, including that in cyclic sorption-desorption mode, was demonstrated. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:33:37Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-501 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-17T12:08:00Z |
| publishDate | 2019 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-5012022-06-29T10:03:29Z Influence of ?-cyclodextrin immobilization method on sorption properties of modified silicas Влияние способа иммобилизации ? циклодекстрина на сорбционные свойства модифицированных кремнеземов Вплив способу іммобілізації ?-циклодекстрину на сорбційні властивості модифікованих кремнеземів Belyakova, L. A. Lyashenko, D. Yu. Roik, N. V. Trofymchuk, I. M. Shvets, O. M. silica surface modification β-cyclodextrin benzoic acid sorption кремнезем поверхность модифицирование β-циклодекстрин бензойная кислота сорбция кремнезем поверхня модифікування β-циклодекстрин бензойна кислота сорбція The purpose of this work is to study the influence of ?-cyclodextrin immobilization method on the sorption of benzoic acid from aqueous solutions by highly dispersed amorphous silicas. Silicas with large specific surface area, high reactivity of functional groups, hydrolytic, chemical and radiation stability are widely used oxide matrices for synthesis of new materials with predicted sorption specificity. The surface immobilization of organic compounds that form “key-lock” or “host-guest” complexes is one of the effective ways to make the silica sorption affinity for specific substances. Benzoic acid and its functional derivatives are used in the synthesis of herbicides, pesticides, polymers, preservatives, resins, plasticizers, dyes, drugs, and cosmetics. They have a harmful effect on living organisms even at low concentrations in water. Therefore the extraction of trace amounts of aromatic organic substances from aqueous objects is an important task of environmental science. Silicas modified by ?-cyclodextrin adsorption and its chemical fixing on the surface of aerosil A-300, silochrome C-120 and silica gel KSKG-4 were synthesized. Using elemental, chemical and thermogravimetric analysis, pH-metry, IR spectroscopy, low-temperature nitrogen adsorption-desorption, spectrophotometry, and sorption measurements, the structure and physicochemical properties of resulting functional materials were characterized. An increase in the acidity of silanol groups in the series A-300 < C-120 < KSKG-4 with silica structure ordering was found. The sorption affinity of modified silicas to benzoic acid grows by two orders of magnitude, and the distribution coefficients – in 30–150 times. The results of benzoic acid sorption studies were analyzed using the Lagergren kinetic model and the Langmuir and Freundlich equilibrium adsorption models. The processes that occur when ?-cyclodextrin-containing silicas contact with benzoic acid solutions were identified. It has been shown that desorption of ?-cyclodextrin prevents the formation of inclusion complexes in the surface layer of silicas. No correlation was found between porous structure of silicas and strength of ?-cyclodextrin retention on their surface. The use of silicas chemically modified with ?-cyclodextrin for extraction of benzoic acid and its functional derivatives from aqueous solutions, including that in cyclic sorption-desorption mode, was demonstrated. Целью данной работы является изучение влияния способа иммобилизации ?-циклодекстрина на сорбцию бензойной кислоты из водных растворов высокодисперсными аморфными кремнеземами. Кремнеземы с большой удельной поверхностью, высокой реакционной способностью функциональных групп, гидролитической, химической и радиационной стабильностью – широко используемые оксидные матрицы для синтеза новых материалов с заданной сорбционной специфичностью. Иммобилизация на поверхности органических соединений, которые образуют комплексы типа «ключ – замок» или «хозяин – гость», является одним из эффективных способов придания кремнеземам сорбционного сродства по отношению к заданным веществам. Бензойная кислота и ее функциональные производные используются в синтезе гербицидов, пестицидов, полимеров, консервантов, смол, пластификаторов, красителей, лекарств и косметических средств. Они оказывают вредное воздействие на живые организмы даже при низких концентрациях в воде, поэтому извлечение следовых количеств ароматических органических веществ из объектов водного бассейна является важной задачей экологической науки.Синтезированы адсорбционно и химически модифицированные ?-циклодекстрином кремнеземы аэросил А-300, силохром С-120 и силикагель КСКГ-4. С помощью элементного, химического и термогравиметрического анализа, рН метрии, ИК спектроскопии, низкотемпературной адсорбции-десорбции азота, спектрофотометрии, сорбционных измерений охарактеризовано строение и физико-химические свойства полученных функциональных материалов. Обнаружено увеличение кислотности силанольных групп в ряду А-300 < С-120 < КСКГ-4 роста упорядоченности структуры аморфных кремнеземов. Установлено повышение сорбционного сродства модифицированных кремнеземов по отношению к бензойной кислоте на два порядка, а коэффициентов распределения – в 30–150 раз. Результаты изучения сорбции бензойной кислоты проанализированы с помощью кинетической модели Лагергрена и моделей равновесной адсорбции Ленгмюра и Фрейндлиха. Идентифицированы процессы, происходящие при контакте ?-циклодекстринсодержащих кремнеземов с растворами бензойной кислоты. Установлено, что десорбция ?-циклодекстрина препятствует образованию комплексов включения в поверхностном слое кремнеземов. Не найдено корреляции между пористой структурой кремнеземов и прочностью удерживания ?-циклодекстрина на их поверхности. Продемонстрирована возможность использования химически модифицированных ?-циклодекстрином кремнеземов для извлечения бензойной кислоты и ее функциональных производных из водных растворов, в том числе в циклическом режиме сорбция-десорбция. Метою даної роботи є вивчення впливу способу іммобілізації ?-циклодекстрину на сорбцію бензойної кислоти з водних розчинів високодисперсними аморфними кремнеземами. Кремнеземи з великою питомою поверхнею, високою реакційною здатністю функціональних груп, гідролітичною, хімічною і радіаційною стабільністю широко використовуються як оксидні матриці для синтезу нових матеріалів із заданою сорбційною специфічністю. Іммобілізація на поверхні органічних сполук, які утворюють комплекси типу «ключ - замок» або «господар - гість», є одним з ефективних способів надання кремнезему сорбційної спорідненості до заданих речовин. Бензойну кислоту і її функціональні похідні використовують у синтезі гербіцидів, пестицидів, полімерів, консервантів, смол, пластифікаторів, барвників, ліків і косметичних засобів. Вони мають шкідливий вплив на живі організми навіть при низьких концентраціях у воді, тому вилучення слідових кількостей ароматичних органічних речовин з об'єктів водного басейну є важливим завданням екологічної науки.Синтезовано адсорбційно та хімічно модифіковані ?-циклодекстрином кремнеземи аеросил А-300, силохром С-120 і силікагель КСКГ-4. За допомогою елементного, хімічного і термогравіметричного аналізу, рН-метрії, ІЧ-спектроскопії, низькотемпературної адсорбції-десорбції азоту, спектрофотометрії та сорбційних вимірювань охарактеризовано будову і фізико-хімічні властивості одержаних функціональних матеріалів. Виявлено збільшення кислотності силанольних груп в ряду А-300 < С-120 < КСКГ-4 зростання впорядкованості структури аморфних кремнеземів. Встановлено підвищення сорбційної спорідненості модифікованих кремнеземів до бензойної кислоти на два порядки, а коефіцієнтів розподілу - в 30-150 разів. Результати вивчення сорбції бензойної кислоти проаналізовано за допомогою кінетичної моделі Лагергрена і моделей рівноважної адсорбції Ленгмюра та Фрейндліха. Ідентифіковано процеси, що відбуваються при контакті ?-циклодекстринвмісних кремнеземів з розчинами бензойної кислоти. Встановлено, що десорбція ?-циклодекстрину перешкоджає утворенню комплексів включення у поверхневому шарі кремнеземів. Не знайдено кореляції між пористою структурою кремнеземів і міцністю утримування ?-циклодекстрину на їх поверхні. Продемонстровано можливість використання хімічно модифікованих ?-циклодекстрином кремнеземів для вилучення бензойної кислоти та її функціональних похідних з водних розчинів, у тому числі в циклічному режимі сорбція-десорбція. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2019-05-21 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/501 10.15407/hftp10.02.118 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 10 No. 2 (2019): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 118-134 Химия, физика и технология поверхности; Том 10 № 2 (2019): Химия, физика и технология поверхности; 118-134 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 10 № 2 (2019): Хімія, фізика та технологія поверхні; 118-134 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp10.02 ru https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/501/503 Copyright (c) 2019 L. A. Belyakova, D. Yu. Lyashenko, N. V. Roik, I. M. Trofymchuk, O. M. Shvets |
| spellingShingle | кремнезем поверхня модифікування β-циклодекстрин бензойна кислота сорбція Belyakova, L. A. Lyashenko, D. Yu. Roik, N. V. Trofymchuk, I. M. Shvets, O. M. Вплив способу іммобілізації ?-циклодекстрину на сорбційні властивості модифікованих кремнеземів |
| title | Вплив способу іммобілізації ?-циклодекстрину на сорбційні властивості модифікованих кремнеземів |
| title_alt | Influence of ?-cyclodextrin immobilization method on sorption properties of modified silicas Влияние способа иммобилизации ? циклодекстрина на сорбционные свойства модифицированных кремнеземов |
| title_full | Вплив способу іммобілізації ?-циклодекстрину на сорбційні властивості модифікованих кремнеземів |
| title_fullStr | Вплив способу іммобілізації ?-циклодекстрину на сорбційні властивості модифікованих кремнеземів |
| title_full_unstemmed | Вплив способу іммобілізації ?-циклодекстрину на сорбційні властивості модифікованих кремнеземів |
| title_short | Вплив способу іммобілізації ?-циклодекстрину на сорбційні властивості модифікованих кремнеземів |
| title_sort | вплив способу іммобілізації ?-циклодекстрину на сорбційні властивості модифікованих кремнеземів |
| topic | кремнезем поверхня модифікування β-циклодекстрин бензойна кислота сорбція |
| topic_facet | silica surface modification β-cyclodextrin benzoic acid sorption кремнезем поверхность модифицирование β-циклодекстрин бензойная кислота сорбция кремнезем поверхня модифікування β-циклодекстрин бензойна кислота сорбція |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/501 |
| work_keys_str_mv | AT belyakovala influenceofcyclodextrinimmobilizationmethodonsorptionpropertiesofmodifiedsilicas AT lyashenkodyu influenceofcyclodextrinimmobilizationmethodonsorptionpropertiesofmodifiedsilicas AT roiknv influenceofcyclodextrinimmobilizationmethodonsorptionpropertiesofmodifiedsilicas AT trofymchukim influenceofcyclodextrinimmobilizationmethodonsorptionpropertiesofmodifiedsilicas AT shvetsom influenceofcyclodextrinimmobilizationmethodonsorptionpropertiesofmodifiedsilicas AT belyakovala vliâniesposobaimmobilizaciiciklodekstrinanasorbcionnyesvojstvamodificirovannyhkremnezemov AT lyashenkodyu vliâniesposobaimmobilizaciiciklodekstrinanasorbcionnyesvojstvamodificirovannyhkremnezemov AT roiknv vliâniesposobaimmobilizaciiciklodekstrinanasorbcionnyesvojstvamodificirovannyhkremnezemov AT trofymchukim vliâniesposobaimmobilizaciiciklodekstrinanasorbcionnyesvojstvamodificirovannyhkremnezemov AT shvetsom vliâniesposobaimmobilizaciiciklodekstrinanasorbcionnyesvojstvamodificirovannyhkremnezemov AT belyakovala vplivsposobuímmobílízacííciklodekstrinunasorbcíjnívlastivostímodifíkovanihkremnezemív AT lyashenkodyu vplivsposobuímmobílízacííciklodekstrinunasorbcíjnívlastivostímodifíkovanihkremnezemív AT roiknv vplivsposobuímmobílízacííciklodekstrinunasorbcíjnívlastivostímodifíkovanihkremnezemív AT trofymchukim vplivsposobuímmobílízacííciklodekstrinunasorbcíjnívlastivostímodifíkovanihkremnezemív AT shvetsom vplivsposobuímmobílízacííciklodekstrinunasorbcíjnívlastivostímodifíkovanihkremnezemív |