СРАВНЕНИЕ СОРБЦИОННЫХ СВОЙСТВ КРЕМНИЙОКСИУГЛЕРОДНЫХ АДСОРБЕНТОВ, СИНТЕЗИРОВАННЫХ РАЗЛИЧНЫМИ СПОСОБАМИ
Аннотация
Кремнийоксиуглеродный адсорбент синтезирован методом механохимической активации активированного угля БАУ и по золь-гель технологии осаждением метасиликата натрия и тетраэтоксисилана на поверхности угля с последующей сушкой и прокаливанием образцов для удаления растворителя. Для исследования морфологии частиц адсорбента применен метод сканирующей электронной микроскопии, по данным которой судили о характере взаимодействия активированного угля с метасиликатом натрия и тетраэтоксисиланом. Механохимически модифицированный активированный уголь представляет собой тонкоизмельченный порошок: видны как крупные кристаллоподобные частицы, так и мелкие бесформенные. При совместной механической обработке активированного угля и белой сажи отмечаются агломераты аморфной белой сажи, которые наслаиваются на частицы активированного угля. Адсорбент, полученный золь-гель методом, имеет крупные кластеры аморфного диоксида кремния, покрывающие частицы угля, почти полностью «скрывая» их. Результаты исследований кремнийоксиуглеродных адсорбентов методом инфракрасной спектроскопии указывают на появление полос поглощения, характерных для колебаний связей Si-O-С. Для золь-гель метода полосы поглощения носят более размытый характер. С использованием полученного композита в качестве адсорбента были проведены исследования эффективности извлечения тиазинового красителя метиленового голубого из водных растворов и дефторирования экстракционной фосфорной кислоты. Для математического описания адсорбционного процесса были применены традиционные модели кинетики адсорбции (псевдопервого и псевдовторого порядков). Установлено, что наличие кремнийсодержащих соединений снижает температуру дефторирования за счет увеличения доли SiF4 в газообразных продуктах. Это позволяет повысить производительность и сократить энергетические затраты на дефторирование.
Для цитирования:
Смирнова Д.Н., Гришин И.С., Смирнов Н.Н. Сравнение сорбционных свойств кремнийоксиуглеродных адсорбентов, синтезированных различными способами. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2022. Т. 65. Вып. 12. С. 44-52. DOI: 10.6060/ivkkt.20226512.6694.
Литература
Beglov, B.M., Zhekeyev M.K. Prospects for the development of phosphorus, fertilizers and salts for various purposes based on extractive phosphoric acid. Khim. Prom. 2002. N 4. P. 1-3 (in Russian).
Vasant G., Krishnamurthy V.N. The fertilizer encyclopedia. John Wiley & Sons, Inc. 2009. 861 p. DOI: 10.1002/9780470431771.
Kochetkov S.P., Bryl S.V., Smirnov N.N., Rukhlina N.I., Rukhlin G.V. Conditioning methods of technogenic raw materials used to obtain binders. Ekol. Stroit. 2017. N 2. P. 16-24 (in Russian).
Pozin M.E. Technology of mineral fertilizers. L.: Khimiya. 1983. 336 p. (in Russian).
Evenchik S.D., Brodsky A.A. Technology of phosphate and complex fertilizers. M.: Kimiya. 1987. 464 p. (in Russian).
Kinle H., Bader E. Active coals and their industrial application. L.: Khimiya. 1984. 216 p. (in Russian).
Smirnova D.N., Ilyin A.P., Smirnov N.N. Mechano-chemical synthesis of silicon oxycarbon adsorbents for purification of extractive phosphoric acid. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2014. V. 57. N 2. P. 81-86 (in Russian).
Turner C.W. Sol-gel process – principles and applications. Amer. Ceram. Soc. Bull. 1991. V. 70. N 9. P. 1487-1490.
Sakka S. Glasses from metal alcoholatess. Amer. Ceram. Soc. Bull. 1985. V. 64. P. 1463-1466. DOI: 10.35688/2413-8452-2017-02-003.
Popovich N.V. Low-temperature synthesis of amorphous and glass-ceramic silicate materials. Steklo Keram. 1993. N 9. P. 11-14 (in Russian). DOI: 10.1007/BF00683582.
Sergeev G.B. Nanochemistry. M.: Izd-vo MGU. 2007. 336 p. (in Russian).
Gusev A.I. Nanomaterials, nanostructures, nanotechnologies. M.: Fizmatlit. 2007. 416 p. (in Russian).
Brinker C. J., Scherer G.W. Sol-Gel Science: The Physics and Chemistry of Sol-Gel Processing. Academic Press. 1990. P. 908.
Mashkoor F., Nasar A. Magsorbents: Potential candidates in wastewater treatment technology – A review on the removal of methylene blue dye. J. Magn. Magn. Ma-ter. 2020. V. 500. P. 166408. DOI: 10.1016/j.jmmm.2020.166408.
Rafatullah M., Sulaiman O., Hashim R., Ahmad A. Adsorption of methylene blue on low-cost adsorbents: a review. J. Hazard. Mater. 2010. V. 177. N 1-3. P. 70. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2009.12.047.
Kausar A., Iqbal M., Javed A. Dyes adsorption using clay and modified clay: a review. J. Molec. Liq. 2018. V. 256. P. 395. DOI: 10.1016/j.molliq.2018.02.034.
Albadarin A.B., Mo J., Glocheux Y. Preliminary investigation of mixed adsorbents for the removal of copper and methylene blue from aqueous solutions. Chem. Eng. J. 2014. V. 255. P. 525. DOI: 10.1016/j.cej.2014.06.029.
Smith A. Applied IR spectroscopy. M.: Mir. 1982. 328 p. (in Russian).
Nakamoto K. Infrared spectra of inorganic and coordination compounds. M.: Khimiya. 1966. 401 p. (in Russian).
Plyasova L.M. Introduction to X-ray diffraction of catalysts. Institution of the RAS. IK SB RAS. 2001. 65 p. (in Russian).
WWW-MINKRIST. Crystallographic and crystallochemical database of minerals and their structural analogues. - Institute of Experimental Mineralogy of the Russian Academy of Sciences, 1997. Last updated: September 26, 2022.
Chen J., Stecki A.J., Loboda M.J. Proceeding of the International Conference on Silicon Carbide and Related Materials. Res. Triangle Park. 1999. V. 1. P. 273-276.
Nabil M., Mahmoud K.R., El-Shaer A., Nayber H.A. Preparation of crystalline silica (quartz, cristobalite, and tridymite) and amorphous silica powder (one step). J. Phys. Chem. Solids. 2018. N 121. P. 22 – 26. DOI: 10.1016/J.JPCS.2018.05.001.
Mazo M.A., Tamayo A., Rubio J. Highly micro- and mesoporous oxycarbide derived materials from HF etch-ing of silicon oxycarbide materials. Micropor. Mesopor. Mater. 2019. N 289. P. 1 – 15. DOI: 10.1016/J.MICROMESO.2019.109614.
Feng J., Xiao Y., Jiang Y., Feng J. Synthesis, structure, and properties of silicon oxycarbide aerogels derived from tetraethylortosilicate/polydimethylsiloxane. Ceram. Int. 2015. N 41. P. 5281 – 5286. DOI: 10.1016/j.ceramint.2014.11.111.
Smirnova D.N., Smirnov N.N., Yudina T.F., Beilina N.Yu., Elizarov P.G. Silicon-carbon adsorbent for puri-fication of extractive phosphoric acid and extraction of rare earth elements from it. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2014. V. 57. N 5. P. 59-62 (in Russian).
Lokshin E.P., Tareeva O.A., Sedneva T.A., Elizarova I.R. Production of phosphoric acid by sorption conversion of apatite concentrate using sulfonic cation exchanger in sodium or potassium forms. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2020. V. 63. N 1. P. 78-85. DOI:10.6060/ivkkt.20206301.5851.
