Іммобілізовані на кремнеземних матрицях полііонени: синтез і властивості - Автореферат

Іммобілізація на поверхні кремнеземів різноманітних лігандів та важливих аналітичних реагентів дала також суттєвий поштовх розробці гібридних (комбінованих з сорбційним передконцентруванням) та тест-методів аналізу. Найбільшого поширення набуло застосування хімічно модифікованих кремнеземів для концентрування мікрокількостей іонів з водних розчинів. Кремнезем, як відомо, є слабким катіонообмінником, а адсорбція аніонів на його поверхні з водних розчинів відбувається в незначній мірі, або практично відсутня. В цьому відношенні, з метою створення високоємних адсорбентів із задовільною кінетикою адсорбції аніонів, значний інтерес викликає застосування для модифікації поверхні кремнезему водорозчинних катіонних поліелектролітів і особливо іоненів, що містять четвертинний атом азоту в основному ланцюзі. Встановлено, що розроблені методи іммобілізації іоненів надають поверхні кремнеземів виражені аніонообмінні властивості, а синтезовані адсорбенти мають достатньо високу сорбційну ємність і виявляють прийнятну кінетику вилучення аніонів із водних розчинів.На поверхні силікагелю досліджено адсорбцію з водних розчинів 1,4-MEPH полііонену, що має таку будову (n?6): Ізотерма адсорбції полііонену на силікагелі має типовий ленгмюрівський вигляд, що свідчать про достатньо високу спорідненість полімеру до кремнеземної матриці, а досягнута максимальна адсорбційна ємність становить 100 мг/г. Вперше здійснено онієву полімеризацію в поверхневому шарі кремнеземів за участю дигалогеніду (1,4-диметил-2,5-(бісхлорметил)бензолу) і діаміну (1,4-диметилпіперазину) (in situ іммобілізація) за схемою: Формування полімеру, що містить позитивно заряджені атоми азоту, в присутності високодисперсних частинок кремнезему, які у водному розчині мають негативний заряд, може сприяти більш компактному розміщенню полііонену на поверхні кремнезему за рахунок електростатичної взаємодії. При цьому в поверхневому шарі модифікованого кремнезему утворюються поверхневі хімічні сполуки, що мають таку будову: В ІЧ-спектрах, як кремнеземів, одержаних в результаті in situ полімеризації іонену, так і в зразках з прищепленими четвертинними амонієвими групами, окрім смуг поглинання органічних груп, в області 1420 см-1 ідентифіковано смугу поглинання, обумовленою наявністю-СН2-N груп. В результаті досліджень було виявлено, що силікагель з in situ іммобілізованим та кремнезем з прищепленими четвертинними аммонієвими групами кількісно адсорбують вольфрамат-іони у кислому середовищі при РН 4,01 (за даних умов у розчині аніони вольфраму існуть у вигляді додекавольфраматів [H2W12O40]6-). Порівнюючи ізотерми адсорбції молібдену і хрому на вихідному силікагелі, кремнеземі з адсорбованим полііоненом і адсорбенті з in situ іммобілізованим полііоненом (криві 3), а також порівнюючи ізотерми вольфраму і ванадію на вихідному кремнеземі, амінокремнеземі та на кремнеземі, що містить прищеплені четвертинні амонієві групи, видно, що модифіковані адсорбенти характеризуються вираженою специфічністю по відношенню до досліджених аніонів.Методами адсорбції полімеру, in situ онієвої полімеризації органічного дигалогеніду із заміщеним діаміном в поверхневому шарі кремнеземів та здійсненням послідовної реакції Меншуткіна на поверхні модифікованого силікагелю вперше одержано кремнеземні адсорбенти з іммобілізованими іоненами. Показано, що одержані кремнеземи з іммобілізованими іоненами мають достатньо високу сорбційну ємність, характеризуються задовільною кінетикою вилучення аніонів із розбавлених водних розчинів (всі досліджені аніони практично повністю вилучаются протягом 10 хв.) і, таким чином, поєднують позитивні властивості полімерних та кремнеземних адсорбентів.

Основний зміст роботи

1. Методами адсорбції полімеру, in situ онієвої полімеризації органічного дигалогеніду із заміщеним діаміном в поверхневому шарі кремнеземів та здійсненням послідовної реакції Меншуткіна на поверхні модифікованого силікагелю вперше одержано кремнеземні адсорбенти з іммобілізованими іоненами.

2. Встановлено, що розроблені адсорбційні та хімічні методи іммобілізації іоненів надають поверхні кремнеземів виражені аніонообмінні властивості, які обумовлені введенням до модифікуючого шару четвертинних амонієвих груп.

3. Показано, що одержані кремнеземи з іммобілізованими іоненами мають достатньо високу сорбційну ємність, характеризуються задовільною кінетикою вилучення аніонів із розбавлених водних розчинів (всі досліджені аніони практично повністю вилучаются протягом 10 хв.) і, таким чином, поєднують позитивні властивості полімерних та кремнеземних адсорбентів.

4. Виявлено, що одержані модифіковані кремнеземи кількісно вилучають більшість аніонів у кислому середовищі. Кількісна адсорбція арсенат- і фосфат-іонів спостерігається при РН 1,00, молібдат-іони практично повністю вилучаються при РН=1,68, аніони W(VI) і Cr(VI) краще адсорбуються при РН=2-4, оскільки знаходяться в розчині у вигляді полівольфрамат- і поліхромат-іонів.

5. Розроблено методику сорбційно-фотометричного виявлення присутності мікрокількостей Мо(VI), W(VI) та As(V) з бромпірогалоловим червоним після концентрування аніонів на поверхні силікагелю з in situ іммобілізованим полііоненом.

6. Показано можливість сорбційно-рентгенфлуорисцентного аналізу мікрокількостей Мо(VI), W(VI) та Au(III) з попереднім вилученням і концентруванням на поверхні силікагелю із закріпленим полііоненом.

1. Сорбційне концентрування Мо-, Cr-, та W-вмісних аніонів на силікагелі із іммобілізованим полііоненом / Л.М. Чорна, Е.С. Яновська, В.В. Янишпольський, В.А. Тьортих // Наукові записки НАУКМА, сер. хім. науки і техн. - 2006. - Т.55. - С.75-78.

Здобувачем досліджено адсорбцію полііонену (1,4-MEPH ) із водних розчинів на силікагелі. Встановлено, що модифікований кремнезем виявляє задовільні властивості щодо твердофазної екстракції металовмісних аніонів, зокрема MOO42-, WO42- та Cr2O72-.

2. Силикагель с иммобилизованным полиионеном в адсорбции Mo(VI), Cr(VI), W(VI) и V(V)-содержащих анионов / Л.Н. Полищук, Э.С. Яновская, В.В. Янишпольский, В.А. Тертых, К.М. Сухой, М.В. Бурмистр // Журн. прикл. химии / - 2007. - Т.80, №9. - С.1558-1561.

Здобувачем показано можливість застосування кремнезему з іммобілізованним полііоненом для сорбційного концентрування металовмісних аніонів із водних розчинів та досліджено ізотерми адсорбції на вихідному і модифікованому кремнеземі.

3. Силікагель з іммобілізованим полііоненом у визначенні аніонних комплексів Au(III) / Л.М. Поліщук, Е.С. Яновська, В.В. Янишпольський, В.А. Тьортих, К.М. Сухий, М.В. Бурмістр // Доповіді НАН України. - 2007. - №11. - С.143-146.

Здобувачем досліджено методами атомно-абсорбційного та рентгенфлуоресцентного аналізів адсорбційні властивості силікагелів з адсорбованим та in situ іммобілізованим полііоненом щодо іонів [AUCL4]-. Розроблено методику кількісного сорбційно-рентгенфлуоресцентного визначення аніонної форми Au(III) безпосередньо в фазі адсорбенту. Методом електронної спектроскопії дифузного відбиття досліджено стан ауруму на поверхні адсорбенту.

4. Adsorption properties of functional silicas towards some toxic metal ions in water solutions / V. Tertykh, L. Polishchuk, V. Yanishpolskii, E. Yanovska, A. Dadashev, V. Karmanov and O. Kichkiruk // In book: Recent Advances in Adsorption Processes for Environmental Protection and Security, J.P. Mota and S. Lyubchik (Eds.), NATO Science for Peace and Security Series - C: Environmental Security, Springer: Dordrecht. - 2008. - P.119-132.

Здобувачем досліджено процеси передконцентрування металовмісних аніонів на силікагелі з адсорбованим (1,4-MEPH) полііоненом.