ПОЛУЧЕНИЕ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ФЕРРИТА КОБАЛЬТА (II) ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ
Аннотация
В работе получены композиционные материалы на основе феррита кобальта (II), который является перспективным объектом исследования в качестве магнитного материала. Так, известно его использование для получения органо/неорганических и неоргано/неорганических композиций. Введение феррита кобальта позволяет придать новые свойства материалам-носителям. В качестве носителя использованы отходы производства фосфорной кислоты – фосфогипс, золошлаковых отходов тепловых электрических станций и стеклобоя – пеностекло, активированный уголь. Поиск способа переработки отходов с получением новых композиционных материалов является актуальной задачей химической технологии. Полученные образцы были изучены при помощи рентгенофазового анализа, электронной микроскопии. В ходе проведенного исследования показана принципиальная возможность использования указанного ряда производственных отходов для синтеза каталитически активных материалов. Фотокаталитические реакции широко применяют в процессах водоподготовки для очистки сточных вод от органических поллютантов. Предложен простой метод получения композиционных материалов состава пеностекло/феррит кобальта (II), фосфогипс/феррит кобальта (II), активированный уголь/феррит кобальта (II). Изучены каталитические свойства синтезированных материалов в процессе окислительной деструкции органического красителя в присутствии пероксида водорода. Установлено, что наиболее высокая активность в заданных условиях наблюдается для композита активированный уголь/феррит кобальта (II): полное удаление органического красителя из водного раствора достигается через 90 мин от начала протекания реакции. Композит на основе фосфогипса проявляет наименее выраженную активность. Полученные результаты могут служить ориентиром для выбора способа получения нетоксичных материалов, перспективных для применения в системах водоподготовки и обеспечения экологической безопасности промышленных предприятий, использующих в производственном процессе органические красители.
Литература
Norov A.M. Research Institute for fertilizers and insectofungicides named after Professor Ya. V. Samoilov – 100 years old. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2019. V. 62. N 9. P. 124-129 (in Russian).
Artamonov A.V., Smirnova D.N., Smirnov N.N., Ilyin A.P. Extraction of rare earth elements from solid waste of phosphoric acid production with subsequent sorption on cation exchange resins. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2017. V. 60. N 10. P. 87-93 (in Russian). DOI: 10.6060/tcct.20176010.5571.
Lokshin E.P., Tareeva O.A., Sedneva T.A., Elizarova I.R. Preparation of phosphoric acid by sorption conversion of Apatite concentrate using sulfocationite in sodium or potassium forms. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2019. V. 63. N 1. P. 78-85 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20206301.5851.
Shabelskaya N.P., Vasilieva E.V., Yakovenko E.A., Podkovyrina Yu.S., Skorynina A.A. Features of synthesis of inorganic luminescent material from phosphogypsum. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2020. V. 63. N 10. P. 46-52 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20206310.6235.
Telesca A., Marroccoli M., Winnefeld F. Synthesis and characterisation of calcium sulfoaluminate cements produced by different chemical gypsums. Adv. Cement Res. 2019. V. 31. N 3. P. 113-123. DOI: 10.1680/jadcr.18.00122.
Yang B.J., Yang M.M., Wang B.N., Fang X.Y., Wan Q. A new route to synthesize calcium carbonate micro-spheres from phosphogypsum. Mater. Res. Express. 2019. V. 6. N 4. P. 045042. DOI: 10.1088/2053-1591/aafadf.
Altiner M., Top S., Kaymakoglu B., Seckin I.Y., Vapur H. Production of precipitated calcium carbonate particles from gypsum waste using venturi tubes as a carbonation zone. J. CO2 Utilization. 2019. V. 29. P. 117-125. DOI: 10.1016/j.jcou.2018.12.004.
Ennaciri Y., Bettach M. Procedure to convert phosphogypsum waste into valuable products. Mater. Manu-fact. Proc. 2018. V. 33. N 16. P. 1727-1733. DOI: 10.1080/10426914.2018.1476763.
Fedotov P.S., Petropavlovskiy I.A., Norov A.M., Malyavin A.S., Ovchinnikova K.N. Obtaining PKS-fertilizers of the 0-20-20-5S brand using various phosphate raw materials. Khim. Prom. Segodnya. 2016. N 2. P. 6-11 (in Russian).
Michalovicz L., Muller M.M.L., Tormena C.A., Dick W.A., Vicensi M., Meert L. Soil chemical attributes, nutrient uptake and yield of notill crops as affected by phosphogypsum doses and parceling in southern Brazil. Arch. Agr. Soil Sci. 2019. V. 65. N 3. P. 385-399. DOI: 10.1080/03650340.2018.1505041.
Nikiforova E.M., Eromasov R.G., Vasileva M.N., Simonova N.S. recycling of flotation waste of molybdenum ores of Sorsky GOK in the production of cellular thermal insulation and design ceramics. Obogashchenie Rud. 2017. N 1(367). P. 40-45 (in Russian). DOI: 10.17580/or.2017.01.08.
Yatsenko E.A., Gol’tsman B.M., Kosarev A.S., Karandashova N.S., Smolii V.A., Yatsenko L.A. Synthesis of foamed glass based on slag and a glycerol poreforming mixture. Glass Phys. Chem. 2018. V. 44. N 2. P. 152-155. DOI: 10.1134/S1087659618020177.
Praxedes F.M., Teixeira J.V.U., da Luz P.T.S., Fernandez O.J.C., Figueira B.A.M., Araujo S.M.S.D. Use of industrial residues for production of cellular glasses of low environmental impact. Mater. Res. Express. 2019. V. 6. P. 065513. DOI: 10.1088/2053-1591/ab0fd7.
da Silva R.C., Kubaski E.T., Tenorio-Neto E.T., Lima-Tenorio M.K., Tebcherani S.M. Foam glass using sodium hydroxide as foaming agent: Study on the reaction mechanism in sodalime glass matrix. J. Non-Crystalline Solids. 2019. V. 511. P. 177-182. DOI: 10.1016/j.jnoncrysol.2019.02.003.
Miryuk O.A. Influence of fillers on the properties of liquidglass compositions. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2019. V. 62. N 12. P. 51-56 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20196212.5915.
Artemyanov A.P., Zemskova L.A. Removal of chlorophenols from solutions by adsorption and oxidation in the presence of modified activated carbon fiber. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2019. V. 62. N 6. P. 138-144 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20196206.5821.
Zaytsev D.S., Tvardovskiy A.V., Shkolin A.V., Fomkin A.A. Adsorption deformation of microporous carbon adsorbent FAS when water and acetone vapors pass through it. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2019. V. 62. N 2. P. 43-47 (in Rus-sian). DOI: 10.6060/ivkkt.20196202.5807.
Yang Z., Li Y., Zhang X., Cui X., He S., Liang H., Ding A. Sludge activated carbon-based CoFe2O4-SAC nano-composites used as heterogeneous catalysts for degrading antibiotic norfloxacin through activating peroxymonosulfate. Chem. Eng. J. 2020. V. 384. N 123319. DOI: 10.1016/j.cej.2019.123319.
Ma Q., Nengzi L.-C., Zhang X., Zhao Z., Cheng X. Enhanced activation of persulfate by AC@CoFe2O4 nanocomposites for effective removal of lomefloxacin. Separat. Purificat. Technol. 2020. V. 223. 115978. DOI: 10.1016/j.seppur.2019.115978.
Zhao Y., Li J., Yin Z., Zhang X., Huang J., Cao L., Wang H. Interface-mediated local conduction at tubular interfaces in BiFeO3–CoFe2O4 nanocomposites. J. Alloys Comp. 2020. V. 823. P. 153699. DOI: 10.1016/j.jallcom.2020.153699.
Qian M., Cheng X., Sun T., Tian J., Isimjan T.T., Shi Z., Yang X. Synergistic catalytic effect of N-doped carbon embedded with CoFe-rich CoFe2O4 clusters as highly efficient catalyst towards oxygen reduction. J. Alloys Comp. 2020. V. 819. P. 153015. DOI: 10.1016/j.jallcom.2019.153015.
Zhu Z., Ma C., Yu K., Lu Z., Liu Z., Yan Y., Tang X., Huo P. Fabrication of CoFe2O4-modified and HNTs-supported g-C3N4 heterojunction photocatalysts for enhancing MBT degradation activity under visible light. J. Mater. Sci. 2020. V. 55. N 10. P. 4358-4371. DOI: 10.1007/s10853-019-04170-8.
Sheoran A., Kaur J., Kaur P., Kumar V., Tikoo K.B., Agarwal J., Bansal S., Singhal S. Graphene based magnetic nanohybrids as promising catalysts for the green synthesis of β-amino alcohol derivatives. J. Molec. Struct. 2020. V. 1204. P. 127522. DOI: 10.1016/j.molstruc.2019.127522.
Bagherzadeh S.B., Kazemeini M., Mahmoodi N.M. A study of the DR23 dye photocatalytic degradation utiliz-ing a magnetic hybrid nanocomposite of MIL-53(Fe)/CoFe2O4: Facile synthesis and kinetic investigations. J. Molec. Liq. 2020. V. 301. P. 112427. DOI: 10.1016/j.molliq.2019.112427.
Savostyanov A.P., Yakovenko R.E., Narochny G.B., Nepomnyashchikh E.V., Mitchenko S.A. Bifunctional Co/SiO2-Fe-ZSM-5-Al2O3 catalysts for the synthesis of motor fractions of hydrocarbons. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2019. V. 62. N 8. P. 139-146 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20196208.5905.
Terekhova E.N., Lavrenov A.V., Krivonos O.I. Influence of chemical treatment on the properties of carbon-mineral materials from sapropel. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2016. V. 59. N 8. P. 90-95 (in Russian). DOI: 10.6060/tcct.20165908.33y.
Yumei Guo, Ren C., Li L. Comparative Study of Cobalt Ferrite and Polyacrylamide Decorated Cobalt Ferrite Microspheres in Structural, Optical, Magnetic, Photoluminescence, and Photocatalytic Properties. Russ. J. Phys. Chem. 2020. V. 94. Р. 2614–2621. DOI: 10.1134/S003602442012033X.
Heidari M.R., Varma R.S., Ahmadian M., Pourkhosravani M., Asadzadeh S.N., Karimi P., Khatami M. Photo-Fenton like catalyst system: activated carbon/CoFe2O4 nanocomposite for reactive dye removal from textile waste water. Appl. Sci. 2019. V. 9. N 5. P. 963. DOI: 10.3390/app9050963.
Sun M.J., Han X.L., Chen S.G. Synthesis and photocatalytic activity of nano-cobalt ferrite catalyst for the photo-degradation various dyes under simulated sunlight irradiation. Mater. Sci. Semicond. Proc. 2019. V. 91. P. 367-376. DOI: 10.1016/j.mssp.2018.12.005.
dos Santos J.M.N., Pereira C.R., Pinto L.A.A., Frantz T., Lima E.C., Foletto E.L., Dotto G.L. Synthesis of a novel CoFe2O4/chitosan magnetic composite for fast adsorption of indigotine blue dye. Carbohydrate Polymers. 2019. V. 217. P. 6-14. DOI: 10.1016/j.carbpol.2019.04.054.
Olusegun S.J., Freitas E.T.F., Lara L.R.S., Stumpf H.O., Mohallem N.D. Effect of drying process and calcination on the structural and magnetic properties of cobalt ferrite. Ceramics Internat. 2019. V. 45. N 7. P. 8734-8743. DOI: 10.1016/j.ceramint.2019.01.197.
Fan Y., Zhou Z., Feng Y., Zhou Y., Wen L., Shih K. Degradation mechanisms of ofloxacin and cefazolin using peroxymonosulfate activated by reduced graphene oxide-CoFe2O4 composites. Chem. Eng. J. 2020. V. 383. P. 123056. DOI: 10.1016/j.cej.2019.123056.
Bigham A., Aghajanian A.H., Saudi A., Rafienia M. Hierarchical porous Mg2SiO4-CoFe2O4 nanomagnetic scaffold for bone cancer therapy and regeneration: Sur-face modification and in vitro studies. Mat. Scien. Eng. C. 2020. V. 109. P. 110579. DOI: 10.1016/j.msec.2019.110579.
Kuznetsov V., Efremova E., Filatova E., Pirogov A. Electrochemical treatment of waste water containing azobenzene. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2016. V. 59. N 12. P. 118-126 (in Russian). DOI: 10.6060/tcct.20165912.5422.
Smoliy V.A., Kosarev A.S., Yatsenko E.A., Goltsman B.M. Physical and chemical features of obtaining cellular glass materials based on cullet and ash-slag waste of heat power industry. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Sev.-Kavk. Region. Techn. Nauki. 2018. N 3 (199). P. 112-118 (in Russian). DOI: 10.17213/0321-2653-2018-3-112-118.
Shabel’skaya N.P. Synthesis and properties of binary spinels in a NiO–CuO–Fe2O3–Cr2O3 system. Glass Phys. Chem. 2017. V. 43. N 3. P. 240-245. DOI: 10.1134/S1087659617030129.
