Дослідження структури та сорбційних властивостей монтморилоніту модифікованого гексадецилтриметиламоній бромідом

Автор(и)

  • Nataliya Zhdanyuk Національний технічний університет України, «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056, Україна https://orcid.org/0000-0003-3771-5045
  • Olga Chudinovych Інститут проблем матеріалознавства ім. І. М. Францевича Національної академії наук України, вул. Кржижановського, 3, м. Київ, Україна, 03142, Україна https://orcid.org/0000-0003-3526-309X

DOI:

https://doi.org/10.15587/2312-8372.2019.187270

Ключові слова:

монтморилоніт, органомонтморилоніт, рентгенофазовий аналіз, термічний аналіз, сорбція, хром (VI)

Анотація

Об'єктом дослідження є природний шаруватий силікат – монтморилоніт Черкаського родовища (Україна) із загальною формулою (Ca,Na)(А1,Mg,Fe)2(OH)2[(Si,А1)4О10]×nH2O. Хімічний склад мінералу: SiO2 – 51,9 %, Аl2O3 – 17,10 %, Fe2O3 – 7,92 %, MgO – 1,18 %, Na2O, K2O і СаО до 2 % і Н2O – 8,78 %. Монтморилоніт характеризується значною дисперсністю часточок та наявністю великої кількості сорбційних центрів на його поверхні, що здатні до катіонного обміну. Одним з найбільш проблемних місць є те, що монтморилоніт практично не здатен до видалення забруднювачів, що присутні у водах у вигляді аніонів. З метою отримання сорбентів, здатних вилучати аніони важких металів, було проведено модифікування поверхні монтморилоніту катіонною поверхнево-активною речовиною гексадецилтріметіламмоній бромідом.

В ході дослідження для вивчення структури вихідного монтморилоніту і його органомодифікованих форм використовувалися рентгенофазовий аналіз, скануюча електронна мікроскопія, інфрачервона спектроскопія, термічний аналіз. Для вивчення сорбційних властивостей композитів використано спектрофотоколориметричний метод.

У роботі підтверджено, що молекули гексадецилтріметіламмоній броміду сорбуються не тільки на зовнішній поверхні частинок, а й мігрують між алюмосилікатними пакетами шаруватої структури монтморилоніту. Сорбційні дослідження підтвердили, що застосування органомодифікованих форм монтморилоніту дозволило підвищити ступінь вилучення іонів хрому (VI) з 32 % до 96 %. Отримані сорбенти дозволяють очистити забруднену воду з концентрацією хрому (VI) рівній 1 мг/дм3 до значень гранично допустимих концентрацій. Це пов'язано з тим, що органомодифікування поверхні монтморилоніту має ряд особливостей та дозволяє змінити структуру вихідного мінералу, а також перезарядити поверхню глини від негативної до позитивної. Завдяки цьому забезпечується можливість використання органоглин для видалення неорганічних токсикантів, що знаходяться у аніонних формах. У порівнянні з аналогічними відомими, отримані композити забезпечують видалення навіть слідових кількостей аніонів важких металів з водних середовищ.

Біографії авторів

Nataliya Zhdanyuk, Національний технічний університет України, «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056

Кандидат технічних наук, асистент

Кафедра хімічної технології кераміки та скла

Olga Chudinovych, Інститут проблем матеріалознавства ім. І. М. Францевича Національної академії наук України, вул. Кржижановського, 3, м. Київ, Україна, 03142

Кандидат хімічних наук, науковий співробітник

Відділ функціональної кераміки на основі рідкісних земель

Посилання

  1. Holembiovskyi, A. O., Kovalchuk, I. A., Kornilovych, B. Yu., Zhdaniuk, N. V. (2011). Vyluchennia spoluk U(VI) z vod iz vykorystanniam orhanohlyny. Naukovi visti NTUU «KPI», 6, 154–158.
  2. Tarasevich, Iu. I., Ovcharenko, F. D. (1975). Adsorbciia na glinistykh mineralakh. Kyiv: Naukova dumka, 351.
  3. Zhdanyuk, N. (2016). Research of chromium (VI) ion adsorption by montmorillonite modified by cationic surfactants. Technology Audit and Production Reserves, 5 (3 (31)), 11–15. doi: http://doi.org/10.15587/2312-8372.2016.81015
  4. Zhdaniuk, N. V. (2017). Kharakterystyka orhanofilizovanoho palyhorskita ta yoho sporidnenist do khromativ. Visnyk NTU «KhPI». Seriia: Mekhaniko-tekhnolohichni systemy ta kompleksy, 19 (1241), 11–16.
  5. Prus, V., Zhdanyuk, N. (2016). Investigation of removal of hexavalent chromium and divalent cobalt from aqueous solutions by organo-montmorillonite supported iron nanoparticles. EUREKA: Physics and Engineering, 5, 81–88. doi: http://doi.org/10.21303/2461-4262.2016.00163
  6. Brindley, G. W., Brown, G. (1980). Crystal structure of clay minerals and their X-ray identification. London: Miner. Soc., 518. doi: http://doi.org/10.1180/mono-5
  7. Frank-Kamenskii, V. A. (Ed.) (1983). Rentgenografiia osnovnykh tipov porodoobrazuiuschikh mineralov (sloistye i karkasnye silikaty). Leningrad: Nedra, 359.
  8. Bergaya, F., Theng, B. K. G., Lagaly, G. (2006). Developments in clay science. V. 1. Handbook of clay science. Amsterdam: Elsevier, 1224.
  9. Jiang, N., Li, P., Wang, Y., Wang, J., Yan, H., Thomas, R. K. (2005). Aggregation behavior of hexadecyltrimethylammonium surfactants with various counterions in aqueous solution. Journal of Colloid and Interface Science, 286 (2), 755–760. doi: http://doi.org/10.1016/j.jcis.2005.01.064
  10. Hu, Z., He, G., Liu, Y., Dong, C., Wu, X., Zhao, W. (2013). Effects of surfactant concentration on alkyl chain arrangements in dry and swollen organic montmorillonite. Applied Clay Science, 75-76, 134–140. doi: http://doi.org/10.1016/j.clay.2013.03.004
  11. Dixon, J. B., Weed, S. B. (1989). Minerals in soil environments. Wiscontsin: Soil Science Society of America, 1244.
  12. Ivanova, V. P., Kasatov, B. K., Krasavina, T. N., Rozinova, E. L. (1974). Termicheskii analiz mineralov i gornykh porod. Leningrad: Nedra, 399.
  13. Yariv, S., Cross, H. (2001). Organo-Clay Complexes and Interactions. New York: CRC Press, 680.
  14. SANPin 4630-88. Sanitarnye pravila i normy okhrany poverkhnostnykh vod ot zagriazneniia (1988). Moscow: Izd. Minzdrava SSSR, 67.

##submission.downloads##

Опубліковано

2019-11-21

Як цитувати

Zhdanyuk, N., & Chudinovych, O. (2019). Дослідження структури та сорбційних властивостей монтморилоніту модифікованого гексадецилтриметиламоній бромідом. Technology Audit and Production Reserves, 6(3(50), 19–23. https://doi.org/10.15587/2312-8372.2019.187270

Номер

Том 6 № 3(50) (2019): Хімічна інженерія

Розділ

Звіт про науково-дослідні роботи

Ліцензія

Авторське право (c) 2019 Nataliya Zhdanyuk, Olga Chudinovych, Olga Chudinovych

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.