Сорбція органічних речовин аніонного типу на природних і модифікованих сорбентах - Автореферат

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ ІНСТИТУТ КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ ТА ХІМІЇ ВОДИ ІМ. А.В.Робота виконана у відділі адсорбції на мінеральних сорбентах Інституту колоїдної хімії та хімії води ім. Науковий керівник: член-кореспондент НАН України, доктор хімічних наук, професор Тарасевич Юрій Іванович, Інститут колоїдної хімії та хімії води ім. Офіційні опоненти: доктор хімічних наук, професор Третиник Вікентій Юрійович, Інститут колоїдної хімії та хімії води ім. Захист відбудеться ”20” червня 2006р. о14.00годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.183.01 в Інституті колоїдної хімії та хімії води ім.Такі дослідження в сполученні з вимірами заряду на поверхні частинок, умов проведення експерименту дозволяють підійти до розуміння механізму взаємодії адсорбент - адсорбовані органічні молекули. Для поглиблення уявлень про механізми взаємодії адсорбат - адсорбент у дослідницькій практиці знайшли широке застосування методи оптичної електронної й коливальної спектроскопії. Спільні адсорбційні й спектральні дані є важливими для розуміння процесів, що відбуваються на границі розділу тверде тіло - розчин, а також для наступного визначення технологічних процесів виділення і концентрування тих або інших органічних речовин на твердих поверхнях. Таким чином, дослідження закономірностей сорбції цих речовин на різних сорбентах, крім наукового інтересу, мають велике технологічне значення, тому що дозволяють підійти до вибору оптимального, недорогого й доступного адсорбенту. Вивчення структурно-сорбційних характеристик природного пористого вугілля, природного, окисленого й терморозщепленого графіту проводили обємним методом за низькотемпературною адсорбцією азоту і мікро ваговим методом за адсорбцією-десорбцією парів н-гексану та води на вакуумній адсорбційній установці із кварцовими пружинними терезами Мак-Бена-Бакра; реакційно здатні групи кислотного й основного характеру на поверхні досліджуваних матеріалів визначали кількісно за методом зворотного кондуктометричного титрування; тип та силу кислотно-основних центрів на поверхні досліджуваних матеріалів визначали потенціометричним титруванням за методом окремих наважок; електрокінетичний потенціал часток природного та модифікованого каолініту визначали методами електроосмосу та мікро електрофорезу; кількість іонів алюмінія, що входять до складу одного полікатіона [Al13O4(OH)28(H2O)8]3 визначали за даними атомно-абсорбційної спектроскопії; вивчення взаємодії органічних речовин з поверхнею досліджуваних сорбентів проводили за методами адсорбції із розчинів, ІЧ-спектроскопії, спектроскопії дифузного відбивання у видимій області.Отримано ізотерми низькотемпературної адсорбції-десорбції парів азоту, н-гексану та води на природному пористому вугіллі (молоде вугілля, попередник бурого вугілля), природному, окисленому та терморозщепленому графіті (ТРГ). Нами експериментально встановлено, що гранична величина адсорбції води на мезопористому вугіллі перевищує граничну величину адсорбції н-гексану приблизно в 3 рази, що свідчить на користь досить значної кількості гідрофільних центрів на поверхні сорбенту. Для природного вугілля гістерезисна петля на ізотермах адсорбції н-гексану і води значно ширша, ніж для інших сорбентів, і протягається аж до P/Ps > 0. 1) і даними адсорбції води (при стехіометрії вода : активний центр = 1:1), дає такі значення концентрацій: для вугілля природного 2,8?1019 м-2, для графіту природного 1,6?1019 м-2 і для ТРГ - 0,64?1019 м-2. За даними отриманими методом кондуктометричного титрування розраховано концентрації активних центрів на поверхні вуглецевих сорбентів з одночасним визначенням методом адсорбції із розчинів максимальної сорбційної ємності цих сорбентів за сульфонолом.Досліджено закономірності адсорбції органічних речовин аніонного типу на поверхні цих вуглецевих сорбентів. Показано, що серед них максимальну сорбційну ємність відносно органічних речовин аніонного типу (сульфонол і барвник прямий червоний) має терморозщеплений графіт із питомою поверхнею S = 24 м2/г. Порівняльний аналіз концентрацій адсорбованих молекул органічних речовин на одиниці поверхні досліджуваних вуглецевих матеріалів із відповідною концентрацією активних центрів дав змогу зробити висновок про переважно ван-дер-ваальсовий характер взаємодії органічних речовин аніонного типу з поверхнею вуглецевих сорбентів. Досліджено процеси сорбції органічних речовин на поверхні природного і модифікованого поліоксикатіонами алюмінію каолініту. На підставі сорбційних даних і результатів вивчення оптичних електронних спектрів у видимій області обговорено механізми взаємодії катіонних і аніонних барвників з поверхнею цього мінералу.