Speaker
Description
Ильясова Р.Р.
ФГБОУ ВО «Башкирский государственный университет», г. Уфа
e-mail: Ilyasova_R@mail.ru
В последнее время внимание исследователей направлено на изучение способов синтеза веществ субмикронного размера с последующим их применением в различных областях науки и техники, в том числе в качестве эффективных сорбентов. Субмикронные частицы характеризуются малым размером около 1 мкм, имеют большую площадь поверхности, а значит и площадь межфазного контакта с окружающей их средой, что позволяет достигать высокой функциональности даже при незначительном содержании таких частиц в составе материала при условии равномерного распределения частиц в объёме вещества. Оксид кремния (IV) является перспективным материалом широкого спектра использования, данное вещество является химически инертным, экологически безопасным, экономически доступным [1,2].
Цель настоящего исследования заключалась в изучении возможности синтеза частиц гидратированного оксида кремния (IV) субмикронного размера с использованием известных в неорганической химии реакций и изучения его сорбционных свойств по отношению к ионам Pb(II).
Методика получения частиц гидратированного оксида кремния (IV) субмикронного диапазона заключалась во взаимодействии раствора силиката натрия с раствором концентрированной соляной кислоты при комнатной температуре по известной методике [3].
В работе в качестве параметров, варьируемых при поиске оптимальных условий получения гидрозоля диоксида кремния в субмикронном виде были выбраны: концентрация соляной кислоты, температура и время хранения вещества.
Измерение размеров частиц порошка полученного вещества в диапазоне температур от 400С до 700С показало, что размер частиц при комнатных условиях наименьший и расположен в интервале от 0,4 мкм до ≈ 10 мкм со средним размером частиц 1-5 мкм. Можно сделать выводы, что увеличение температуры способствовало агрегации частиц полученного вещества с одновременным увеличением их размера.
Исследование влияния концентрации соляной кислоты на размер гидратированного оксида кремния показало, что с ростом концентрации соляной кислоты от 0,2 М до 1 М в системе размер частиц уменьшался, при этом наименьший размер частиц наблюдался при концентрации кислоты 0,3 М по отношению к 2 М раствору Na2SiO3.
Применение частиц гидрозоля диоксида кремния без стабилизации размера частиц достаточно сложно, так как со временем происходит агрегация субмикронных частиц полученного вещества из-за их высокой поверхностной активности. Изучение способности к агрегации со временем частиц полученного вещества показало, что в течение 1 - 8 дней наблюдалось увеличение размера частиц практически в 20 раз. Поэтому в качестве диспергирующего агента в смесь вводился стабилизатор размера частиц – глицерин. Исследования показали, что для стабилизации размера частиц оксида кремния в реакционную смесь необходимо вводить 10%-ный глицерин в соотношении к объему реакционной смеси 1:1000. При этом размер частиц субмикронного оксида кремния варьировал незначительно и составил около 5 мкм и оставался таким длительное время.
Полученный гидрозоль оксида кремния (IV) был исследован на сорбционные свойства в статических условиях по известной методике [4]. Содержание ионов свинца (II) в растворе до и после сорбции исследовано с помощью метода атомно-абсорбционной спектрометрии.
Авторами изучены факторы, влияющие на установление сорбционного равновесия ионов Pb (II) частицами субмикронного оксида кремния: температура, время извлечения, рН. Согласно проведенным исследованиям, оптимальными условиями проведения сорбции Pb (II) полученными частицами явились следующие: температура 20 0С; время установления сорбционного равновесия 20 минут; рН процесса 6,2; масса сорбента 1 г.
Эффективность сорбции исследовали по измерению степени извлечения R (%) по следующей формуле:
R = [C0 – C / C0] × 100%
где С0 и С – концентрация иона Pb(II) до и после сорбции (моль/л);
Степень извлечения ионов свинца (II) частицами на основе гидрозоля оксида кремния составила около 97%.
Результаты исследований показали, что тепловой эффект сорбции изученных ионов невелик (около 10 кДж/моль), следовательно, протекает физическая сорбция, слабо специфическая и обратимая [5].
По полученным данным строили изотермы Лэнгмюра. Форма изотермы сорбции свидетельствует о том, что извлечение ионов Pb(II) частицами субмикронного гидратированного оксида кремния, по-видимому, протекает по типу мономолекулярной сорбции [5].
В соответствии с полученными экспериментальными данными можно сделать выводы, что полученный субмикронный гидратированный оксид кремния (IV) обладает высокой сорбционной активностью по отношению к ионам свинца (II).
Литература:
1. Гришин П.В. и др. Газофазный синтез композитных частиц со структурой ядро-оболочка на основе оксидов кремния (IV) и цинка. Вестник технологического университета. 2016. Т.19. №14, C. 56-59.
2. Ежковский Ю.К. Получение наноструктурных пленок оксида и нитрида кремния с использованием нанотехнологии. Неорганические материалы, 2013. том 49. № 9. С. 971-975.
3. Лидин Р.А. и др. Химические свойства неорганических веществ. М.: Химия, 2000.
4. Попков В.А. и др. Практикум по общей химии. М.: Высшая Школа, 2001, С. 170-173.
5. Адамсон А. Физическая химия поверхностей. М.: Мир, 2003.
| Position of speaker | docent |
|---|---|
| Publication | Сетевой научный журнал «Процессы и аппараты пищевых производств» |
| Affiliation of speaker | Bashkir state university |
