Роль хімічного дизайну поверхні в сорбційній специфічності функціоналізованих силікагелів
One of the most important tasks of environmental chemistry is the development of effective methods for the extraction and chemical analysis of highly toxic oxyanions, such as nitrate, phosphate and arsenate. They enter the environment, raw materials and commercial products with waste from chemical a...
Gespeichert in:
| Datum: | 2022 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainisch |
| Veröffentlicht: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2022
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/613 |
| 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_ | 1856543933999349760 |
|---|---|
| author | Belyakova, L. A. Lyashenko, D. Yu. |
| author_facet | Belyakova, L. A. Lyashenko, D. Yu. |
| author_sort | Belyakova, L. A. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2022-06-29T08:47:30Z |
| description | One of the most important tasks of environmental chemistry is the development of effective methods for the extraction and chemical analysis of highly toxic oxyanions, such as nitrate, phosphate and arsenate. They enter the environment, raw materials and commercial products with waste from chemical and metallurgical industries. This problem can be solved by synthesizing selective materials that absorb anions due to the complementarity of their active centers and ions.The aim of this work is a directed chemical design of silica surface for the construction of sorption active centers with a high affinity for nitrate, orthophosphate, and orthoarsenate anions.Chemical design of ?-cyclodextrin-containing supramolecular structures on the surface of granular mesoporous silica gel to obtain sorbents of highly toxic oxyanions was carried out.The structure and surface chemistry of the initial and functionalized silica gels were characterized by means of IR spectroscopy, spectrophotometry, thermogravimetric and chemical analysis, pH metry, low-temperature adsorption-desorption of nitrogen and sorption techniques. The sorption of nitrate, orthophosphate, and orthoarsenate anions from aqueous one- and multicomponent salt solutions was studied as dependent on the time and ion concentration, as well as in the cyclic sorption-desorption mode.The results obtained are interpreted using kinetic models of pseudo-first and pseudo-second order processes and the equilibrium adsorption models of Langmuir and Freundlich. The main characteristics of the specificity and selectivity of the obtained ?-cyclodextrin silica gel were calculated. Conclusions are drawn regarding the possibility of using functionalized silica gel for the sorption of oxyanions from water and aqueous solutions, their concentrating, chromatographic separation, and chemical analysis. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:34:32Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-613 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-17T12:08:23Z |
| publishDate | 2022 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-6132022-06-29T08:47:30Z Role of surface chemical design in sorption specificity of functionalized silica gels Роль хімічного дизайну поверхні в сорбційній специфічності функціоналізованих силікагелів Belyakova, L. A. Lyashenko, D. Yu. chemical surface design host‒guest inclusion complexes silica gel β-cyclodextrin oxyanion sorption low-temperature nitrogen adsorption-desorption IR spectroscopy spectrophotometry derivatography pH metry хімічний дизайн поверхні комплекси включення типу «хазяїн‒гість» силікагель β-циклодекстрин сорбція оксіаніонів низькотемпературна адсорбція-десорбція азоту ІЧ спектроскопія спектрофотометрія деріватографія рН метрія One of the most important tasks of environmental chemistry is the development of effective methods for the extraction and chemical analysis of highly toxic oxyanions, such as nitrate, phosphate and arsenate. They enter the environment, raw materials and commercial products with waste from chemical and metallurgical industries. This problem can be solved by synthesizing selective materials that absorb anions due to the complementarity of their active centers and ions.The aim of this work is a directed chemical design of silica surface for the construction of sorption active centers with a high affinity for nitrate, orthophosphate, and orthoarsenate anions.Chemical design of ?-cyclodextrin-containing supramolecular structures on the surface of granular mesoporous silica gel to obtain sorbents of highly toxic oxyanions was carried out.The structure and surface chemistry of the initial and functionalized silica gels were characterized by means of IR spectroscopy, spectrophotometry, thermogravimetric and chemical analysis, pH metry, low-temperature adsorption-desorption of nitrogen and sorption techniques. The sorption of nitrate, orthophosphate, and orthoarsenate anions from aqueous one- and multicomponent salt solutions was studied as dependent on the time and ion concentration, as well as in the cyclic sorption-desorption mode.The results obtained are interpreted using kinetic models of pseudo-first and pseudo-second order processes and the equilibrium adsorption models of Langmuir and Freundlich. The main characteristics of the specificity and selectivity of the obtained ?-cyclodextrin silica gel were calculated. Conclusions are drawn regarding the possibility of using functionalized silica gel for the sorption of oxyanions from water and aqueous solutions, their concentrating, chromatographic separation, and chemical analysis. Одним з найбільш важливих завдань екологічної хімії є розробка ефективних методів вилучення та хімічного аналізу високотоксичних оксіаніонів, що потрапляють з відходами хімічних і металургійних виробництв в об’єкти навколишнього середовища, сировину та товарну продукцію. Рішенням цієї проблеми може бути одержання селективних сорбентів, принцип дії яких базується на відповідності розмірів їхніх активних центрів і аніонів, що поглинаються.Мета роботи – спрямований хімічний дизайн поверхні для конструювання на кремнеземі сорбційно-активних центрів, що мають високу спорідненість до нітрат-, ортофосфат- і ортоарсенат-аніонів. Здійснено хімічне конструювання ?-циклодекстринвмісних супрамолекулярних структур на поверхні гранульованого мезопористого силікагелю для одержання сорбентів високотоксичних оксіаніонів.За допомогою ІЧ спектроскопії, спектрофотометрії, термогравіметричного і хімічного аналізу, рН метрії, низькотемпературної адсорбції-десорбції азоту та сорбційних методик дослідження охарактеризовано будову і хімію поверхні функціоналізованого силікагелю, вивчено сорбцію нітрат-, ортофосфат- і ортоарсенат-аніонів з водних одно- і багатокомпонентних розчинів солей в залежності від тривалості контакту і концентрації іонів, а також у циклічному режимі сорбція-десорбція.Одержані результати інтерпретовано за допомогою кінетичних моделей процесів псевдопершого і псевдодругого порядку і моделей рівноважної адсорбції Ленгмюра та Фрейндліха. Розраховано основні характеристики специфічності і селективності синтезованого ?-циклодекстринсилікагелю. Зроблено висновки щодо можливості використання функціоналізованих силікагелів для сорбції оксіаніонів з води і водних розчинів, їх концентрування, хроматографічного розділення та хімічного аналізу. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2022-03-01 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/613 10.15407/hftp13.01.082 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 13 No. 1 (2022): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 82-93 Химия, физика и технология поверхности; Том 13 № 1 (2022): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 82-93 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 13 № 1 (2022): Хімія, фізика та технологія поверхні; 82-93 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp13.01 uk https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/613/622 Copyright (c) 2022 L. A. Belyakova, D. Yu. Lyashenko |
| spellingShingle | хімічний дизайн поверхні комплекси включення типу «хазяїн‒гість» силікагель β-циклодекстрин сорбція оксіаніонів низькотемпературна адсорбція-десорбція азоту ІЧ спектроскопія спектрофотометрія деріватографія рН метрія Belyakova, L. A. Lyashenko, D. Yu. Роль хімічного дизайну поверхні в сорбційній специфічності функціоналізованих силікагелів |
| title | Роль хімічного дизайну поверхні в сорбційній специфічності функціоналізованих силікагелів |
| title_alt | Role of surface chemical design in sorption specificity of functionalized silica gels |
| title_full | Роль хімічного дизайну поверхні в сорбційній специфічності функціоналізованих силікагелів |
| title_fullStr | Роль хімічного дизайну поверхні в сорбційній специфічності функціоналізованих силікагелів |
| title_full_unstemmed | Роль хімічного дизайну поверхні в сорбційній специфічності функціоналізованих силікагелів |
| title_short | Роль хімічного дизайну поверхні в сорбційній специфічності функціоналізованих силікагелів |
| title_sort | роль хімічного дизайну поверхні в сорбційній специфічності функціоналізованих силікагелів |
| topic | хімічний дизайн поверхні комплекси включення типу «хазяїн‒гість» силікагель β-циклодекстрин сорбція оксіаніонів низькотемпературна адсорбція-десорбція азоту ІЧ спектроскопія спектрофотометрія деріватографія рН метрія |
| topic_facet | chemical surface design host‒guest inclusion complexes silica gel β-cyclodextrin oxyanion sorption low-temperature nitrogen adsorption-desorption IR spectroscopy spectrophotometry derivatography pH metry хімічний дизайн поверхні комплекси включення типу «хазяїн‒гість» силікагель β-циклодекстрин сорбція оксіаніонів низькотемпературна адсорбція-десорбція азоту ІЧ спектроскопія спектрофотометрія деріватографія рН метрія |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/613 |
| work_keys_str_mv | AT belyakovala roleofsurfacechemicaldesigninsorptionspecificityoffunctionalizedsilicagels AT lyashenkodyu roleofsurfacechemicaldesigninsorptionspecificityoffunctionalizedsilicagels AT belyakovala rolʹhímíčnogodizajnupoverhnívsorbcíjníjspecifíčnostífunkcíonalízovanihsilíkagelív AT lyashenkodyu rolʹhímíčnogodizajnupoverhnívsorbcíjníjspecifíčnostífunkcíonalízovanihsilíkagelív |