Сорбція нітрату свинцю (II) нанопористими органо-неорганічними матеріалами
Sorption of bivalent lead cations and nitrate anions has been studied with β-cyclodextrin-containing nanoporous organo-inorganic materials with surface grafted functional groups of various chemical nature. The sorption process is characterized by a high enough rate to reach the sorption equilibrium...
Gespeichert in:
| Datum: | 2013 |
|---|---|
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainisch |
| Veröffentlicht: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2013
|
| Online Zugang: | https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/508 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Surface |
| Завантажити файл: |  |
Institution
Surface| _version_ | 1869291647396741120 |
|---|---|
| author | Lyashenko, D. Yu. |
| author_facet | Lyashenko, D. Yu. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "D. Yu. Lyashenko",
"institution": "Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка Національної академії наук України"
}
] |
| author_sort | Lyashenko, D. Yu. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2018-11-27T09:37:33Z |
| description | Sorption of bivalent lead cations and nitrate anions has been studied with β-cyclodextrin-containing nanoporous organo-inorganic materials with surface grafted functional groups of various chemical nature. The sorption process is characterized by a high enough rate to reach the sorption equilibrium for materials bearing bromoacetyl and thiosemicarbazidoacetyl functional groups. A great affinity has been found of organic-inorganic materials to lead (II) cations (Kd = 103). The sorption of Pb(II) has been found to occur due to their complex formation with the side functional groups of chemically grafted β‑cyclodextrins whereas nitrate anions form strong "host – guest" inclusion complexes. The β‑cyclodextrin-containing organo-inorganic materials can be recommended for the express analysis of lead (II) cations and nitrate anions in aqueous media with subsequent determination by spectrophotometry in the visible and ultraviolet regions. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:33:41Z |
| format | Article |
| fulltext |
Поверхность. 2013. Вып. 5(20). С. 92–101 92
ФИЗИКО‐ХИМИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ ЯВЛЕНИЙ
УДК 544.723 + 547.458
СОРБЦІЯ НІТРАТУ СВИНЦЮ (II) НАНОПОРИСТИМИ
ОРГАНО-НЕОРГАНІЧНИМИ МАТЕРІАЛАМИ
Д.Ю. Ляшенко
Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка Національної академії наук України
вул. Генерала Наумова 17, 03164 Київ, e-mail: isc412@ukr.net
Досліджено сорбцію двовалентного свинцю та нітрат-аніонів з нейтральних водних
розчинів β-циклодекстринвмісними нанопористими органо-неорганічними матеріалами, які
різняться хімічною природою закріплених на поверхні функціональних груп. Процес сорбції
характеризується досить високою швидкістю встановлення сорбційної рівноваги для
матеріалів з бічними бромоацетильними та тіосемікарбазидоацетильними функціональними
групами. Виявлено високу спорідненість органо-неорганічних матеріалів до катіонів свинцю
(Kd = 103). Встановлено, що сорбція Pb(II) відбувається внаслідок комплексоутворення з
бічними функціональними групами хімічно закріплених β-циклодекстринів, а нітрат-аніони
утворюють міцні комплекси включення типу “хазяїн – гість”. β-Циклодекстринвмісні органо-
неорганічні матеріали можуть бути перспективними для експрес-аналізу катіонів свинцю (II)
та нітрат-аніонів у водних середовищах з подальшим визначенням методом
спектрофотометрії у видимій та ультрафіолетовій областях.
Вступ
В останні роки важкі метали залишаються найбільш істотними забруднювачами
з великої кількості хімічних речовин, високі концентрації яких викликають погіршення
стану навколишнього середовища та, як наслідок, здоров'я людини. Вони не
розкладаються, як органічні забруднювачі, а, зазнаючи зміни, лише перероз-
поділяються по компонентах екосистеми, постійно перебуваючи в ній.
Сполуки свинцю є одними з основних забруднювачів навколишнього
середовища через присутність в автомобільному паливі та подальший викид в
атмосферу в складі вихлопних газів; крім того, вони потрапляють у водне середовище
як відходи целюлозно-паперової промисловості [1–4].
Визначення сполук свинцю ускладнюється тим, що в багатьох об'єктах
навколишнього середовища вони містяться в концентрації, нижчій межі виявлення
аналітичним методом, що не дозволяє використовувати найбільш поширені прямі
методи. Для вирішення даної проблеми в аналітичній практиці зазвичай широко
застосовують сорбційні методи концентрування і розділення за допомогою різних типів
іонообмінників, деяких біосорбентів, а також селективних хелатотвірних сорбентів [5–
17]. Але використання, наприклад, органічних смол та неорганічних іонообмінників
лише частково вирішує проблему вилучення важких металів з води та водних розчинів,
внаслідок їх низької вибірковості, оскільки зі зменшенням вмісту токсичних домішок
істотно знижується ефективність застосування іонообмінних матеріалів. Сорбенти, які
використовуються з цією метою, можна поділити на дві великі групи: неорганічні
речовини – алюмосилікати, оксиди, сульфіди, та сполуки на основі органічних
полімерів, що містять іонообмінні або комплексоутворюючі групи. На межі цих двох
груп перебувають сорбенти з неорганічною основою та нанесеним на її поверхню
органічною речовиною – модифікатором, який має активні в сорбції функціональні
групи. Інтерес до цих сорбентів викликаний специфічними властивостями останніх:
неорганічний каркас надає їм високу швидкість встановлення сорбційної рівноваги та
93
здатність не набухати і, як наслідок, можливість використання у водних та органічних
середовищах, термічну та радіаційну стійкість, механічну міцність, а органічний
модифікатор забезпечує селективність і повноту зв'язування іонів. Хімічно
модифіковані функціональними β-циклодекстринами органо-неорганічні матеріали
можуть бути перспективними для вилучення та хімічного аналізу слідових кількостей
токсичних катіонів і аніонів (нітритів, нітратів, фторидів, арсенатів) за рахунок
поєднання властивостей сполук включення типу “хазяїн – гість” та можливості
утворення міцних комплексів з катіонами важких металів завдяки присутності в
поверхневому шарі комплексотвірних функціональних груп. Шляхом модифікування
поверхні аморфного кремнезему β-циклодекстрином та його функціональними
похідними нами були створені такі сорбенти та вивчена їх сорбційна здатність щодо
нітратів двовалентних ртуті, кадмію та цинку [18–20].
Метою даної роботи є визначення спорідненості поверхні органо-неорганічних
матеріалів, які містять хімічно закріплені β-циклодекстрин (β-ЦД) та його похідні, до
катіонів свинцю (II) та нітрат-аніонів у нейтральних розчинах нітрату свинцю.
Експериментальна частина
Раніше нами було синтезовано β-циклодекстринвмісні органокремнеземи за
наступними хімічними перетвореннями. Макропористий аморфний кремнезем –
силохром С-120 слугував вихідним кремнеземним носієм та був використаний для
одержання органо-неорганічних матеріалів. Хімічну іммобілізацію β-циклодекстрину
та його функціональних похідних здійснювали з використанням амінопропіл-
кремнезему. β-Циклодекстринвмісні органокремнеземи синтезували хімічним
модифікуванням поверхні амінопропілкремнезему монотолуолсульфоніл-
β-циклодекстрином та бромо- і тіосемікарбазидоацетильними похідними гептакис-(6-
О-(толуолсульфоніл))-β-циклодекстрину (органо-неорганічні матеріали 1-3) (табл. 1).
Спектрофотометричний метод визначення різних хімічних речовин, в тому числі
важких металів, поєднує надійність і універсальність з простотою і доступністю. Тому
визначення катіонів Pb(II) та нітрат-іонів здійснювали шляхом спектрофотометрії в
ультрафіолетовій та видимій областях. В роботі використовували 0,9 М нітрат свинцю
(Pb(NO3))2 та 0,1 М розчини ацетату натрію та оцтової кислоти з рН = 5,5. Для
визначення нітрат-іонів попередньо будували калібрувальний графік та записували
УФ спектри поглинання вихідних та рівноважних розчинів в інтервалі довжин хвиль
260–340 нм з максимумом поглинання при λмах = 305 нм [21] в кварцових кюветах
(l = 1,0 см) (рис. 1, а).
У видимій області катіони двовалентного свинцю при pH = 5,5 утворюють
комплекси з ксиленоловим оранжевим складу 1 : 1. Забарвлені розчини свинцю (II)
підпорядковуються закону Бугера–Ламберта–Бера при концентраціях від 0 до 10,0 мг/л
[22]. Розчин ксиленолового оранжевого стійкий протягом 4 діб [23].
Для приготування калібрувального графіка, а також аналізу вихідних та
рівноважних розчинів після сорбції у колби об’ємом 50 мл, що містили 10 мл
ацетатного буферного розчину з pH = 5,5, доливали від 0,1 до 1,0 мл водного розчину
нітрату свинцю. В кожну колбу додавали 3,0 мл розчину індикатора, доводили
дистильованою водою до мітки і перемішували. Розчин порівняння готували, додаючи
всі необхідні реактиви, крім вихідного розчину нітрату свинцю. Оптичну густину
вимірювали на спектрофотометрі Specord M 40 в інтервалі довжин хвиль
= 420-700 нм (l = 1,0 см). За літературними даними в електронному спектрі
ксиленолового оранжевого присутні дві смуги поглинання з максимумами при
max
= 440 і max = 575 нм (рис. 1, б). Про утворення комплексу ксиленолового
94
оранжевого з катіонами свинцю (II) свідчить наявність смуги поглинання в спектрі з
максимумом при max = 570 нм (рис. 1, б, в) [22].
Таблиця 1. Будова поверхневого шару та структурно-сорбційні параметри органо-
неорганічних матеріалів, хімічно модифікованих функціональними
β-циклодекстринами
Вивчення сорбції катіонів Pb(II) проводили при 22 оС у статичних умовах
методом окремих наважок з водних розчинів нітрату свинцю з рН = 6,88 в залежності
від часу контакту з органо-неорганічними матеріалами та концентрації рівноважного
розчину нітрату свинцю. При вивченні кінетики сорбції Pb(II) до серії наважок
органокремнеземів додавали по 10 мл 0,001 М розчину Pb(NO3)2, перемішували та
відокремлювали тверду фазу через 5, 10, 15, 30, 60, 120 та 240 хв фільтруванням.
При дослідженні рівноважної сорбції Pb(II) суспензію, яка містила 0,025 г
органокремнезему та 10,0 мл розчину нітрату свинцю з концентрацією 8,0 · 10–4 –
1,0 · 10–3 М, термостатували протягом 4 год при безперервному струшуванні.
Оцінку похибки визначення концентрації свинцю (II) здійснювали, виходячи з
того, що похибка методу аналізу складається з трьох складових, обумовлених
похибкою у визначенні констант А і B калібрувального графіка і значення D сигналу
оптичної густини. За допомогою методу найменших квадратів були розраховані
коефіцієнти А і В, а також їх абсолютні похибки А і В при довірчій імовірності 0,95.
Відносна похибка концентрації іонів Pb(II) у розчині розраховувалася за рівнянням
Органо-
неорганічний
матеріал
Будова закріпленого
органічного шару
Концентрація
функціональ-
них груп,
ммоль/г
Sпит.
(за БЕТ),
м2/г
Vпор,
см3/г
dсер.,
нм
1
?‐CD
(OH)7(OH)7
(OH)6
Si Si Si
OH
NH2 NH
0,02 98 0,60 29
2
?‐CD
(OH)5
O Br
O
9
O S
O
O
CH3
6
Si Si Si
OH
NH2 NH
0,01 95 0,50 24
3
?‐CD
O
O NH NH C
S
NH2
(OH)5
9
O S
O
O
CH3
6
Si Si Si
OH
NH2 NH2
0,01 90 0,42 17
95
C/C = ( A + B D + B D ) / Cіст ,
де A і B – абсолютні похибки, а D – систематична похибка приладу, яка дорівнює
0,005 [24]. Похибка визначення вмісту металу у твердій фазі складала 4,69%, а нітрат-
іонів – 5%.
Величини сорбції катіонів свинцю та нітрат-іонів розраховували за формулою
m
VCC
а
)( 0 ,
де a величина сорбції Pb(II) або NO3
–, мг/г; Co і C вміст катіонів свинцю (нітрат-
іонів) в розчині до та після контакту з органо-неорганічним матеріалом, мг/л; V об’єм
розчину нітрату свинцю, л; m наважка.
Ступінь вилучення нітрат-аніонів (α) розраховували за формулою
0 .( )
100%рівн
0
C C
C
,
де С0 та Срівн – концентрація нітрат-іонів відповідно у вихідному та рівноважному
розчинах нітрату свинцю, моль/л.
400 450 500 550 600 650 700
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
D
, нм
450 500 550 600 650 700
-0.4
-0.2
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
, нм
1 2
D
а б
Рис. 1 а. УФ спектри поглинання нітрат-
іона в залежності від його
концентрації в розчині нітрату
свинцю.
Рис. 1 б. Спектри поглинання
протонованої форми
карбоксильних груп
ксиленолового оранжевого при
pH = 5,5 (1) та комплексу
ксиленолового оранжевого з
0,001 М розчином нітрату
свинцю (2).
450 500 550 600 650 700
-0.2
-0.1
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
D
, нм
1
10
в
Рис. 1 в. Спектри поглинання коплекса
ксиленолового оранжевого з
0,001 М розчином нітрату
свинцю: 0,1 – 1,0 мл (1–10).
96
Коефіцієнти розподілу (Кd) розраховували за наступним рівнянням:
.тв фаза
рівн.
Kd
C
C
,
де Кd коефіцієнт розподілу, мл/г, Cтв.фаза вміст металу в фазі органо-неорганічного
матеріалу, ммоль/г, Срівн. – кількість металу в рівноважному розчині, ммоль/мл.
Відносний вміст різних форм Pb(II) у водних розчинах в інтервалі рН = 1-14 в
залежності від концентрації вільних іонів NO3
– оцінювали, використовуючи програму
Chemical Equilibria in Aquatic System.
Розподіл стану бромоацетильних та тіосемікарбазидоацетильних
функціональних груп на поверхні органо-неорганічних матеріалів в залежності від рН
розраховували за допомогою програми CurTipot V.3.5.4.
Результати та їх обговорення
З водних розчинів Pb(NO3)2 в умовах експерименту з рН = 6,88 на поверхні
досліджуваних органо-неорганічних матеріалів Pb(II) може сорбуватись у вигляді двох
існуючих у цих умовах форм – Pb2+ та Pb(ОН)+, 80% з яких припадає на гідратований
катіон свинцю, а 20% на частково гідролізований (рис. 2, 1–4).
Важливою характеристикою сорбентів є час досягнення сорбційної рівноваги. З
метою визначення часу встановлення рівноваги між водним розчином нітрату свинцю
та органо-неорганічними матеріалами 1–3 були одержані кінетичні криві сорбції.
Досліджені β-циклодекстринвмісні матеріали за швидкістю встановлення сорбційної
рівноваги значно перевищують функціональні іонообмінники. При контакті з розчином
нітрату свинцю рівновага настає: для 1 – за 1 год, а для 2 та 3 – протягом 10 хв (рис. 3).
Розраховане з кінетичних кривих мольне відношення [Pb2+] : [β-ЦД] складає 4 : 1, 12 : 1
та 16 : 1 відповідно для матеріалів 1, 2 та 3 (табл. 2).
0 2 4 6 8 10 12 14
20
40
60
80
100
1
2
3
4
pH
,%
Рис. 2. Криві розподілу форм свинцю (II)) у 1,0 мМ водному розчині нітрату свинцю в
залежності від рН: 1– Pb2+, 2– Pb(OH)+, 3– Pb(OH)2, 4– Pb(OH)3
На рис. 4 представлені ізотерми сорбції катіонів свинцю на органо-неорганічних
матеріалах. В табл. 2 наведені результати розрахунку коефіцієнта розподілу, який є
найбільш коректною характеристикою процесу сорбції, що дозволяє порівнювати
сорбенти між собою. З даних табл. 2 видно, що всі синтезовані β-циклодекстринвмісні
органо-неорганічні матеріали мають високий (103) коефіцієнт розподілу, який
97
підвищується при введенні в молекулу β-циклодекстрину комплекоутворюючих
лігандів (табл. 1). Хімічно закріплені на поверхні бромоацетильні та
тіосемікарбазидоацетильні функціональні групи знаходяться в молекулярній формі
(рис. 5 (а), (б)). Тому можна вважати, що сорбція катіонів свинцю (II) відбувається в
результаті комплексоутворення.
0 50 100 150 200 250
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
a р
ів
н.
, P
b(
II
) / ф
ун
кц
. г
ру
а
3
2
1
t, хв
Рис. 3. Кінетичні криві сорбції Pb(II) органо-неорганічними матеріалами 1–3 (криві 1–3
відповідно).
Таблиця 2. Коефіцієнти розподілу та будова поверхні органо-неорганічних матеріалів
Раніше нами було встановлено, що центрами сорбції двовалентних катіонів
ртуті, кадмію та цинку є функціональні групи закріплених молекул β-циклодекстринів,
а внутрішню порожнину олігосахариду займає нітрат-іон [19, 20, 2528]. Нітрат-іон
входить в тор молекули олігосахариду через його широкий край і розміщується у
верхній частині. Після сорбції нітрату свинцю (II) β-циклодекстринвмісними органо-
неорганічними матеріалами в УФ спектрі рівноважних розчинів реєструється
симетрична смуга поглинання з λmax = 305 нм (рис. 6), яка належить n → π* переходу в
нітрат-іоні [21]. При цьому концентрація нітрат-іонів у рівноважних розчинах
зменшується, що свідчить про взаємодію NO3
– з органо-неорганічними матеріалами. На
підставі розрахунку геометричних параметрів внутрішньої порожнини молекули β-ЦД,
катіона свинцю та нітрат-іона можна припустити, що якщо об’єм тору молекули
β-циклодекстрину становить 0,262 нм3, його верхньої частини 0,156 нм3, а об’єм та
діаметр гідратованого нітрат-іона 0,153 нм3 і 0,67 нм відповідно, то діаметр
гідратованого катіона свинцю значно більший – 0,802 нм [29]. Це може свідчити, що
саме NO3
– взаємодіє з функціональними групами поверхні шляхом входження аніона у
внутрішню порожнину β-циклодекстрину з утворенням на поверхні сполук включення
типу “хазяїн – гість”. Ступінь вилучення нітрат-аніонів складав 80%.
Органо-
неорганічний
матеріал
Коефіцієнт
розподілу Kd,
мл/г
Кількість функціональних
груп (на одну молекулу
закріпленого β-ЦД)
Мольне відношення
[Pb2+] : [β-ЦД]
1 292 14 4 : 1
2 385
5
9
12 : 1
3 410
5
9
16 : 1
98
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8
2
4
6
8
10
12
14
16
18
1
2
3
a р
ів
н.
, P
b(
II
) / ф
ун
кц
. г
ру
па
Срівн., ммоль/л
Рис. 4. Ізотерми сорбції свинцю (II) на органо-неорганічних матеріалах 1–3 (криві 1–3
відповідно).
0 2 4 6 8 10
20
40
60
80
100
pH
, %
1
2
0 2 4 6 8 10
20
40
60
80
100
pH
, %
1
2
а б
Рис. 5. Діаграми розподілу молекулярних (1) та іонізованих (2) форм бромоацетильних
(а) та тіосемікарбазидоацетильних (б) функціональних груп поверхні
кремнеземів в залежності від рН.
280 300 320
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
D
1
нм
7
Рис. 6. УФ спектри поглинання рівноважних розчинів Pb(NO3)2 після сорбції.
Таким чином, представлені експериментальні дані свідчать про доцільність
використання синтезованих β-циклодекстринвмісних органо-неорганічних матеріалів,
особливо з тіосемікарбазидоацетильними функціональними лігандами, в
концентруванні та експрес-аналізі одночасно катіонів свинцю (II) і нітрат-аніонів з
наступним спектрофотометричним детектуванням.
99
Висновки
В результаті проведених досліджень встановлено, що синтезовані
β-циклодекстринвмісні органо-неорганічні матеріали здатні ефективно вилучати з
водних розчинів нітрату свинцю як катіони свинцю (II), так і нітрат-аніони, утворюючи
при цьому міцні комплекси. Виявлено високу спорідненість (Kd = 103 мл/г) органо-
неорганічних матеріалів щодо катіонів свинцю (II). Продемонстровано можливість
вилучення нітрат-аніонів з водних розчинів. Показано, що нітрат-аніони утворюють
міцні комплекси типу “хазяїн – гість” і розміщуються на поверхні органо-неорганічних
матеріалах в порожнині β-циклодекстрину через відповідність їх геометричних розмірів
та завдяки присутності кисневмісних фрагментів кислот у складі глікозидних кілець
олігосахариду. Одержані дані дозволяють рекомендувати такі матеріали для експрес-
аналізу катіонів свинцю (II) та нітрат-аніонів з водних розчинів із наступним
визначенням за допомогою спектрофотометрії.
Робота виконана за фінансової підтримки цільової комплексної програми
фундаментальних досліджень НАН України “Фундаментальні проблеми
наноструктурних систем, наноматеріалів, нанотехнологій”.
Література
1. Li Q., Zhai J., Zhang W., Wang M., Zhou J. Kinetic studies of adsorption of Pb(II),
Cr(III) and Cu(II) from aqueous solution by sawdust and modified peanut husk // J.
Hazard. Mater. B. – 2007. – V. 141. – P. 163–167.
2. Naseem R., Tahir S.S. Removal of Pb(II) from aqueous/acidic solutions by using
bentonite as an adsorbent // Water Res. – 2001. –V. 35. – P. 3982–3986.
3. Adebowale K.O., Unuabonah I.E., Olu-Owolabi B.I. Adsorption of some heavy metal
ions on sulfate-and phosphate-modified kaolin // Appl. Clay Sci. – 200. – V. 529. – P.
145–148.
4. Erdem M., Ozverdi A. Lead adsorption from aqueous solution onto siderite // Sep.
Purif. Technol. – 2005. – V. 42. – P. 259–264.
5. Bereket G., Arog˘uz A.Z., Ozel M.Z. Removal of Pb(II), Cd(II), Cu(II), and Z(II) from
aqueous solutions by adsorption on bentonite // J. Colloid Interface Sci. – 1997. – V.
187. – P. 338–343.
6. Gupta S.S., Bhattacharyya K.G. Interaction of metal ions with clays: I. A case study
with Pb(II) // Appl. Clay Sci. – 2005. – V. 30. – P. 199–208.
7. Bhattacharyya K.G., Gupta S.S. Pb(II) uptake by kaolinite and montmorillonite in
aqueous medium: Influence of acid activation of the clays // Colloids and Surfaces A-
Physicochemical and Engineering Aspects. – 2006. – V. 277, N 1–3. – P. 191–200.
8. Tunali S., Akar T., Özcan A.S., Kiran I., Ozcan A. Equilibrium and kinetics of
biosorption of lead(II) from aqueous solutions by Cephalosporium aphidicola // Sep.
Purif. Technol. – 2006. –V. 47. – P. 105–112.
9. Sekar M., Sakthi V., Rengaraj S. Kinetics and equilibrium adsorption study of lead(II)
on activated carbon prepared from coconut shell // J. Colloid Interface Sci. – 2004. –V.
279. – P. 307–313.
10. Doyurum S., Celik A. Pb(II) and Cd(II) removal from aqueous solutions by olive cake //
J. Hazard. Mater. B. – 2006. – V. 138. – P. 22–28.
11. Ho Y.S., Ng J.C.Y., McKay G. Removal of lead(II) from effluents by sorption on peat
using second-order kinetics // Separation Science and Technology. – 2001. – V. 36, N.
2. – P. 241–261.
12. Özcan A.S., Özcan A., Tunali S., Akar T., Kiran I., Gedikbey T. Adsorption potential of
lead(II) ions from aqueous solutions onto Capsicum annuum seeds // Separation Science
and Technology. – 2007. – V. 42, N 42. – P. 137–151.
13. Gerçel Ö., Gerçel H.F. Adsorption of lead(II) ions from aqueous solutions by activated
carbon prepared from biomass plant material of Euphorbia rigida // Chemical
Engineering Journal. – 2007. – V. 132, N 1-3. – P. 289–297.
14. Sari A., Tuzen M., Citak D., Soylak M. Equilibrium, kinetic and thermodynamic studies
of adsorption of Pb(II) from aqueous solution onto Turkish kaolinite clay // Journal of
100
Hazardous Materials. – 2007. – V. 149, N 2. – P. 283–291.
15 Şölener M., Tunali S., Özcanc A.S., Özean A., Gedikbey T. Adsorption characteristics
of lead(II) ions onto the clay/poly(methoxyethyl)acrylamide (PMEA) composite from
aqueous solutions // Desalination. – 2008. – V. 223, N 1-3. – P. 308–322.
16 Aroua M.K., Leong S.P.P., Teo L.Y., Yin C.Y., Daud W.M.A.W. Real-time
determination of kinetics of adsorption of lead(II) onto palm shell-based activated
carbon using ion selective electrode // Bioresource Technology. – 2008. – V. 99, N 13.
– P. 5786–5792.
17 Akar S.T., Gorgulu A., Anilan B., Kaynak Z., Akar T. Investigation of the biosorption
characteristics of lead(II) ions onto Symphoricarpus albus: Batch and dynamic flow
studies // Journal of Hazardous Materials. – 2009. – V. 165, N 1–3. – P. 126–133.
18 Belyakova L.A., Kazdobin K.A., Belyakov V.N. et al. Synthesis and properties of
supramolecular systems based on silica // J. Colloid Interface Sci. – 2005. – V. 283, N
2. –P. 488–494.
19 Belyakova L.A., Shvets O.M., Lyashenko D.Yu. Nanosized centers for mercury (II)
ions adsorption on a surface of modified silica // Cent. Eur. J. Chem. – 2008. – V. 6, N
4. – P. 581–591.
20 Белякова Л.А., Ляшенко Д.Ю., Швец А.Н. Влияние строения поверхности
β-циклодекстринсодержащих кремнеземов на адсорбцию нитрата ртути из
разбавленных растворов // Журн. физ. Химии. – 2010. – Т. 84, № 4. – С. 741–746.
21 Рао Ч.Н.Р. Электронные спектры в химии. – Москва: Мир, 1961. – 49 с.
22 Марченко П.В. Изучение реакции свинца с ксиленоловым оранжевым //
Укр.хим.журн. – 1964. – № 5. – С.224–227
23 Пршибил Р. Аналитические применения этилендиаминтетрауксусной кислоты и
родственных соединений. – Москва: Мир, 1975. – 533 с.
24 Чарыков А. К. Математическая обработка результатов химического анализа //
Учеб. пособие для вузов. Ленинград: Химия, 1984. С. 2730, 116-120.
25. Белякова Л.А., Ляшенко Д.Ю. Сорбция цинка (II)нанопористыми
β-циклодекстринсодержащих органокремнеземами // Хімія, фізика та технологія
поверхні. 2012. Т. 3, № 3. С.227236.
26. Belyakova L.A., Shvets O.M., Lyashenko D.Yu. New nanoporous β-cyclodextrin-
containing silicas for sorption of heavy metal nitrates // Хімія, фізика та технологія
поверхні. 2012. Т. 3, № 4. С.375385.
27. Белякова Л.А., Швец А.Н. Взаимодействие нитрата кадмия с поверхностью
функциональных органокремнеземов // Изв. РАН. Серия химическая. 2010,
№11. С. 19942001.
28. Швец А.Н., Ляшенко Д.Ю., Белякова Л.А. Взаимодействие -циклодекстрина с
нитратом ртути (II) // Журн. прикл. спектроскопии. 2008. Т. 75, № 4. С.
476481.
29. Справочник химика / Под ред. Б.П. Никольского. – Москва–Ленинград: Химия,
1968. – 1072с.
101
CОРБЦИЯ НИТРАТА СВИНЦА (II) НАНОПОРИСТЫМИ ОРГАНО-
НЕОРГАНИЧЕСКИМИ МАТЕРИАЛАМИ
Д.Ю. Ляшенко
Институт химии поверхности им. А.А. Чуйко Национальной академии наук Украины
ул. Генерала Наумова 17, Киев, 03164, Украина
Исследована сорбция двухвалентного свинца и нитрат-анионов из нейтральных
водных растворов β-циклодекстринсодержащими нанопористыми органо-
неорганическими материалами отличающимися химической природой закрепленных на
поверхности функциональных групп. Процесс сорбции характеризуется достаточно
высокой скоростью установления сорбционного равновесия для материалов с
бромоацетильными и тиосемикарбазидоацетильными функциональными группами.
Обнаружено высокое сродство органо-неорганических материалов к катионам
свинца (II) (Kd = 103). Установлено, что сорбция Pb(II) происходит вследствие
комплексообразования с боковыми функциональными группами химических
закрепленных β-циклодекстринов, а нитрат-анионы образуют прочные комплексы
включения типа "хозяин – гость". β-Циклодекстринсодержащие органо-
неорганические материалы можно рекомендовать для экспресс-анализа катионов
свинца (II) и нитрат-анионов в водной среде с последующим определением методом
спектрофотометрии в видимой и ультрафиолетовой областях.
LEAD (II) NITRATE SORPTION WITH ORGANO-INORGANIC NANOPOROUS
MATERIALS
D.Yu. Lyashenko
Chuiko Institute of Surface Chemistry of National Academy of Sciences of Ukraine
General Naumov Str. 17, Kyiv, 03164, Ukraine
Sorption of bivalent lead cations and nitrate anions has been studied with β-
cyclodextrin-containing nanoporous organo-inorganic materials with surface grafted
functional groups of various chemical nature. The sorption process is characterized by a high
enough rate to reach the sorption equilibrium for materials bearing bromoacetyl and
thiosemicarbazidoacetyl functional groups. A great affinity has been found of organic-
inorganic materials to lead (II) cations (Kd = 103). The sorption of Pb(II) has been found to
occur due to their complex formation with the side functional groups of chemically grafted
β-cyclodextrins whereas nitrate anions form strong "host – guest" inclusion complexes. The
β-cyclodextrin-containing organo-inorganic materials can be recommended for the express
analysis of lead (II) cations and nitrate anions in aqueous media with subsequent
determination by spectrophotometry in the visible and ultraviolet regions.
|
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-508 |
| institution | Surface |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-03-12T17:13:41Z |
| publishDate | 2013 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | surfacezbircomua/78/6d764133b25dc86849d0a236ba76ba78.pdf |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-5082018-11-27T09:37:33Z Lead (II) nitrate sorption with organo-inorganic nanoporous materials Cорбция нитрата свинца (II) нанопористыми органо-неорганическими материалами Сорбція нітрату свинцю (II) нанопористими органо-неорганічними матеріалами Lyashenko, D. Yu. Sorption of bivalent lead cations and nitrate anions has been studied with β-cyclodextrin-containing nanoporous organo-inorganic materials with surface grafted functional groups of various chemical nature. The sorption process is characterized by a high enough rate to reach the sorption equilibrium for materials bearing bromoacetyl and thiosemicarbazidoacetyl functional groups. A great affinity has been found of organic-inorganic materials to lead (II) cations (Kd = 103). The sorption of Pb(II) has been found to occur due to their complex formation with the side functional groups of chemically grafted β‑cyclodextrins whereas nitrate anions form strong "host – guest" inclusion complexes. The β‑cyclodextrin-containing organo-inorganic materials can be recommended for the express analysis of lead (II) cations and nitrate anions in aqueous media with subsequent determination by spectrophotometry in the visible and ultraviolet regions. Исследована сорбция двухвалентного свинца и нитрат-анионов из нейтральных водных растворов β-циклодекстринсодержащими нанопористыми органо-неорганическими материалами отличающимися химической природой закрепленных на поверхности функциональных групп. Процесс сорбции характеризуется достаточно высокой скоростью установления сорбционного равновесия для материалов с бромоацетильными и тиосемикарбазидоацетильными функциональными группами. Обнаружено высокое сродство органо-неорганических материалов к катионам свинца (II) (Kd = 103). Установлено, что сорбция Pb(II) происходит вследствие комплексообразования с боковыми функциональными группами химических закрепленных β‑циклодекстринов, а нитрат-анионы образуют прочные комплексы включения типа "хозяин – гость". β-Циклодекстринсодержащие органо-неорганические материалы можно рекомендовать для экспресс-анализа катионов свинца (II) и нитрат-анионов в водной среде с последующим определением методом спектрофотометрии в видимой и ультрафиолетовой областях. Досліджено сорбцію двовалентного свинцю та нітрат-аніонів з нейтральних водних розчинів β-циклодекстринвмісними нанопористими органо-неорганічними матеріалами, які різняться хімічною природою закріплених на поверхні функціональних груп. Процес сорбції характеризується досить високою швидкістю встановлення сорбційної рівноваги для матеріалів з бічними бромоацетильними та тіосемікарбазидоацетильними функціональними групами. Виявлено високу спорідненість органо-неорганічних матеріалів до катіонів свинцю (Kd = 103). Встановлено, що сорбція Pb(II) відбувається внаслідок комплексоутворення з бічними функціональними групами хімічно закріплених β-циклодекстринів, а нітрат-аніони утворюють міцні комплекси включення типу “хазяїн – гість”. β-Циклодекстринвмісні органо-неорганічні матеріали можуть бути перспективними для експрес-аналізу катіонів свинцю (II) та нітрат-аніонів у водних середовищах з подальшим визначенням методом спектрофотометрії у видимій та ультрафіолетовій областях. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2013-09-06 Article Article application/pdf https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/508 Surface; No. 5(20) (2013): Surface; 92-101 Поверхность; № 5(20) (2013): Поверхность; 92-101 Поверхня; № 5(20) (2013): Поверхня; 92-101 3154-8091 3154-8083 uk https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/508/507 Авторське право (c) 2013 D.Yu. Lyashenko |
| spellingShingle | Lyashenko, D. Yu. Сорбція нітрату свинцю (II) нанопористими органо-неорганічними матеріалами |
| title | Сорбція нітрату свинцю (II) нанопористими органо-неорганічними матеріалами |
| title_alt | Lead (II) nitrate sorption with organo-inorganic nanoporous materials Cорбция нитрата свинца (II) нанопористыми органо-неорганическими материалами |
| title_full | Сорбція нітрату свинцю (II) нанопористими органо-неорганічними матеріалами |
| title_fullStr | Сорбція нітрату свинцю (II) нанопористими органо-неорганічними матеріалами |
| title_full_unstemmed | Сорбція нітрату свинцю (II) нанопористими органо-неорганічними матеріалами |
| title_short | Сорбція нітрату свинцю (II) нанопористими органо-неорганічними матеріалами |
| title_sort | сорбція нітрату свинцю (ii) нанопористими органо-неорганічними матеріалами |
| url | https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/508 |
| work_keys_str_mv | AT lyashenkodyu leadiinitratesorptionwithorganoinorganicnanoporousmaterials AT lyashenkodyu corbciânitratasvincaiinanoporistymiorganoneorganičeskimimaterialami AT lyashenkodyu sorbcíânítratusvincûiinanoporistimiorganoneorganíčnimimateríalami |