АДСОРБЦИЯ 2-ХЛОР-4-НИТРОАНИЛИНА НА АКТИВНОМ УГЛЕ ИЗ РАСТВОРОВ 2-ПРОПАНОЛА
Аннотация
Изучение закономерностей адсорбции нитросоединений из водных и органических растворителей на поверхности гетерогенных катализаторов позволяет раскрывать особенности интимного механизма их каталитического гидрирования и влияния растворителя на процесс гидрогенизации. В настоящей работе изучена адсорбция 2-хлор-4-нитроанилина на активном угле марки АР-Д из растворов 2-пропанола при температурах 293 и 313 К. Получены изотермы адсорбции, двумерные диаграммы состояния поверхностных слоев и рассчитаны изостерические теплоты процесса. Установлено, что ни модель Лэнгмюра, ни модель БЭТ изотермы адсорбции 2-хлор-4-нитроанилина во всем интервале концентраций корректно не описывают. Наиболее высокую степень линеаризации обнаружило уравнение теории объемного заполнения для мезопористых адсорбентов. Величины теплот являются экзотермическими, и с ростом адсорбции их численные значения по абсолютной величине уменьшаются. Полученные зависимости теплот от количества адсорбированного вещества имеют вид, характерный для адсорбентов с энергетически неоднородной поверхностью. По абсолютной величине теплоты имеют невысокие значения, что позволяет отнести изученный процесс к физической адсорбции. На двумерных диаграммах состояния поверхностных слоев зафиксировано наличие изломов, свидетельствующих об изменениях состояния поверхностных слоев с ростом степени заполнения поверхности угля адсорбатом. Адсорбция 2-хлор-4-нитроанилина на активном угле сопровождается частичной десольватацией компонентов адсорбционного раствора, что, в свою очередь, будет определять знак теплового эффекта и численные значения теплот адсорбции. Кроме того, изменение состояния поверхностного слоя в ходе процесса протекает с "концентрированием" адсорбционного раствора в объеме пор адсорбента.
Литература
Liu S.J. Cooperative adsorption on solid surfaces. J. Coll. Int. Sci. 2015. V. 450. P. 224-238. DOI: 10.1016/j.jcis.2015.03.013.
Georgi A., Kopinke F.D. Interaction of adsorption and catalytic reactions in water decontamination processes: Part I. Oxidation of organic contaminants with hydrogen peroxide catalyzed by activated carbon. Applied Cat. B: Env. 2005. V. 58. N 1-2. P. 9-18. DOI: 10.1016/j.apcatb.2004.11.014.
Ali I., Gupta V.K. Advances in water treatment by adsorption technology. Nat. Protocols. 2006. V. 1. N 6. P. 2661–2667. DOI: 10.1038/nprot.2006.370.
Bhasin S.K. Pharmaceutical Physical Chemistry: Theory and Practices. Delhi: Pearson Education India. 2012. 575p.
Králik M. Adsorption, chemisorption, and catalysis. Chem. Papers. 2014. V. 68. N 12. DOI: 10.2478/s11696-014-0624-9.
Volokhina A.V., Kiya-Oglu V.N., Lukasheva N.V., Sokira A.N., Pedchenko N.V., Poleeva I.V. Synthesis of new aramid fiber. Polymer Sci. Ser. A. 2010. V. 52. N 11. P. 1239-1243. DOI: 10.1134/S0965545X10110192.
Hunger K. Azo Dyes. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. 2005. DOI: 10.1002/14356007.a03 213.pub2.
Patel K.C., Asundaria S.T., Patel P.R. Novel copolyamides based on s-triazine derivatives. Int. J. Pol. Mater. 2010. V. 59. N 2. P. 118-133. DOI: 10.1080/00914030903192526.
Slaughter R.J., Mason R.W., Beasley D.M.G., Vale J.A., Schep L.J. Isopropanol poisoning. J. Clin. Toxicology. 2014. V. 52. N 5. P. 470-478. DOI: 10.3109/15563650.2014.914527.
Efremov E.V., Filippov D.V., Barbov A.V. Physicochemical properties of palladium adsorbents as catalysts in liquid-phase hydrogenation. Prot. Met. Phys. Chem. Surf. 2016. V. 52. N 3. P. 425–430. DOI: 10.1134/S2070205116030072.
Parfitt G.D., Rochester C.H. Adsorption from Solution at the Solid/Liquid Interface. University of Michigan. Academic Press. 1983. 416 p.
Rusanov A.I. A theory of the equation of state of a mono-layer of one substance. Rus. J. Phys. Chem. A. 2004. V. 78. N 8. P. 1179-1186.
Adamson A.W., Gast A.P. Physical chemistry of surfaces. 6th ed. N.Y. e.a.: A Wiley-Interscience Publication. 1997. 784 p.
Dunne J.A., Rao M., Sircar, S., Gorte R.J., Myers A.L. Calorimetric Heats of Adsorption and Adsorption Isotherms. 2. O2, N2, Ar, CO2, CH4, C2H6, and SF6 on NaX, H-ZSM-5, and Na-ZSM-5 Zeolites. Langmuir. 1996. V. 12. N 24. P. 5896–5904. DOI: 10.1021/la960496r.
Ramirez D., Qi Sh., Rood M.J., Hay J.K. Equilibrium and Heat of Adsorption for Organic Vapors and Activated Carbons. Environ. Sci. Technol. 2005. V. 39. N 15. P. 5864-5871. DOI: 10.1021/es048144r.
Tian Y., Wu J. Differential Heat of Adsorption and Isosteres. Langmuir. 2017. V. 33. N 4. P. 996-1003. DOI: 10.1021/acs.langmuir.7b00004.
Jun C., Benxian Sh. The Influence of Solvents on the Liquid-phase Adsorption Rate of n-Hexane in 5A Molecular Sieves. Ads. Sci. Techn. 2009. V. 27. N. 8. P. 777-784. DOI: 10.1260/0263-6174.27.8.777.
Dyson P.J., Jessop P.G. Solvent effects in catalysis: rational improvements of catalysts via manipulation of solvent interactions. Cat. Sci. Techn. 2016. V. 6. N 10. P. 3302–3316. DOI: 10.1039/c5cy02197a.
Kumagai S., Ishizawa H., Toida Y. Influence of solvent type on dibenzothiophene adsorption onto activated carbon fiber and granular coconut-shell activated carbon. Fuel. 2010. V. 89. N 2. P. 365–371. DOI: 10.1016/j.fuel.2009.08.013.
Azhigaliev K.G., Lefedova O.V., Ulitin M.V. Effect of the composition of aqueous solutions of 2-propanol on the kinet-ics of the liquid-phase hydrogenation of 4-nitroaniline. Russ. J. of Phys. Chem. A. 2005. V. 79. N 11. P. 1761-1765 (In Russian).
