Сорбционные свойства церийсодержащих слоистых двойных гидроксидов
Аннотация
Объектом данного исследования являются слоистые двойные гидроксиды (СДГ) с катионным составом М2+3Al1-хCeх, где двухзарядный катион представлен никелем или кобальтом. Для сравнения использованы образцы близкого катионного состава, не содержащие церий. Проведение синтеза методом соосаждения с последующей гидротермальной обработкой позволило получить однофазные хорошо окристаллизованные СДГ со структурой гидроталькита, о чем свидетельствуют данные рентгенофазового анализа.
Основной целью данного исследования являлось изучение влияние введения крупного катиона церия в структуру бруситоподобных слоев СДГ на сорбционные характеристики указанных материалов. Методом низкотемпературной адсорбции-термодесорбции азота по БЭТ установлено, что на площадь удельной поверхности синтезированных материалов существенное влияние оказывает катионный состав СДГ. Никельсодержащие СДГ обладают более развитой поверхностью по сравнению с кобальтсодержащими. Изотермы адсорбции-термодесорбции азота относятся к II типу по классификации БДДТ и характерны для непористых или макропористых тел.
Сорбционная способность СДГ по отношению к анионному красителю конго красному определялась статическим методом. Концентрацию красителей в растворах определяли спектрофотометрическим методом. Экспериментальные данные кинетических исследований сорбции красителя на СДГ были проанализированы с использованием моделей псевдо-первого (модель Лагерена) и псевдо-второго (модель Хо и Маккея) порядков. Установлено, что сорбция красителя на всех синтезированных образцах СДГ адекватно описывается моделью псевдо-второго порядка.
Экспериментальные данные по равновесной адсорбции красителя на СДГ проанализировали с помощью широко используемых моделей изотерм Фрейндлиха и Ленгмюра. Показано, что изотермы сорбции для всех образцов можно отнести к типу L и в исследуемом концентрационном интервале они удовлетворительно описываются моделью Ленгмюра. На изотермах сорбции наблюдается перегиб, наличие которого может быть обусловлено переориентацией адсорбированных частиц относительно поверхности сорбента или сменой механизма сорбции с поверхностного на интеркаляционный. Установлено, что ведение крупного катиона церия в структуру бруситоподобных слоев СДГ приводит к существенному повышению сорбционной емкости указанных материалов по отношению к анионному красителю, величина максимальной адсорбции, рассчитанная по уравнению Ленгмюра в 1,4 - 2,3 раза выше для церийсодержащих СДГ.
Полученные результаты могут быть применены в сорбционных и каталитических исследованиях СДГ.
Скачивания
Литература
Cavani F., Trifiro F., Vaccari A., Catal. Today, 1991, Vol. 11, pp. 173-301. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/0920-5861(91)80068-K.
Forano C., Hibino T., Leroux F., Taviot-Guého C. Developments in Clay Science: Handbook of Clay Science / Faïza Bergaya, Benny K.G. Theng, Gerhard Lagaly, Else-vier, 2006, Vol. 1, pp. 1021-1095. DOI: https://doi.org/10.1016/S1572-4352(05)01039-1.
Zhang C., Yang S., Chen H., He H. et al., Appl. Surf. Sci., 2014, Vol. 301, pp. 329-337. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2014.02.073.
Chilukoti S., Thangavel T., Inorg. Chem. Commun., 2019, Vol. 100, pp. 107-117. DOI: https://doi.org/10.1016/j.inoche.2018.12.027.
Extremera R., Pavlovic I., Pérez M.R., Barriga C., Chem. Eng. J., 2012, Vol. 213, pp. 392-400. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cej.2012.10.042.
Ahmed I.M., Gasser M.S., Appl. Surf. Sci., 2012, Vol. 259, pp. 650-656. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2012.07.092.
Shan R., Yan L., Yang Y., Yang K. et al., J. Ind. Eng. Chem., 2015, Vol. 21, pp. 561-568. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jiec.2014.03.019.
Lafi R., Charradi K., Djebbi M.A., Ben Haj Amara A. et al., Adv. Powder Technol., 2016, Vol. 27, No 1, pp. 232-237. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apt.2015.12.004.
Fan G., Li F., Evans D.G., Duan X., Chem. Soc. Rev., 2014, Vol. 43, pp. 7040-7066 https://doi.org/10.1039/C4CS00160E.
He S., An Z., Wei M., Evans D.G. et al., Chem. Commun., 2013, Vol. 49, pp. 5912-5920. DOI: https://doi.org/10.1039/C3CC42137F.
Montini T., Melchionna M., Monai M., Fornasiero P., Chem. Rev., 2016, Vol. 116, No 10, pp. 5987-6041. DOI: https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.5b00603.
Gurin V.S., Bobkova N.M., Trusova E.E., Khimiya v interesakh ustoychivogo razvitiya, 2015, Vol. 23, pp. 25-31.
Bouberka Z., Benabbou K.A., Khe-nifi A., Maschke U., J. Photochem. Photobi-ol. A, 2014, Vol. 275, pp. 21-29. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jphotochem.2013.10.010.
Lebedeva O.E., Ryl’tsova I.G., Yapryntsev M.N., Golovin S.N. et al., Pet. Chem., 2019, Vol. 59, No 7, pp. 751-755. DOI: https:/doi.org/10.1134/S0965544119070089.
Golovin S.N., Yapryntsev M.N., Ryltsova I.G., Veligzhanin A.A. et al., Chem. Pap., 2020, Vol. 74, No 1, pp. 367-370. DOI: https://doi.org/10.1007/s11696-019-00877-9.
Evans D.G., Slade R.C.T. 2006. “Structural Aspects of Layered Double Hy-droxides” in Layered Double Hydroxides. Structure and Bonding, Duan X., Evans D.G., eds,. Springer, Berlin. Heidelberg, Vol. 119, pp. 1-87. DOI: https://doi.org/10.1007/430_005.
Meyn M., Beneke K., Lagaly G., In-org. Chem., 1990, Vol. 29, pp. 5201-5207. DOI: https://doi.org/10.1021/ic00351a013.
Miyata S., Clays Clay Miner, 1983, Vol. 31, No 4, pp. 305-311. DOI: https://doi.org/10.1346/CCMN.1983.0310409.
Greg S., Sing K. Adsorbtsiya, udel'-naya poverkhnost', poristost', M., Mir, 1984, 306 p.
Lagergren S. About the theory of so-called adsorption of soluble substance. Kungliga Svenska Vetenskapsakademiens, Handlingar, 1898, Vol. 21, pp. 1-39.
Ho Y.S., McKay G., Process Bio-chemistry, 1999, Vol. 34, Is. 5, pp. 451-465. DOI: https://doi.org/10.1016/S0032-9592(98)00112-5.
Giles C.H., MacEwan T.H., Nakhwa S.N., Smith D., J. Chem. Soc., 1960, pp. 3973-3993.
Bharali D., Deka R.C., J. Environ. Chem. Eng., 2017, Vol. 5, No 2, pp. 2056-2067. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jece.2017.04.012