Мезопористый диоксид титана, допированный диспрозием, как эффективный адсорбент некоторых органических поллютантов

  • Александр Александрович Шмелев Самарский национальный исследовательский университет им. академика С.П. Королева, Самара
  • Роман Владимирович Шафигулин Самарский национальный исследовательский университет им. академика С.П.Королева, Самара
  • Анджела Владимировна Буланова Самарский национальный исследовательский университет им. академика С.П.Королева, Самара
DOI: https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2021.21/3829
Ключевые слова: адсорбция из водных растворов, мезопористый диоксид титана, допирование редкоземельными эле-ментами, адсорбция ароматических соединений, адсорбция красителей.

Аннотация

Исследование адсорбционных свойств диоксида титана (TiO2) является актуальной задачей, поскольку он обладает рядом преимуществ по сравнению с другими адсорбентами, такими как широкая доступность, низкие стоимость и токсичность. Целью работы являлось исследование влияния допанта диспрозия на адсорбционные свойства мезопористого диоксида титана.

Были получены три образца диоксида титана, допированные различным количеством диспрозия – 2.2, 9.5 и 17.9 масс.% – Dy(2.2)/TiO2 Dy(9.5)/TiO2 и Dy(17.9)/TiO2. Наличие диспрозия в структуре TiO2 было подтверждено методом рентгеноспектрального микроанализа (РСМА). Текстурные характеристики полученных материалов были определены методом низкотемпературной адсорбции-десорбции азота. Для изучения структуры полученных материалов использовали рентгенофазовый анализ (РФА). Адсорбционные свойства материалов изучали на примере адсорбции метилового оранжевого, ализаринового красного С, бензола и м-, о-ксилолов из их водных растворов.

На дифрактограммах допированных образцов не обнаружены ярко выраженные характерные рефлексы для фазы Dy2O3, что может говорить о статистическом расположении Dy3+ в междоузлиях или на поверхности кристаллитов TiO2. Размер кристаллитов у допированных образцов уменьшился по сравнению с размером для недопированного TiO2. Все изотермы характеризуются наличием петель гистерезиса, что является характерным признаком изотерм IV типа Ленгмюра и указывает на то, что все синтезированные образцы являются мезопористыми материалами. Удельная поверхность допированных образцов увеличивается по сравнению с недопированным TiO2. Показано, что при допировании диспрозием улучшаются адсорбционные характеристики всех исследуемых образцов. Для ализарина красного С, бензола, м- и о-ксилолов самую высокую адсорбционную активность проявляет образец Dy(2.2)/TiO2, концентрация м- и о-ксилолов в растворе после 2.5 часов уменьшилась на 79.2 и 78% соответственно, бензола на 94%; ализарин красный С адсорбировался полностью уже через 1.5 часа. Наибольшую адсорбционную активность к метиловому оранжевому проявляют образцы мезопористого диоксида титана, допированного 9.5% и 17.9% диспрозия.

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Биографии авторов

Александр Александрович Шмелев , Самарский национальный исследовательский университет им. академика С.П. Королева, Самара

 аспирант кафедры физической химии и хроматографии, Самарский национальный исследовательский университет им.

Роман Владимирович Шафигулин , Самарский национальный исследовательский университет им. академика С.П.Королева, Самара

доцент кафедры физической химии и хроматографии, к.х.н., Самарский национальный исследовательский университет им. академика С.П.Королева, Самара

Анджела Владимировна Буланова , Самарский национальный исследовательский университет им. академика С.П.Королева, Самара

профессор кафедры физической химии и хроматографии, д.х.н., Самарский национальный исследовательский университет им. академика С.П.Королева, Самара

Литература

Varjani, S., Joshi, R., Srivastava V.K., Environ. Sci. Pollut. Res., 2020, Vol. 27, pp. 27172-27180. DOI: https://10.1007/s11356-019-04725-x

Ani I.J., Akpan U.G., Olutoye M.A., Hameed B.H., Journal of Cleaner Produc-tion, 2018, Vol. 205, pp. 930-954. DOI: https://10.1016/j.jclepro.2018.08.189

Muhammad I., Kalsoom A., Khan M.I., Tahseen K. et al., Current Pharmaceutical Design, 2019, Vol. 25, pp. 3645-3663. DOI: https://10.2174/1381612825666191021142026

Nidheesh P.V., Minghua Zh., Mehmet A.O., Chemosphere, 2018, Vol. 197, pp. 210-227. DOI: https://10.1016/j.chemosphere.2017.12.195

Dongle Cheng, Huu Hao Ngo, Wenshan Guo, Soon Woong Chang et al., Journal of Hazardous Materials, 2020, Vol. 387, 121682. DOI: https://10.1016/j.jhazmat.2019.121682

Isiuku Beniah Obinnaa and Enyoh Chris-tian Ebere, Analytical Methods in Environmental Chemistry Journal, 2019, Vol. 2, pp. 5-38. DOI: https://10.24200/amecj.v2.i0366

Zahra R., Ali Morad Rashidi, Abbass K., Mohhammad Taghi Samadi et al., Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 2018, Vol. 61, pp. 416-426. DOI: https://10.1016/j.jiec.2017.12.041

Asadollah Mohammadi, Payam Veisi, Journal of Environmental Chemical Engineering, 2018, Vol. 6, I. 4, pp. 4634-4643. DOI: https://10.1016/j.jece.2018.07.002

Syieluing Wong, Nurul Atiqah Najlaa Yac'cob, Norzita Ngadi, Onn Hassan et al., Chinese Journal of Chemical Engineering, 2018, Vol. 26, I. 4, pp. 870-878. DOI: https://10.1016/j.cjche.2017.07.015

Riki J. Drout, Lee Robison, Zhijie Chen, Timur Islamoglu, Omar K. Farha, Trends in Chemistry, 2019, Vol. 1, I. 3, pp. 304-317. DOI: https://10.1016/j.trechm.2019.03.010

Varghese A.G., Paul S.A., Latha M.S., Environ. Chem. Lett., 2019, Vol. 17, pp. 867-877. DOI: https://10.1007/s10311-018-00843-z

Mustapha S, Tijani J.O., Ndamitso M.M., Abdulkareem A.S. et al., Environmen-tal Nanotechnology, Monitoring & Man-agement, 2021. Vol. 15, 100414. DOI: https://10.1016/j.enmm.2020.100414

Ahmed Saud Abdulhameed, AbdulKa-rim-Talaq Mohammad, Ali H. Jawad, Journal of Cleaner Production, 2019, Vol. 232, pp. 43-56. DOI: https://10.1016/j.jclepro.2019.05.291

Onkani S.P., Diagboya P.N., Mtunzi F.M., Klink M.J. et al., J. Environ. Manage, 2020, Vol. 260, 110145. DOI: https://10.1016/j.jenvman.2020.110145

Shivaraj B. Patil, Patil S. Basavarajappa, Nagaraju Ganganagappa, Jyothi M.S. et al., International Journal of Hydrogen Energy, 2019, Vol. 44, Is. 26, pp. 13022-13039. DOI: https://10.1016/j.ijhydene.2019.03.164

Alireza Haghighat Mamaghani, Fariborz Haghighat, Chang-Seo Lee, Applied Catalysis B: Environmental, 2020, Vol. 269, 118735. DOI: https://10.1016/j.apcatb.2020.118735

Nobuaki Negishi, Masami Sugasawa, Yukari Miyazaki, Yuki Hirami, Setsuko Koura, Water Research, 2019, Vol. 150, 2019, pp. 40-46. DOI: https://10.1016/j.watres.2018.11.047

Perović K, dela Rosa FM, Kovačić M, Kušić H. et al., Materials, 2020; Vol. 13, 1338. DOI: https://10.3390/mal13061338

Zikriya M., Nadaf Y.F., Vijai Bharathy P., Renuka C.G., J. Rare Earths, 2019, Vol. 37, pp. 24-31. DOI: https://10.1016/j.jre.2018.05.012

Mathew S., Ganguly P., Kumaravel V., Harrison J. et al., Mater. Today: Proc., 2020, Vol. 33, pp. 2458-2464. DOI: https://10.1016/j.matpr.2020.01.336

Stengl V., Bakardjieva S., Murafa N., Materials Chemistry and Physics, 2009, Vol. 114, pp. 217-226. DOI: https://10.1016/j.matchemphys.2008.09.025

Brunauer S., Deming L.S., Deming W.E., Teller E., J. Am. Chem. Soc., 1940, Vol. 62, pp. 1723-1732.

De Bore J.H., in The Structure and properties of Porous Materials ed., D. H. Everett and F. S. Stone, Butterworths, London, 1958, pp. 68-94.

Опубликован
2022-01-08
Как цитировать
Шмелев , А. А., Шафигулин , Р. В., & Буланова , А. В. (2022). Мезопористый диоксид титана, допированный диспрозием, как эффективный адсорбент некоторых органических поллютантов. Сорбционные и хроматографические процессы, 21(6), 833-840. https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2021.21/3829
Выпуск
Том 21 № 6 (2021): Сорбционные и хроматографические процессы
Раздел
Статьи