Сорбція бензену з водних розчинів аеросилогелем з хімічно закріпленими β-циклодекстриновими групами
Benzene and its derivatives, which belong to highly toxic organic substances, have hydrophobic properties and will probably be removed from water environments by sorbents on the surface of which there are hydrophobic ligands, for example, cyclodextrins. Their molecules have a unique torus structure...
Gespeichert in:
| Datum: | 2024 |
|---|---|
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainisch |
| Veröffentlicht: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2024
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/786 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Surface |
Institution
Surface| _version_ | 1869291993053528064 |
|---|---|
| author | Ляшенко , Д. Ю. |
| author_facet | Ляшенко , Д. Ю. |
| author_institution_txt_mv | [] |
| author_sort | Ляшенко , Д. Ю. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2025-02-04T10:40:31Z |
| description | Benzene and its derivatives, which belong to highly toxic organic substances, have hydrophobic properties and will probably be removed from water environments by sorbents on the surface of which there are hydrophobic ligands, for example, cyclodextrins. Their molecules have a unique torus structure with wide and narrow holes, on which secondary and primary hydroxyl groups are located, respectively, and are characterized by a hydrophobic inner cavity and hydrophilic properties of the torus surface. Due to the hydrophobic cavity, these molecules are able to form inclusion complexes of the "host-guest" type with the help of non-specific interactions (van der Waals forces, hydrogen bonds and hydrophobic interactions) with many organic molecules of the size corresponding to thorium. The purpose of the work is to determine the sorption capacity of the original and modified with aminopropyl and β-cyclodextrin functional groups aerosilogels with respect to benzene from aqueous solutions. The sorption of small concentrations of benzene from aqueous solutions by aerosilogels with silanol, grafted aminopropyl and surface β-cyclodextrin-containing groups was studied by spectrophotometry, depending on the duration of contact and the equilibrium concentration. It has been demonstrated that all β-cyclodextrin groups attached to the surface of the aerosilogel participate in benzene sorption and possibly form surface complexes of the "host-guest" type with benzene molecules. The obtained results were analyzed using kinetic models for pseudo-first and pseudo-second order processes. High kinetic parameters of benzene sorption by aerosilogel grafted with β-cyclodextrin groups were established. It is shown that sorption kinetic processes are well described by a pseudo-first-order equation. Based on the calculations of equilibrium sorption parameters within the framework of the Langmuir and Freundlich models, it was proved that the experimental results of the equilibrium sorption of benzene on β-cyclodextrin-containing aerosilogel are in good agreement with the Langmuir adsorption equation, which proves the decisive contribution of grafted β-cyclodextrin groups to benzene sorption. It has been demonstrated that the introduction of β-cyclodextrin groups into the surface layer of aerosilogel significantly increases its selectivity and will contribute to an increase in affinity for benzene and its derivatives. |
| doi_str_mv | 10.15407/Surface.2024.16.120 |
| first_indexed | 2025-07-22T19:35:44Z |
| format | Article |
| fulltext | |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-786 |
| institution | Surface |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-06-29T01:16:03Z |
| publishDate | 2024 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-7862025-02-04T10:40:31Z Sorption of benzene from aqueous solutions by aerosilogel with chemically fixed β-cyclodextrin groups Сорбція бензену з водних розчинів аеросилогелем з хімічно закріпленими β-циклодекстриновими групами Ляшенко , Д. Ю. aerosilogel -cyclodextrin benzene sorption models for pseudo-first and pseudo-second order processes Langmuir and Freundlich models spectrophotometry аеросилогель -циклодекстрин бензен сорбція моделі Ленгмюра і Фрейндліха псевдо перший та псевдо другий порядок спектрофотометрія Benzene and its derivatives, which belong to highly toxic organic substances, have hydrophobic properties and will probably be removed from water environments by sorbents on the surface of which there are hydrophobic ligands, for example, cyclodextrins. Their molecules have a unique torus structure with wide and narrow holes, on which secondary and primary hydroxyl groups are located, respectively, and are characterized by a hydrophobic inner cavity and hydrophilic properties of the torus surface. Due to the hydrophobic cavity, these molecules are able to form inclusion complexes of the "host-guest" type with the help of non-specific interactions (van der Waals forces, hydrogen bonds and hydrophobic interactions) with many organic molecules of the size corresponding to thorium. The purpose of the work is to determine the sorption capacity of the original and modified with aminopropyl and β-cyclodextrin functional groups aerosilogels with respect to benzene from aqueous solutions. The sorption of small concentrations of benzene from aqueous solutions by aerosilogels with silanol, grafted aminopropyl and surface β-cyclodextrin-containing groups was studied by spectrophotometry, depending on the duration of contact and the equilibrium concentration. It has been demonstrated that all β-cyclodextrin groups attached to the surface of the aerosilogel participate in benzene sorption and possibly form surface complexes of the "host-guest" type with benzene molecules. The obtained results were analyzed using kinetic models for pseudo-first and pseudo-second order processes. High kinetic parameters of benzene sorption by aerosilogel grafted with β-cyclodextrin groups were established. It is shown that sorption kinetic processes are well described by a pseudo-first-order equation. Based on the calculations of equilibrium sorption parameters within the framework of the Langmuir and Freundlich models, it was proved that the experimental results of the equilibrium sorption of benzene on β-cyclodextrin-containing aerosilogel are in good agreement with the Langmuir adsorption equation, which proves the decisive contribution of grafted β-cyclodextrin groups to benzene sorption. It has been demonstrated that the introduction of β-cyclodextrin groups into the surface layer of aerosilogel significantly increases its selectivity and will contribute to an increase in affinity for benzene and its derivatives. Бензен та його похідні, які належать до високотоксичних органічних речовин, мають гідрофобні властивості та, напевно, будуть вилучатись з водних середовищ сорбентами, на поверхні яких присутні гідрофобні ліганди, наприклад, циклодекстринів. Їхні молекули мають унікальну структуру тора з широким і вузьким отворами, на яких розміщені вторинні та первинні гідроксильні групи, відповідно і характеризуються гідрофобною внутрішньою порожниною і гідрофільними властивостями поверхні тора. Завдяки гідрофобній порожнині ці молекули здатні формувати комплекси включення типу “хазяїн – гість” за допомогою неспецифічних взаємодій (ван-дер-ваальсових сил, водневих зв’язків та гідрофобних взаємодій) з багатьма органічними молекулами, що мають відповідний тору розмір. Метою роботи є визначення сорбційної здатності вихідного та модифікованих амінопропільними та β-циклодекстриновими функціональними групами аеросилогелів щодо бензену з водних розчинів. Методом спектрофотометрії вивчено сорбцію малих концентрацій бензену із водних розчинів аеросилогелями з силанольними, прищепленими амінопропільними та поверхневими β-циклодекстринвмісними групами в залежності від тривалості контакту і рівноважної концентрації. Продемонстровано, що всі закріплені на поверхні аеросилогелю β-циклодекстринові групи беруть участь у сорбції бензену і, можливо, утворюють з молекулами бензену поверхневі комплекси типу “хазяїн – гість”. Одержані результати проаналізовано за допомогою кінетичних моделей для процесів псевдопершого та псевдодругого порядку. Встановлено кінетичні параметри сорбції бензену аеросилогелем з прищепленими β-циклодекстриновими групами. Показано, що сорбційні кінетичні процеси добре описуються рівнянням псевдопершого порядку. На підставі розрахунків параметрів рівноважної сорбції в рамках моделей Ленгмюра і Фрейндліха доведено, що експериментальні результати рівноважної сорбції бензену на β-циклодекстринвмісному аеросилогелі добре узгоджуються з рівнянням адсорбції Ленгмюра, що доводить визначальний внесок прищеплених β-циклодекстринових груп в сорбцію бензену. Продемонстровано, що введення β-циклодекстринових груп у поверхневий шар аеросилогелю значно збільшує його селективність та буде сприяти підвищенню спорідненості щодо бензену та його похідних. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2024-11-24 Article Article application/pdf https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/786 10.15407/Surface.2024.16.120 Surface; No. 16(31) (2024): Surface; 120-129 Поверхность; № 16(31) (2024): Поверхня; 120-129 Поверхня; № 16(31) (2024): Поверхня; 120-129 3154-8091 3154-8083 10.15407/Surface.2024.16 uk https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/786/781 Авторське право (c) 2024 Д. Ю. Ляшенко |
| spellingShingle | аеросилогель -циклодекстрин бензен сорбція моделі Ленгмюра і Фрейндліха псевдо перший та псевдо другий порядок спектрофотометрія Ляшенко , Д. Ю. Сорбція бензену з водних розчинів аеросилогелем з хімічно закріпленими β-циклодекстриновими групами |
| title | Сорбція бензену з водних розчинів аеросилогелем з хімічно закріпленими β-циклодекстриновими групами |
| title_alt | Sorption of benzene from aqueous solutions by aerosilogel with chemically fixed β-cyclodextrin groups |
| title_full | Сорбція бензену з водних розчинів аеросилогелем з хімічно закріпленими β-циклодекстриновими групами |
| title_fullStr | Сорбція бензену з водних розчинів аеросилогелем з хімічно закріпленими β-циклодекстриновими групами |
| title_full_unstemmed | Сорбція бензену з водних розчинів аеросилогелем з хімічно закріпленими β-циклодекстриновими групами |
| title_short | Сорбція бензену з водних розчинів аеросилогелем з хімічно закріпленими β-циклодекстриновими групами |
| title_sort | сорбція бензену з водних розчинів аеросилогелем з хімічно закріпленими β-циклодекстриновими групами |
| topic | аеросилогель -циклодекстрин бензен сорбція моделі Ленгмюра і Фрейндліха псевдо перший та псевдо другий порядок спектрофотометрія |
| topic_facet | aerosilogel -cyclodextrin benzene sorption models for pseudo-first and pseudo-second order processes Langmuir and Freundlich models spectrophotometry аеросилогель -циклодекстрин бензен сорбція моделі Ленгмюра і Фрейндліха псевдо перший та псевдо другий порядок спектрофотометрія |
| url | https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/786 |
| work_keys_str_mv | AT lâšenkodû sorptionofbenzenefromaqueoussolutionsbyaerosilogelwithchemicallyfixedbcyclodextringroups AT lâšenkodû sorbcíâbenzenuzvodnihrozčinívaerosilogelemzhímíčnozakríplenimibciklodekstrinovimigrupami |