СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ ЦИНКХРОМОВЫХ ДУБИТЕЛЕЙ, ПОЛУЧЕННЫХ СООСАЖДЕНИЕМ ИХ СОЛЕЙ
Аннотация
Синтез и применение экологичных дубителей является приоритетным направлением химической технологии кожевенного производства. В настоящем исследовании рассмотрена возможность синтеза комбинированного дубителя методом соосаждения сульфатных солей цинка и хрома по принципу получения слоистых двойных гидроксидов (СДГ). Рассмотрено влияние соотношения атомов цинка и хрома на процесс соосаждения солей гидроксидом натрия. Полученные образцы комбинированных дубителей исследовали методами рентгенофазового анализа, инфракрасной спектроскопии, дифференциально сканирующей калориметрии. Установлена структура и состав образующихся соединений. Результаты эксперимента показали, что синтезированные дубители можно характеризовать как СДГ, свойства которых зависят от соотношения атомов металлов и способа нейтрализации. Выход целевых продуктов составляет от 32 до 50%. Установлено оптимальное соотношение атомов цинка и хрома, позволяющее получить образцы дубителей по фазовому составу близкими к СДГ. Определены температурные интервалы, связанные с удалением кристаллизационной воды и гидроксильных групп. Показано, что растворимость синтезированных дубителей в кислой среде зависит от значений рН. Полная растворимость сухих образцов дубителей наблюдается при значении рН 0,39. Установлено, что использование синтезированных цинкхромовых дубителей в технологическом процессе кожевенного производства позволяет получить полуфабрикат с показателем гидротермической устойчивости в пределах 69-75 °C, прочностью при разрыве 5,5-8,5 МПа и относительным удлинением 92-93%. Полученный эффект обусловлен способностью этих дубителей быстро проникать в структуру голья, равномерно распределяться между коллагеновыми фибриллами и связываться с функциональными группами белка, которые могут интеркалироваться в межслоевое пространство СДГ.
Для цитирования:
Мавлонов М.Х., Чурсин В.И. Свойства и применение цинкхромовых дубителей, полученных соосаждением их солей. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2026. Т. 69. Вып. 1. С. 78-87. DOI: 10.6060/ivkkt.20266901.7290.
Литература
Dipu Ahmed, Kazi Madina Maraz, Ruhul Amin Khan. Prospects and Challenges of Chrome Tanning: Approach a Greener Technology in Leather Industry. Sci. Rev. 2021. V. 7. N 3. P. 42-49. DOI: 10.32861/sr.73.42.49.
Hedberg Y.S., Liden C., Odnevall-Wallinder I. Chromium released from leather-I: exposure conditions that govern the release of chromium (III) and chromium (VI). Contact dermatitis. 2015. V. 72. N 4. P. 206-215. DOI: 10.1111/cod.12329.
Chursin V.I. Chromefree tanning. Problems and prospects. M.: RGU im. A.N. Kosygina. 2022. 183 p. (in Russian).
Shi J.B., Zhang R.Z., Mi Z.Y., Lyu S.Q., Ma J.Z. Engineering a sustainable chromefree leather processing based on novel lightfast wetwhite tanning system towards ecoleather manufacture. J. Clean. Prod. 2021. V. 282. 124504. DOI: 10.1016/j.jclepro.2020.124504.
Shi J.B., Ren K.S., Wang C.H., Wang J., Lin W. A novel approach for wet-white leather manufacture based on tannic acidlaponite nanoclay combination tannage. J. Soc. Leather. Technol. Chem. 2016. V. 100. N 1. P. 25–30.
Yi-Han Ting, Hsuan-Ju Chen, Wan-Jung Cheng, Jia-CherngHorng. Zinc(II)–Histidine Induced Collagen Peptide Assemblies: Morphology Modulation and Hydrolytic Catalysis Evaluation. Biomacromolecules. 2018. V. 19. N 7. P. 2629–2637. DOI: 10.1021/acs.biomac.8b00247.
Shan Cao, Baozhen Cheng, Qiaoe Wang, Bing Liu. Characterization and Mechanism of Zinc Salts as Tanning Agents. J. Am. Leather Chem. Assoc. 2013. V. 108. N 11. P. 428-433.
Chursin V.I., Novikov I.Ye. Study of the composition and properties of combined chromezinc tanning agents. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2024. V. 67. N 4. P. 37-45 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20246704.6934
Abdalla M.H., Musa A.E., Ali S.B., Gasmelseed G.A., Faki E.F., Ibrahim H.E., Haythem O.A., Manal M.A., Haythem S.B. Zinc- Vegetable Bark Extract Combination Tanning System for Leather Production. Int. J. Innov. Res. Sci., Eng. Technol. 2019. V. 8. N 10. P. 1202-1208. DOI: 10.15680/IJIRSET.2019.0810053.
Shan Cao, Bing Liu, Baozhen Cheng, Fuping Lu, Yanping Wang, Yu Li. Mechanisms of Zn(II) binded to collagen and its effect on the capacity of eco-friendly Zn-Cr combination tanning system. J. Hazard. Mater. 2017. V. 321. P. 203–209. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2016.09.016.
Ibragimova K.A. Synthesis methods and application of layered double hydroxy leds - a brief overview. Vestn. NYaTs RK. 2022. N 4. P.16-29 (in Russian). DOI: 10.52676/1729-7885-2022-4-17-29.
Yiming Shen, Jianzhong Ma, Qianqian Fan, Dangge Gao, Han Yao. Strategical development of chromefree tanning agent by integrating layered double hydroxide with starch derivatives. Carbohydr. Polym. 2023. V. 304. 120511. DOI: 10.1016/j.carbpol.2022.120511.
Medvedeva I.V., Medvedeva O.M., Studenok A.G., Stu-denok G.A., Tseytlin E.M. New composite materials and processes for chemical, physico-chemical and biochemical technologies of water purification. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2023. V. 66. N 1. P. 6-27 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20236601.6538.
Ping Zhao, Dangge Gao, Hui Zhang, Bin Lyu, Jianzhong Ma, Sherif A. Younis, Ki-Hyun Kim. Potential Applicability of Mg/Al-Layered Double Hydroxide (LDH) for Environmentally Friendly Chromium-based Leather Tanning. ACS Sustain. Chem. Eng. 2023. V. 11. N 30. P. 11110–11122. DOI: 10.1021/acssuschemeng.3c01681.
Boclair J.W., Braterman P.S. One-Step Formation and Characterization of Zn(II)-Cr(III) Layered Double Hydrox-ides, Zn2Cr(OH)6X (X = Cl, 1/2SO4). Chem. Mater. 1998. V. 10. P. 2050-2052. DOI: 10.1021/cm980298g.
Abderrazek K., Frini Srasra N., Srasra E. Synthesis and Characterization of [Zn-Al] Layered Double Hydroxides: Effect of the Operating Parameters. J. Chin. Chem. Soc. 2017. V. 64. N 3. P. 346–353. DOI: 10.1002/jccs.201600258polymdegradstab.2009.02.003.
Cheng H.M., Gao X.W., Zhang K., Wang X.R., Zhou W., Li S.J., Cao X.L., Yan D.P. A novel antimicrobial composite: ZnAl-hydrotalcite with p-hydroxybenzoic acid intercalation and its possible application as a food packaging material. New J. Chem. 2019. V. 43. N 48. P. 19408-19414. DOI: 10.1039/C9NJ03943K.
Tsyganov A.R., Gorokhovskiy A.V., Krivonogova A.N., Shpekina V.I., Shevchenko A.A. Tribological properties of layered double hydroxides of various compositions. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2021. V. 64. N 7. P. 75-82 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20216407.636418.
Sotiles A.R., Grassi M.T., dos Santos M.P., Lameua L.G.S., Wypych F. Synthesis, Characterization, and Anion Exchange Reactions of Zn2Cr Layered Double Hydroxides Intercalated with Acetate and Chloride. J. Brazil. Chem. Soc. 2023. V. 34. N 5. P. 673-683. DOI: 10.21577/0103-5053.20220137.
Shivaramaiah Radha, Churchil A. Antonyraj, Vishnu Kamath P., Srinivasan Kannan. Polytype Transformations in the SO42– Containing Layered Double Hydroxides of Zinc with Aluminum and Chromium: The Metal Hydroxide Layer as a Structural Synthon. Z. Anorg. Allg. Chem. 2010. V. 636. P. 2658–2664. DOI: 10.1002/zaac.201000126Z.
Cocheci L., Lupa L., Gheju M., Golban A., Lazău R., Pode R. Zn–Al–CO3 layered double hydroxides prepared from a waste of hot-dip galvanizing process. Clean Technol. Envir. 2018. V. 20. DOI: 10.1007/s10098-018-1533-3.
Agafonov A.V., Sirotkin N.A., Titov V.A., Khlyustova A.V. Plasma-solution synthesis of layered double Zn-Al hy-droxides. Neorgan. Mater. 2022. V. 58. N 11. P. 1177-1183 (in Russian). DOI: 10.31857/S0002337X2211001X.
Chemical properties of inorganic substances. Ed by R.A. Lidin. M.: Koloss. 2006. 480 p. (in Russian).
Radha S., Vishnu Kamath P. Polytypism in Sulfate-Intercalated Layered Double Hydroxides of Zn and M(III) (M = Al, Cr): Observation of Cation Ordering in the Metal Hydroxide Layers. Inorg. Chem. 2013. V. 52. P. 4834−4841. DOI: 10.1021/ic3023198.
Mayorov D.V., Kopkova Ye.K. Solid-phase synthesis of layered double hydroxides of magnesium and aluminum and their physico-chemical properties. Apatity: Izd-vo Kol'sk. nauch. tsentra. 2024. 94 p. (in Russian).
Parello M.L., Rojas R., Giacomelli C.E. Dissolution kinetics and mechanism of Mg-Al layered double hydroxides: a simple approach to describe drug release in acid media. J. Colloid Interface Sci. 2010. V. 351. N 1. P. 134-139. DOI: 10.1016/j.jcis.2010.07.053.
Bellezza F., Alberani A., Posati T., Tarpani L., Latterini L., Cipiciani A. Protein interactions with nanosized hy-drotalcites of different composition. J. Inorg. Biochem. 2012. V. 106. N 1. P. 134-142. DOI: 10.1016/j.jinorgbio.2011.10.002.
Gondim D.R., Cecilia J.A., Santos S.O., Rodrigues Th.N.B., Aguiar J.E., Vilarrasa García E., Rodríguz-Castellón E., Azevedo D.C.S., Silva Jr. I.J. Influence of buffer solutions in the adsorption of human serum proteins onto layered double hydroxide. Int. J. Biolog. Macromol. 2018. V. 106. N 1. P. 396-409. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2017.08.040.
