Взаимодействие суперабсорбента «Твердая вода» модифицированного ионами цинка и марганца с водой
Аннотация
Одной из обсуждаемых проблем в сельскохозяйственной отрасли являются природно-клима-
тические погодные изменения, проявляющиеся в виде глобального потепления, которые приводят к
расширению зон засушливых районов и изменению почв. Последствием этих процессов является воз-
растание риска развития земледелия в этих зонах. Традиционно применяемые методы орошения и внесения в почву минеральных удобрений и микроэлементов не всегда доступны и эффективны. Для экономической выгоды и интенсификации рассматривается возможность применения ранее синтезированного редкосшитого полимерного материала со свойствами суперабсорбента «Твердая вода» в качестве не только резервуаров для поддержания требуемого уровня влажности, но и внесения в почву необходимых микроэлементов.
В данной работе изучены гидратационные свойства образцов суперабсорбента «Твердая вода»,
модифицированного солями сернокислого цинка и сернокислого марганца (II). Целью исследований
являлось уточнение и корректировка полученных ранее результатов по гидратации образцов сорбента «Твердая вода», а также установление влияния электролитов ZnSO4 и MnSO4 в качестве микроэлементов на поглощение воды суперабсорбентом. В результате эксперимента определена способность модифицированных образцов сорбента к влагопоглощению, а также предложен способ определения установления энергетических параметров водородных связей в системе суперабсорбент – вода. Для этого использована универсальная программа обработки спектров (УПОС) по данным ИК-спектроскопии.
Предложен один из возможных вариантов образования гидроксокомплексов «вода – ион металла» в
фазе модифицированного микроэлементами сорбента.
В ходе исследования показано, что наибольшая энергия водородных связей характерна для
гидроксокомплексов с участием карбоксилатных или карбоксильных групп в матрице сорбента. Для
увеличения количества воды, поглощаемой суперабсорбентом, необходимо использовать его в катионной или анионной форме. Впервые установлено образование монодентатных и бидентатных лигандов при взаимодействии суперабсорбента с ионами сульфата цинка в растворе. Выявлено, что более стойкие ассоциаты образуются ионами Zn2+ c COOH- и аминогруппами, по сравнению с ионами Mn2+. Данные ИК-спектроскопии подтверждают, что влагопоглощение суперабсорбентом с ZnSO4 составляет 490 дм3 одним килограммом полимера, в то время как с MnSO4 всего 390 дм3/кг.
Скачивания
Литература
Kuznetsov V.A., Selemenev V.F., Semenov V.N., Bakalova M.V., Russian patent No 2574722. Publ. 10.02.2016 BI №4.
Semenov V.N., Zenishcheva A.V., Selemenev V.F., Kuznetsov V.A. et al, Sorbtsionnye i khromatograficheskie protsessy, 2018, No 5, pp. 690-695.
Zenishcheva A.V., Semenov V.N., Kuznetsov V.A., Kushchev P.O., Condensed media and interfacial boundaries, 2020, No 1, pp. 66-74.
Dekhant I., Dants R., Kimmer V., Shmol'ke R. Infrared spectroscopy of polymers, M., Chemistry, 1976, 472 p.
Karyakin A.V., Kriventsova G.A. State of water in organic and inorganic compounds, M., Nauka, 1973, 174 p.
Iogansen A.V. Hydrogen bonding, M., Nauka, 1981, pp. 112-155.
Pimentel Dzh., Mak-Klellan O. Hydrogen bond, M., Mir, 1964,462 p.
Uglyanskaya V.A. Chikin G.A., Selemenev V.F., Zav'yalova T.A. Infrared spectroscopy of ion-exchange materials. Voronezh, VSU, 1989, 207 p.
Kazitsyna L.A., Kupletskaya N.B. Application of UV, IR and NMR spectroscopy in organic
chemistry, M., Higher school, 1971, 264 p. 10. Bull H.B., Breese K. Protein hydration. Archives
of Biochemistry and Biophysics, 1968, pp. 488-496.
Selemenev V.F. Rudakov O.B., Slavinskaya G.V., Drozdova N.V., Pigments for food production. Melanoidins, M., Delhi print, 2008, 246 p.
Selemenev V.F., Chikin G.A., Khokhlov V.Yu. Ion-exchange, New York, Marsel Dekker, 2000 pp. 851-925.
Kucherov A.P., Kochubei S.M., Journal. Applied. Spectroscopy, 1983, Vol. 38, No 1, pp. 146-150.
Kucherov A.P. Zhurn. Applied spectroscopy, 1984, Vol. 41, No 1, pp 79-82.
Universal spectrum processing program (UPOS) / Kucherov A.P., Kravets B.K., Serdyuk L.A., i dr. // GosFAP, №50850000513 ot 17.06.1985.
Tsundel' G., Hydration and intermolecular interaction, M., Mir, 1972, 404 p.
Selemenev V.F. Khokhlov V.Yu., Bobreshova O.V., Aristov I.V., Kotova D.L., Physico-chemical bases of sorption and membrane methods of separation and separation of amino acids, Voronezh, VSU, 300 p.
Nakamoto K. IR spectra and RAMAN spectra of inorganic and coordination compounds, M., Mir, 1991, 536 p.
Umland F., Yansen A., Tirig D., Vyunsh G., Complex compounds in analytical chemistry, M., Mir, 1975, 531 p.
