Исследование сорбционных свойств материалов с помощью физико-химического метода распределения центров адсорбции - Байдарашвили, Марина Михайловна; Сахарова, Антонина Сергеевна (Сорбционные и хроматографические процессы, 2020)
Адсорбция широкого набора индикаторов позволяет получить наглядную картину распределения на поверхности твердого вещества активных центров по их кислотно-основным (донорно-акцепторным) свойствам. Метод распределения центров адсорбции (метод РЦА) представляется информативным для прогнозирования селективной адсорбции веществ различной природы на определенных активных центрах. Цель работы заключалась в определении сорбционных свойств некоторых твердых материалов по отношению к катионам тяжелых металлов (КТМ), используя классификационные признаки поверхности в системе метода РЦА и природе загрязняющих веществ. С помощью метода РЦА были исследованы такие твердые материалы, как пенобетон различной исходной плотности, а также доменный гранулированный шлак. Анализ характера распределения центров адсорбции на поверхности образцов проводился до и после насыщения измельченных образцов растворами, содержащими такие КТМ как Fe(III) и Mn(II). Результаты анализа показали, что на поверхности исходного образца пенобетона плотностью 300 кг/м3 наблюдаются два типа адсорбционных центров, соответствующих бренстедовским основаниям (рКа=6-10.5) согласно предлагаемой классификации. Поглощение происходило именно в этой области, что экспериментально подтверждается резким понижением содержания указанных типов центров после взаимодействия образца с раствором, содержащим КТМ. На поверхности исходного образца пенобетона плотностью 500 кг/м3 можно отметить высокое содержание бренстедовских кислотных и основных центров адсорбции. После пропускания раствора с ионами железа концентрация активных центров в области бренстедовских оснований понизилась, то есть произошла адсорбция ионов железа. При этом содержание бренстедовских кислот осталось практически неизменным, что говорит об избирательности адсорбции. Исследования по определению характера РЦА на поверхности доменного гранулированного шлака (исходного и отработанного) показали, что интенсивность полос адсорбции в области рКа=7.3 у исходного образца шлака резко снижается после пропускания имитата раствора, что подтверждает поглощение КТМ на бренстедовских основных центрах. Высокое количественное содержание активных центров на поверхности этого материала определяется высокой дисперсностью (фракция <0.08 мм). Таким образом, результаты интерпретации картин распределения на поверхности исследуе- мых образцов активных центров по их кислотно-основным свойствам показали, что метод РЦА как физико-химический метод исследования поверхности твердого тела позволяет прогнозировать сорб- ционные свойства материалов и расширять область их применения. ЛИТЕРАТУРА 1. Земцов А.Е., Кутузов И.В., Мартемьянов Д.Б., Пшеничникова В.В. // «Техника и технология нефтехимического и нефтегазового производства», Материалы 9-ой международной научно-технической конференции, 26-28 февраля 2019 г., Омск, 2019, С. 163. 2. Ашхотов О.Г., Ашхотова И.Б. // Журнал физической химии. 2019. Т. 93. № 4. С.584-586. 3. Галий П.В., Яровец И.Р., Ненчук Т.Н., Мазур П. и др. // Хімія, фізика та технологія поверхні. 2018. Т. 9. № 1. С. 46-63. 4. Титов Л.А. // «Технические науки: проблемы и решения», сборник статей по материалам XXIX международной научно-практической конференции. 19 ноября 2019 г. М. 2019. С. 95-99. 5. Нечипоренко А.П. Дисс. докт. хим. наук. Санкт-Петербург. 1995. 234 с. 6. Гридчин А.М., Ядыкина В.В. // Вестник Харьковского Национального автомобильно-дорожного университета. 2008. Вып. 40. С. 13-16. 7. Шангина Н.Н., Сватовская Л.Б., Комохов П.Г., Латутова М.Н. и др. Инженерно-химические проблемы пеноматериалов третьего тысячелетия. Санкт-Петербург. ПГУПС. 1999. 115 с. 8. Абу-Хасан М. Дис. докт. техн. наук. Санкт-Петербург. 2004. 252 с. 9. Сватовская Л.Б., Шершнева М.В., Байдарашвили М.М., Сычева А.М. и др. Эко- и геоэкозащита природно-техногенных систем. Теория и практика. Санкт-Петербург. ПГУПС. 2016. 62 с. 10. Байдарашвили М.М. Дисс. канд. техн. наук. Санкт-Петербург. 2001. 145 с. 11. Сахарова А.С. Новые исследования в материаловедении и экологии. Санкт-Петербург. ПГУПС. 2010. 101 с. 12. Иконникова Л.П., Минакова Т.С., Нечипоренко А.П. // Журн. прикл. химии. 1990. Т. 63. № 8. C. 1703-1714. 13. Методы атомно-адсорбционной спектрофотометрии. Унифицированные методы исследования качества воды. СЭВ Часть 1. 1987. 127 с. 14. Грег С., Синг К. Адсорбция, удельная поверхность, пористость. М. МИР. 1984. 310с. 15. Сватовская Л.Б., Байдарашвили М.М., Сахарова А.С., Петряев А.В. // Транспортное строительство. 2012. № 2. С. 9-11. 16. Сахарова А.C., Савельева М.Ю. // Транспорт: проблемы, идеи, перспективы (Неделя науки-2011), сборник научных статей Секции молодых исследователей научно- технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. 12-27 апреля 2011 г. Санкт-Петербург. 2011. C. 63-65.