Каталітичні властивості поліетерсульфонових мембран, модифікованих наночастинками SnO2
The present study aims to obtain membranes with photocatalytic properties by means of tin(IV) oxide immobilization on their surface to prevent fouling. Polyethersulfone membranes have been modified by polyelectrolyte complexes and SnO2 nanoparticles by “layer-by-layer” method. Trans-cinnamic and hyd...
Gespeichert in:
| Datum: | 2019 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainisch |
| 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/502 |
| 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_ | 1856543909047435264 |
|---|---|
| author | Kolesnyk, I. S. Dzhodzhyk, O. Ya. Konovalova, V. V. Sorokin, H. A. Meshkova, T. H. Burban, A. F. Tsaryk, S. M. |
| author_facet | Kolesnyk, I. S. Dzhodzhyk, O. Ya. Konovalova, V. V. Sorokin, H. A. Meshkova, T. H. Burban, A. F. Tsaryk, S. M. |
| author_sort | Kolesnyk, I. S. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2022-06-29T10:03:29Z |
| description | The present study aims to obtain membranes with photocatalytic properties by means of tin(IV) oxide immobilization on their surface to prevent fouling. Polyethersulfone membranes have been modified by polyelectrolyte complexes and SnO2 nanoparticles by “layer-by-layer” method. Trans-cinnamic and hydrocinnamic acids have been grafted to the surface of the membranes by the amide bond formation. Modification of membranes by nanoparticles has been confirmed by methods of scanning electron microscopy, energy dispersion spectroscopy and electrokinetic analysis. All membranes have been characterized by isoelectic point in the range of pH 4.5–5.0, positive zeta-potential in acid medium and negative one in alkaline medium. The adsorption, photocatalytic and transport properties of the membranes have been investigated using Rhodamine G. It has been shown that the immobilization of the nanoparticles of the tin(IV) oxide reduces the adsorption of the dye on the surface of the membranes twofold. It has been confirmed that membrane modification leads to the appearance of photocatalytic properties. Thus, membranes with nanoparticles of tin(IV) oxide are characterized by a high degree of dye decomposition of 40–50 % during 1.5 h the initial concentration of Rhodamine G of 1.2·10–3 %. Kinetics of dye decomposition could be described by pseudo-first rate according to an Langmuir-Hinshelwood equation. It has been found that the grafting of trans- and hydrocinnamic acids affects the pH optimum of membranes photocatalytic activity. Notably, the highest photocatalytic activity of membrane with immobilized SnO2 nanoparticles is observed in an acidic media at pH 3.0, while after trans- and hydrocinnamic acids grafting the pH optimum is shifted to alkaline and neutral media (pH 9.0 and 7.0), respectively. It has been shown that modified membranes exhibit stable flux in the process of dye nanofiltration and high levels of its rejection (70–90 %). |
| first_indexed | 2025-07-22T19:33:38Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-502 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-17T12:08:01Z |
| publishDate | 2019 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-5022022-06-29T10:03:29Z Photocatalytic properties of polyethersulfonic membranes modified with SnO2 nanoparticles Фотокаталитические свойства полиэтерсульфоновых мембран, модифицированных наночастицами SnO2 Каталітичні властивості поліетерсульфонових мембран, модифікованих наночастинками SnO2 Kolesnyk, I. S. Dzhodzhyk, O. Ya. Konovalova, V. V. Sorokin, H. A. Meshkova, T. H. Burban, A. F. Tsaryk, S. M. polyethersulfone membrane tin(IV) oxide “layer-by-layer” method Rhodamine G photocatalysis поліетерсульфонова мембрана станум(IV) оксид метод «layer-by-layer» родамін Ж фотокаталіз полиэтерсульфоновая мембрана станум(IV) оксид метод «layer-by-layer» родамин Ж фотокатализ The present study aims to obtain membranes with photocatalytic properties by means of tin(IV) oxide immobilization on their surface to prevent fouling. Polyethersulfone membranes have been modified by polyelectrolyte complexes and SnO2 nanoparticles by “layer-by-layer” method. Trans-cinnamic and hydrocinnamic acids have been grafted to the surface of the membranes by the amide bond formation. Modification of membranes by nanoparticles has been confirmed by methods of scanning electron microscopy, energy dispersion spectroscopy and electrokinetic analysis. All membranes have been characterized by isoelectic point in the range of pH 4.5–5.0, positive zeta-potential in acid medium and negative one in alkaline medium. The adsorption, photocatalytic and transport properties of the membranes have been investigated using Rhodamine G. It has been shown that the immobilization of the nanoparticles of the tin(IV) oxide reduces the adsorption of the dye on the surface of the membranes twofold. It has been confirmed that membrane modification leads to the appearance of photocatalytic properties. Thus, membranes with nanoparticles of tin(IV) oxide are characterized by a high degree of dye decomposition of 40–50 % during 1.5 h the initial concentration of Rhodamine G of 1.2·10–3 %. Kinetics of dye decomposition could be described by pseudo-first rate according to an Langmuir-Hinshelwood equation. It has been found that the grafting of trans- and hydrocinnamic acids affects the pH optimum of membranes photocatalytic activity. Notably, the highest photocatalytic activity of membrane with immobilized SnO2 nanoparticles is observed in an acidic media at pH 3.0, while after trans- and hydrocinnamic acids grafting the pH optimum is shifted to alkaline and neutral media (pH 9.0 and 7.0), respectively. It has been shown that modified membranes exhibit stable flux in the process of dye nanofiltration and high levels of its rejection (70–90 %). Целью работы было получение мембран с фотокаталитическими и антизагрязняющими свойствами. Для этого полиэфирсульфоновые мембраны были модифицированы полиэлектролитными комплексами и наночастицами SnO2 методом поочередной адсорбции противоположно заряженных полиэлектролитов. К поверхности мембран были привиты транс-коричная и гидрокоричная кислоты путем образования амидной связи. Модифицирование мембран наночастицами подтверждено методами сканирующей электронной микроскопии, энергодисперсионной спектроскопии и электрокинетическим анализом. Исследованные мембраны характеризируются наличием изоэлектрической точки в диапазоне рН 4.5–5.0, позитивным ?-потенциалом в кислой среде и негативным – в нейтральной и щелочной средах. Адсорбционные, фотокаталитические и транспортные свойства мембран были исследованы с использованием родамина Ж. Показано, что иммобилизация наночастиц станум(IV) оксида снижает адсорбцию красителя на поверхности мембран в 2 раза. Подтверждено, что модифицирование мембран привело к появлению фотокаталитических свойств. Так, мембраны с наночастицами станум(IV) оксида характеризуются высокой степенью разложения красителя 40–50 % за 1.5 ч при начальной концентрации красителя 1.2·10–3 %. Все кинетические кривые разложения родамина Ж на мембранах описываются уравнением псевдопервого порядка Ленгмюра-Хиншельвуда. Установлено, что прививка транс- и гидрокоричной кислот влияет на рН-оптимум фотокаталитической активности мембран. Мембрана, модифицированная только наночастицами станум(IV) оксида, проявляет высокую активность в кислой среде при рН 3.1. При дополнительном модифицировании мембран транс-коричной кислотой рН максимум фотокаталитической активности сдвигается в щелочную область (рН 9.0), а гидрокоричной кислотой - в нейтральную область (рН 7.0). Показано, что модифицированные мембраны проявляют стабильную производительность в процессе нанофильтрации красителя и высокие степени его задержки (70–90 %). Метою роботи було отримати мембрани з фотокаталітичними та антизабруднювальними властивостями. Для цього поліетерсульфонові мембрани модифікували поліелектролітними комплексами та наночастинками SnO2 методом почергової адсорбції протилежно заряджених поліелектролітів. До поверхні мембран були прищеплені транс-корична і гідрокорична кислоти шляхом утворення амідного зв’язку між карбоксильною групою кислот та аміногрупами поліетиленіміну. Модифікування мембран наночастинками підтверджене методами сканувальної електронної мікроскопії, енергодисперсійної спектроскопії та електрокінетичним аналізом. Усі досліджені мембрани характеризуються наявністю ізоелектричної точки у діапазоні рН 4.5–5.0, позитивним ?-потенціалом у кислому середовищі і негативним – у нейтральному і лужному середовищах. Адсорбційні, фотокаталітичні та транспортні властивості мембран були досліджені з використанням родаміну Ж. Показано, що іммобілізація наночастинок станум(IV) оксиду знижує адсорбцію барвника на поверхні мембран у 2 рази. Підтверджено, що модифікування мембран призвело до появи у них фотокаталітичних властивостей. Так, мембрани з наночастинками станум(IV) оксиду характеризуються високим ступенем розкладання родаміну Ж (40–50 %) за 1.5 год за початкової концентрації барвника 1.2·10–3 %. Усі кінетичні криві розкладання родаміну Ж на мембранах описуються рівнянням псевдопершого порядку Ленгмюра-Хіншельвуда. Встановлено, що прищеплення транс- і гідрокоричної кислот впливає на рН-оптимум фотокаталітичної активності мембран. Так, мембрана, модифікована лише наночастинками станум(IV) оксиду, проявляє найвищу активність у кислому середовищі при рН 3.1. При додатковому модифікуванні мембран транс-коричною кислотою рН-максимум фотокаталітичної активності зсувається у лужну область (рН 9.0), а гідрокоричною кислотою - у нейтральну область (рН 7.0). Показано, що модифіковані мембрани виявляють стабільну продуктивність у процесі нанофільтрації барвника і високі ступені його затримки (70–90 %). 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/502 10.15407/hftp10.02.135 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 10 No. 2 (2019): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 135-148 Химия, физика и технология поверхности; Том 10 № 2 (2019): Химия, физика и технология поверхности; 135-148 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 10 № 2 (2019): Хімія, фізика та технологія поверхні; 135-148 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp10.02 uk https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/502/504 Copyright (c) 2019 I. S. Kolesnyk, O. Ya. Dzhodzhyk, V. V. Konovalova, H. A. Sorokin, T. H. Meshkova, A. F. Burban, S. M. Tsaryk |
| spellingShingle | поліетерсульфонова мембрана станум(IV) оксид метод «layer-by-layer» родамін Ж фотокаталіз Kolesnyk, I. S. Dzhodzhyk, O. Ya. Konovalova, V. V. Sorokin, H. A. Meshkova, T. H. Burban, A. F. Tsaryk, S. M. Каталітичні властивості поліетерсульфонових мембран, модифікованих наночастинками SnO2 |
| title | Каталітичні властивості поліетерсульфонових мембран, модифікованих наночастинками SnO2 |
| title_alt | Photocatalytic properties of polyethersulfonic membranes modified with SnO2 nanoparticles Фотокаталитические свойства полиэтерсульфоновых мембран, модифицированных наночастицами SnO2 |
| title_full | Каталітичні властивості поліетерсульфонових мембран, модифікованих наночастинками SnO2 |
| title_fullStr | Каталітичні властивості поліетерсульфонових мембран, модифікованих наночастинками SnO2 |
| title_full_unstemmed | Каталітичні властивості поліетерсульфонових мембран, модифікованих наночастинками SnO2 |
| title_short | Каталітичні властивості поліетерсульфонових мембран, модифікованих наночастинками SnO2 |
| title_sort | каталітичні властивості поліетерсульфонових мембран, модифікованих наночастинками sno2 |
| topic | поліетерсульфонова мембрана станум(IV) оксид метод «layer-by-layer» родамін Ж фотокаталіз |
| topic_facet | polyethersulfone membrane tin(IV) oxide “layer-by-layer” method Rhodamine G photocatalysis поліетерсульфонова мембрана станум(IV) оксид метод «layer-by-layer» родамін Ж фотокаталіз полиэтерсульфоновая мембрана станум(IV) оксид метод «layer-by-layer» родамин Ж фотокатализ |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/502 |
| work_keys_str_mv | AT kolesnykis photocatalyticpropertiesofpolyethersulfonicmembranesmodifiedwithsno2nanoparticles AT dzhodzhykoya photocatalyticpropertiesofpolyethersulfonicmembranesmodifiedwithsno2nanoparticles AT konovalovavv photocatalyticpropertiesofpolyethersulfonicmembranesmodifiedwithsno2nanoparticles AT sorokinha photocatalyticpropertiesofpolyethersulfonicmembranesmodifiedwithsno2nanoparticles AT meshkovath photocatalyticpropertiesofpolyethersulfonicmembranesmodifiedwithsno2nanoparticles AT burbanaf photocatalyticpropertiesofpolyethersulfonicmembranesmodifiedwithsno2nanoparticles AT tsaryksm photocatalyticpropertiesofpolyethersulfonicmembranesmodifiedwithsno2nanoparticles AT kolesnykis fotokatalitičeskiesvojstvapoliétersulʹfonovyhmembranmodificirovannyhnanočasticamisno2 AT dzhodzhykoya fotokatalitičeskiesvojstvapoliétersulʹfonovyhmembranmodificirovannyhnanočasticamisno2 AT konovalovavv fotokatalitičeskiesvojstvapoliétersulʹfonovyhmembranmodificirovannyhnanočasticamisno2 AT sorokinha fotokatalitičeskiesvojstvapoliétersulʹfonovyhmembranmodificirovannyhnanočasticamisno2 AT meshkovath fotokatalitičeskiesvojstvapoliétersulʹfonovyhmembranmodificirovannyhnanočasticamisno2 AT burbanaf fotokatalitičeskiesvojstvapoliétersulʹfonovyhmembranmodificirovannyhnanočasticamisno2 AT tsaryksm fotokatalitičeskiesvojstvapoliétersulʹfonovyhmembranmodificirovannyhnanočasticamisno2 AT kolesnykis katalítičnívlastivostípolíetersulʹfonovihmembranmodifíkovanihnanočastinkamisno2 AT dzhodzhykoya katalítičnívlastivostípolíetersulʹfonovihmembranmodifíkovanihnanočastinkamisno2 AT konovalovavv katalítičnívlastivostípolíetersulʹfonovihmembranmodifíkovanihnanočastinkamisno2 AT sorokinha katalítičnívlastivostípolíetersulʹfonovihmembranmodifíkovanihnanočastinkamisno2 AT meshkovath katalítičnívlastivostípolíetersulʹfonovihmembranmodifíkovanihnanočastinkamisno2 AT burbanaf katalítičnívlastivostípolíetersulʹfonovihmembranmodifíkovanihnanočastinkamisno2 AT tsaryksm katalítičnívlastivostípolíetersulʹfonovihmembranmodifíkovanihnanočastinkamisno2 |