Порувата структура та адсорбційні властивості силікатів магнію, синтезованих трьома методами
The aim of presented work was to synthesize the ecologically friendly sorbents using low cost reagents based on magnesium silicates by precipitation, hydrothermal and sol-gel methods. Morphology of materials obtained was investigated by means of thermogravimetric analysis (TG-DTA), low temperature a...
Gespeichert in:
| Datum: | 2023 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Englisch |
| Veröffentlicht: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2023
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/665 |
| 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_ | 1856543945325019136 |
|---|---|
| author | Kravchenko, M. V. Kuznetsova, L. S. Terebilenko, A. V. Tsyba, M. M. Romanova, I. V. |
| author_facet | Kravchenko, M. V. Kuznetsova, L. S. Terebilenko, A. V. Tsyba, M. M. Romanova, I. V. |
| author_sort | Kravchenko, M. V. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2023-03-05T11:29:17Z |
| description | The aim of presented work was to synthesize the ecologically friendly sorbents using low cost reagents based on magnesium silicates by precipitation, hydrothermal and sol-gel methods. Morphology of materials obtained was investigated by means of thermogravimetric analysis (TG-DTA), low temperature adsorption/desorption method, scanning and transmission electron microscopic studies (SEM and TEM). It has been found that all sorbents are obtained in a form of amorphous layer-structure magnesium silicates with the micro- and mesoporous structure. Based on low temperature nitrogen isotherms, the specific surface area and volume of micropores calculated by the Brunauer-Emmet-Teller (BET) and Barrett-Joyner-Halenda (BJH) methods were the greatest for the sample obtained by sol gel method (SBET = 640 m2/g, Vmicro = 0.26 cm3/g) while the sample synthesized by precipitation had the biggest volume of mesopores among the materials investigated (Vmeso = 0.39 cm3/g). As follows from TEM images, all samples consist of particles with the size from 10 up to 50 nm, the sample synthesized by sol gel method had the most homogeneous structure (MgSi-3). The ion exchange capacities of materials in the process of Cs+, Sr2+, Cu2+, and Co2+ removing from aqueous solution were determined and it was found that these properties depend on the method of materials obtaining. Data showed that magnesium silicate synthesized by precipitation method has the higher capacity toward the heavy metal cations compared to the radionuclides (1.56 and 0.96 mmol/g for cobalt and copper, respectively). For two samples synthesized by hydrothermal and sol-gel methods the increasing was fixed of capacity towards cesium and strontium ions that could be explained by the significant amounts of pores approx 2.6 nm radii in their structure. Experimental data were fitted to the Langmuir models. Analysing the data of adsorption studies, it was noted that all materials obtained can be used in adsorption technology for purification of water from heavy metal ions and radionuclides. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:34:50Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-665 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| language | English |
| last_indexed | 2025-12-17T12:08:30Z |
| publishDate | 2023 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-6652023-03-05T11:29:17Z Porous structure and adsorption properties of magnesium silicates synthesized by three routes Порувата структура та адсорбційні властивості силікатів магнію, синтезованих трьома методами Kravchenko, M. V. Kuznetsova, L. S. Terebilenko, A. V. Tsyba, M. M. Romanova, I. V. magnesium silicates morphology adsorption heavy metals impact of synthetic route силікати магнію морфологія адсорбція важкі метали вплив методу синтезу The aim of presented work was to synthesize the ecologically friendly sorbents using low cost reagents based on magnesium silicates by precipitation, hydrothermal and sol-gel methods. Morphology of materials obtained was investigated by means of thermogravimetric analysis (TG-DTA), low temperature adsorption/desorption method, scanning and transmission electron microscopic studies (SEM and TEM). It has been found that all sorbents are obtained in a form of amorphous layer-structure magnesium silicates with the micro- and mesoporous structure. Based on low temperature nitrogen isotherms, the specific surface area and volume of micropores calculated by the Brunauer-Emmet-Teller (BET) and Barrett-Joyner-Halenda (BJH) methods were the greatest for the sample obtained by sol gel method (SBET = 640 m2/g, Vmicro = 0.26 cm3/g) while the sample synthesized by precipitation had the biggest volume of mesopores among the materials investigated (Vmeso = 0.39 cm3/g). As follows from TEM images, all samples consist of particles with the size from 10 up to 50 nm, the sample synthesized by sol gel method had the most homogeneous structure (MgSi-3). The ion exchange capacities of materials in the process of Cs+, Sr2+, Cu2+, and Co2+ removing from aqueous solution were determined and it was found that these properties depend on the method of materials obtaining. Data showed that magnesium silicate synthesized by precipitation method has the higher capacity toward the heavy metal cations compared to the radionuclides (1.56 and 0.96 mmol/g for cobalt and copper, respectively). For two samples synthesized by hydrothermal and sol-gel methods the increasing was fixed of capacity towards cesium and strontium ions that could be explained by the significant amounts of pores approx 2.6 nm radii in their structure. Experimental data were fitted to the Langmuir models. Analysing the data of adsorption studies, it was noted that all materials obtained can be used in adsorption technology for purification of water from heavy metal ions and radionuclides. силікатів магнію з використанням недорогих реагентів та простих методів, таких як осадження, гідротермальний та золь-гель технологія. Морфологію отриманих матеріалів було досліджено за допомогою термогравіметричного аналізу (ТГ-ДТА), методу низькотемпературної адсорбції/десорбції азоту, скануючої та трансмісійної електронної мікроскопії (СЕМ та ТЕМ). Встановлено, що всі сорбенти є аморфними шаруватими силікатами магнію з мікро- та мезопоруватою структурою. На підставі ізотерм адсорбції азоту було встановлено, що питома площа поверхні та об’єм мікропор, розраховані за методами Бранауера-Еммета-Теллера (БЕТ) і Барретта-Джонера-Галенди (БДГ), є найбільшими для зразка, одержаного золь-гель методом (SБЕТ = 640 м2/г, Vмікро = 0,26 см3/г), тоді як зразок, синтезований методом осадження, має найбільший об’єм мезопор (Vмезо = 0.39 см3/г). Згідно мікрофотографіям, одержаним методом ТЕМ, усі зразки складаються з частинок розміром від 10 до 50 нм, найбільш однорідну структуру мав зразок, синтезований золь-гель методом (MgSi-3). Визначено іонообмінну ємність одержаних сорбентів у процесах видалення Cs+, Sr2+, Cu2+ та Co2+ з водних розчинів та встановлено, що ці властивості значно залежать від методу синтезу матеріалів. Виявлено, що силікат магнію, синтезований методом осадження, має найвищу адсорбційну ємність по відношенню до катіонів важких металів (1.56 і 0.96 ммоль/г для кобальту та міді, відповідно), на відміну від радіонуклідів. Для двох зразків, синтезованих гідротермальним та золь-гель методами, було зафіксовано значне зростання ємності по відношенню до іонів цезію та стронцію, що можна пояснити значною кількістю пор радіусом 2.6 нм, виявлених у їхній структурі. Для обробки експериментальних даних було використано теоретичну модель Ленгмюра. Аналізуючи результати досліджень, можна зазначити, що всі одержані матеріали можуть бути використані як сорбенти для очищення води від іонів важких металів та радіонуклідів. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2023-02-25 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/665 10.15407/hftp14.01.113 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 14 No. 1 (2023): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 113-120 Химия, физика и технология поверхности; Том 14 № 1 (2023): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 113-120 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 14 № 1 (2023): Хімія, фізика та технологія поверхні; 113-120 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp14.01 en https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/665/680 Copyright (c) 2023 M. V. Kravchenko, L. S. Kuznetsova, A. V. Terebilenko, M. M. Tsyba, I. V. Romanova |
| spellingShingle | силікати магнію морфологія адсорбція важкі метали вплив методу синтезу Kravchenko, M. V. Kuznetsova, L. S. Terebilenko, A. V. Tsyba, M. M. Romanova, I. V. Порувата структура та адсорбційні властивості силікатів магнію, синтезованих трьома методами |
| title | Порувата структура та адсорбційні властивості силікатів магнію, синтезованих трьома методами |
| title_alt | Porous structure and adsorption properties of magnesium silicates synthesized by three routes |
| title_full | Порувата структура та адсорбційні властивості силікатів магнію, синтезованих трьома методами |
| title_fullStr | Порувата структура та адсорбційні властивості силікатів магнію, синтезованих трьома методами |
| title_full_unstemmed | Порувата структура та адсорбційні властивості силікатів магнію, синтезованих трьома методами |
| title_short | Порувата структура та адсорбційні властивості силікатів магнію, синтезованих трьома методами |
| title_sort | порувата структура та адсорбційні властивості силікатів магнію, синтезованих трьома методами |
| topic | силікати магнію морфологія адсорбція важкі метали вплив методу синтезу |
| topic_facet | magnesium silicates morphology adsorption heavy metals impact of synthetic route силікати магнію морфологія адсорбція важкі метали вплив методу синтезу |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/665 |
| work_keys_str_mv | AT kravchenkomv porousstructureandadsorptionpropertiesofmagnesiumsilicatessynthesizedbythreeroutes AT kuznetsovals porousstructureandadsorptionpropertiesofmagnesiumsilicatessynthesizedbythreeroutes AT terebilenkoav porousstructureandadsorptionpropertiesofmagnesiumsilicatessynthesizedbythreeroutes AT tsybamm porousstructureandadsorptionpropertiesofmagnesiumsilicatessynthesizedbythreeroutes AT romanovaiv porousstructureandadsorptionpropertiesofmagnesiumsilicatessynthesizedbythreeroutes AT kravchenkomv poruvatastrukturataadsorbcíjnívlastivostísilíkatívmagníûsintezovanihtrʹomametodami AT kuznetsovals poruvatastrukturataadsorbcíjnívlastivostísilíkatívmagníûsintezovanihtrʹomametodami AT terebilenkoav poruvatastrukturataadsorbcíjnívlastivostísilíkatívmagníûsintezovanihtrʹomametodami AT tsybamm poruvatastrukturataadsorbcíjnívlastivostísilíkatívmagníûsintezovanihtrʹomametodami AT romanovaiv poruvatastrukturataadsorbcíjnívlastivostísilíkatívmagníûsintezovanihtrʹomametodami |