Диффузионная и химическая кинетика адсорбции метиленового голубого на кремнеземах, допированных ионами железа (III)
Аннотация
Кремнеземы находят широкое применение в катализе, адсорбции, хроматографии. В последнее десятилетие растет их использование в медицине, однако для обеспечения биосовместимости необходимо модифицирование кремнеземов, простейшим вариантом которого является допирование катионами железа. В статье представлено исследование сорбционных характеристик кремнеземов, допированных катионами железа. Целью исследования являлась оценка влияния допирования ионами железа на кинетику адсорбции кремнеземами модельного сорбата метиленового голубого. Допированные кремнеземы синтезированы алкоксидным золь-гель методом при рН=1.5 и рН=5.0 с введением катионов железа в реакционную смесь в ходе гидролиза тетраэтоксисилана. Содержание железа в образцах составило 1.5, 2.3 и 3.8 атомных процентов. По результатам рентгенофазового анализа все образцы рентгеноаморфны. По форме изотерм низкотемпературной адсорбции азота все образцы отнесены к микропористым. Площадь удельной поверхности образцов и общий объем пор несколько снижаются с ростом содержания железа в образцах. Адсорбция метиленового голубого производилась при температуре 25, 30 и 35°С. Кинетические кривые адсорбции проанализированы при помощи моделей диффузионной кинетики: модели Бойда (внешнедиффузионный процесс) и модели Морриса-Вебера (внутридиффузионный процесс). Также данные кинетических исследований были проанализированы с использованием кинетических моделей псевдопервого порядка (модель Лагергрена) и псевдовторого порядка (модель Хо и Маккея). Установлено, что все образцы характеризуются смешаннодиффузионным течением сорбционного процесса. Кинетику адсорбции адекватно описывает модель псевдовторого порядка.
Скачивания
Литература
Kaur M., Sharma S., Bedi P.M., Silica supported Brönsted acids as catalyst in or-ganic transformations: A comprehensive review, Chinese Journal of Catalysis, 2015; 36(37): 520-549. https://doi.org/10.1016/S1872-2067(14)60299-0
Preeti S.S., Pradnya S.S., Kanchan K.P., Vedika M.B., Sandeep A.S., Sagar D.D., Sushilkumar A.J., A Brief Overview of Recent Progress in Porous Silica as Cata-lyst Supports, Journal of Composites Sci-ence, 2021; 5(3): 75. https://doi.org/10.3390/jcs5030075
Sudam K.P., Sukalyan D., Sabita P., Mishra B.K., Adsorption of organic mole-cules on silica surface, Advances in Colloid and Interface Science, 2006; 121: 13. https://doi.org/10.1016/j.cis.2006.05.028
Syeda S.F., Azry B., Muhammad A., Noraini A.G., Development and progress of functionalized silica-based adsorbents for CO2 capture, Journal of Molecular Liquids, 2021; 338: 116913. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2021.116913
Engelhardt H., Löw H., Götzinger W., Chromatographic characterization of silica-based reversed phases, Journal of Chroma-tography A, 1991; 544: 371-379. https://doi.org/10.1016/S0021-9673(01)83996-0
Yashin Y.I., Yashin A.Y., Sorbents for HPLC. Current state and new directions of development (review), Sorption and chro-matographic processes, 2021; 21(2): 235-245. https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2021.21/3357
Lok P.S., Sriman K.B., Rahul K., Geetika M., Usha S., Garima S., Saurabh A., Sol-Gel processing of silica nanoparti-cles and their applications, Advances in Colloid and Interface Science, 2014; 214: 17-37. https://doi.org/10.1016/j.cis.2014.10.007
Pajonk G.M. Some applications of sil-ica aerogels // Colloid and Polymer Sci-ence, 2003; 281: 637-651. https://doi.org/10.1007/s00396-002-0814-9
Xinbin Y., Christopher T.W., Recent advances in the applications of mesoporous silica in heterogeneous catalysis, Catalysis Science & Technology, 2002; 19: 5777-5788. https://doi.org/10.1039/D2CY00001F
Khludneva A.S., Karpov S.I., Influ-ence of the composition of the reaction medium on the structure and sorption prop-erties of mesoporous silica, Sorbtsionnye i khromatograficheskie protsessy, 2022; 22(4): 421-432. https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2022.22/10571 (In Russ.)
Hench L.L., West J.K., The Sol–Gel Process, Chemical Reviews, 1990; 90: 33-72. https://doi.org/10.1021/cr00099a003
Gonçalves M.C., Sol-Gel Silica Na-noparticles in Medicine: A Natural Choice. Design, Synthesis and Products, Molecules, 2018; 23(8): 22-26. https://doi.org/10.3390/molecules23082021
Pohaku Mitchell K.K., Liberman A., Kummel A.C., Trogler W.C., Iron (III)-Doped, Silica Nanoshells: A Biodegradable Form of Silica, Journal of the American Chemical Society, 2012; 134(34): 13997-14003. https://doi.org/10.1021/ja3036114
Decyk P., Trejda M., Ziolek M., Kujawa J., Głaszczka K., Bettahar M., Monteverdi, S.M., Mercy Physicochemical and catalytic properties of iron-doped sili-ca—the effect of preparation and pretreat-ment methods, Journal of Catalysis, 2003; 219(1): 146-155. https://doi.org/10.1016/S0021-9517(03)00186-6
Nayanova E.V., Elipasheva E.V., Sergeev G.M., Sergeeva V.P. Redox prop-erties of methylene blue as a promising photometric reagent for determination of halogen oxidants. Analitika i kontrol’ [Analytics and Control], 2015; 19(2): 154-160. http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2015.19.2.005 (In Russ.)
Boyd G.E., Adamson A.V., Myers L.S. Chromatographic method of ion sepa-ration. Moscow, Chemistry Publ., 1949, pt. 1, 333 p.
Weber W. J., Morris J. C., Kinetics of Adsorption on Carbon from Solution, Journal of the Sanitary Engineering Divi-sion, 1963; 89(2): 31-60. https://doi.org/10.1061/JSEDAI.0000430
Lagergren, S., About the theory of so-called adsorption of soluble substance, Svenska Vetenskapsakademiens Handlin-gar, 1898; 24: 1-39.
Ho Y.S., McKay G., Pseudo-second order model for sorption processes, Process Biochemistry, 1999; 34(5): 451-465. https://doi.org/10.1016/S0032-9592(98)00112-5
