ПРАЦІ НАУКОВОГО ТОВАРИСТВА ім. ШЕВЧЕНКА

Хімічні науки

Архів / Том LXVI 2021

Світлана ГАЛАЙЧАК, Марія-Олена ДАНИЛЯК, Іван ЗІНЬ, Ольга ХЛОПИК, Мирослав ГОЛОВЧУК, Богдан ДАЦКО, Ярослав ЗІНЬ, Сергій КОРНІЙ

Фізико-механічний інститут ім. Г.В.Карпенка НАН України, вул. Наукова, 5, 79601 Львів, Україна
e-mail: svityliagolovey@gmail.com

DOI: https://doi.org/10.37827/ntsh.chem.2021.66.080

ВПЛИВ МОДИФІКАЦІЇ ЦЕОЛІТІВ КАТІОНАМИ ДВОХВАЛЕНТИХ МЕТАЛІВ НА ЇХ СОРБЦІЙНІ ТА ІНГІБУВАЛЬНІ ВЛАСТИВОСТІ

Досліджено адсорбційні характеристики цеолітів, попередньо-модифіковані двова-лентними металами – Ca, Mn, Zn, у середовищі кислого дощу протягом 1, 3, 20, 24, 48, 120,144 і 168 годин. Виявлено, що найбільша кількість катіонів десорбується з цеоліту, модифікованого кальцієм. За такої взаємодії цеоліту з кислим дощем відбуваються процеси десорбції-адсорбції. Концентрація катіонів Кальцію у десорбції становить 3,5–5,0, а в адсорбції 2,0–3,0 мг/л. Концентрація десорбованих катіонів Мангану протягом 1…48 год експозиції становить ~0,13±0,02 мг/л, після 120 годин – ~0,04 мг/л. Для Цинку протягом 1 год спостерігається максимальна концентрація катіонів – 0,82 мг/л, надалі вона зменшилась у ~2 рази, і стабілізувалась після 20 годин експозиції на рівні 0,27±0,03 мг/л. З’ясовано, що швидкість корозії алюмінієвого сплаву Д16Т у 0,1% розчині NaCl у разі застосування Zn-цеоліту, як інгібітора, після 30 днів експозиції зменшується у ~12 разів, а після 50 – у ~3 рази. Аналіз поверхні алюмінієвого сплаву після 30 днів витримки виявив відсутність продуктів корозії на його поверхні, а після 50 діб – їх незначне утворення. Ступінь захисту сплаву Д16Т зі збільшенням експозиції від 30 до 50 діб зменшується на ~27%.

Ключові слова: адсорбція, цеоліти, інгібування, модифікація, корозія.

Література:

    1. Pavlenko Yu.V. Zeolites – minerals of the XXI century. Energy. 2006. Vol. 11. P. 60–64. (in Russian).
    2. Ahmed N.M., Emira H.S., Selim M.M. Anticorrosive performance of ion-exchange zeolites in alkyd-based paints. Pigm. Resin. Technol. 2011. Vol. 40(2). P. 91–99. (https://doi.org/10.1108/03699421111113747).
    3. Dziedzicka A., Sulikowski B., Ruggiero-Mikołajczyk M. Catalytic and physicochemical properties of modified natural clinoptilolite. Catalysis Today. 2016. Vol. 135(1). P. 50–58. (https://doi.org/10.1016/j.cattod.2015.04.039).
    4. Wanga S., Peng Y. Natural zeolites as effective adsorbents in water and waste water treatment. Chem. Eng. J. 2010. Vol. 156. P. 11–24. (https://doi.org/10.1016/j.cej.2009.10.029).
    5. Tsitsishvili G.V, Andronikashvili T.G, Kirov G.N, Filozova L.D. Natural zeolites. ‒ Moscow: Chemistry, 1985. 396 p. (in Russian).
    6. Ates A., Hardacre C. The effect of various treatment conditions on natural zeolites: Ion exchange, acidic, thermal ands team treatments. J. Colloid Interf. Sci. 2012. Vol. 372. Р. 130–140. (. (https://doi.org/10.1016/j.jcis.2012.01.017).).
    7. Khataee A., Bozorg S., Khorram S. Сonversion of natural clinoptilolite microparticles to nanorods by glowdis charge plasma: anovelfe-impregnated nanocatalysts for the heterogeneous fenton process. Ind. Eng. Chem. Res. 2013. Vol. 52. P. 18225–18233. (https://doi.org/10.1021/ie403283n).
    8. Smith J.W. Structure and chemistry of zeolites. Cheolite chemistry and zeolite catalysis. ‒ Moscow: Mir, 1980. 506 p. (in Russian).
    9. Colella C., Mumpton F.A. Natural Zeolites for the therd Millenium. ‒ Napoli: De Frede, 2000. 481 p.
    10. Doula M., Ioannou A. The effect of electrolyte anion on Cu adsorption desorption by clinoptilolite. Microporous and Mesoporous Materials. 2003. Vol. 58(2). P. 115–130. (https://doi.org/10.1016/S1387-1811(02)00610-8).
    11. Anufrienko V.F., Maksimov N.G., Shinkarenko V.G., Davydov A.A., Lokhov Y.A., Bobrov N.N., Ione K.G. Investigation of the state of transition metal cations in zeolites by spectroscopy methods. Application of zeolites in catalysis. 1977. P. 113–154. (in Russian).
    12. Maksimov N.G., Ione K.G., Anufrienko V.F., Kuznetsov P.N., Bobrov N.N. Influence of ion exchange conditions on the state and catalytic properties copper in zeolites. Dokl. Acad. Nauk Ukr. SSR. 1974. Vol. 217. P. 135–138. (in Russian).
    13. Slinkin A.A. Isolated Cu2+ in zeolite channels: connection of the local structure of the center with its catalytic activity in ethane oxidation. Kinet. Catal. 1992. Vol. 33(3). P. 618–623. (in Russian).
    14. Rakitskaya T., Raskola L.,. Kiose T., Zacharia O., Kitaiskaya V. Adsorption of 3d metal ions by natural and acid-modified clinoptilolite. Odessa National University Herald. 2010. Vol. 15(3). P. 85–91. (in Russian).
    15. Barthomeuf D. Basic zeolites: Characterization and uses in adsorption and catalysis. Catal. Rev.: Sci. Eng. 1996. Vol. 38. P. 521–612. (https://doi.org/10.1080/01614949608006465).
    16. Boevski I., Genov K., Boevska N., Milenova K., Batakliev T., Georgiev V., Nikolov P., Sarker D.K. Low temperature ozone decomposition on Cu2+, Zn2+ and Mn2+-exchanged clinoptilolite. Proc. Bulgarian Acad. Sci. 2011. Vol. 64(1). P. 33–38.
    17. Velasco-Maldonado P.S., Hernández-Montoya V., Montes-Morán M., Vázquez A., Pérez-Cruz M. Surface modification of a natural zeolite by treatment with cold oxygen plasma: Characterization and application in water treatment. Appl. Surf. Sci. 2018. Vol. 434. P. 1193–1199. (https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2017.11.023).
    18. Pengthamkeerati P., Satapanajaru T, .Chularuengoaksorn P. Chemical modification of coal fly ash for the removal of phosphate from aqueous solution. Fuel. 2008. Vol. 87. P. 2469–2476. (https://doi.org/10.1016/j.fuel.2008.03.013).
    19. Verboekend D., Keller T., Milinaet M. Hierarchy Brings Function: mesoporous clinoptilolite and l zeolite catalysts synthesized by tandem acid-base treatments. Chem. Mater. 2013. Vol. 25. P. 1947–1959. (https://doi.org/10.1021/cm4006103).
    20. Chico B., Simancas J., Vega J.M., Granizo N., Diaz I., De La Fuente D., Morcillo M. Anticorrosive behaviour of alkyd paints formulated with ion-exchange pigments. Prog. Org. Coat. 2008. Vol. 61. Р. 283–290. (https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2007.07.033).
    21. Dikiy N.P., Medvedeva E.P., Fedorets I.D., Hlapova N.P., Lutsay N.S., Lyashko Y., Medvedev D.V., Gavrik A.P. Termomodification of nanopowder of natural clinoptilolite. J. Kharkiv Nat. Univ., Phys. Ser. 2009. Vol. 880. P.84–90. (in Russian).
    22. Azzolina-Jury F., Bento D., Henriques C., Thibault-Starzyk F. Chemical engineering aspects of plasma-assisted CO2 hydrogenation over nickel zeolites under partial vacuum. J CO2 Util. 2017. Vol. 22. P. 97–109. (https://doi.org/10.1016/j.jcou.2017.09.017).
    23. Valtchev V., Majano G., Mintova S., Pérez-Ramírez J. Tailored crystalline microporous materials by post-synthesis modification. Chem. Soc. Rev. 2013. Vol. 42. P. 263–290. (http://doi.org/10.1039/C2CS35196J).
    24. Rakytskaya T.L., Truba A.S., Raskola L.A., Ennan A.A. Modified manganese (II) chloride natural clinoptilolite in the ozone decomposition reaction. Chem. Phys. Surf. Techn. 2013. Vol. 4(3). P. 297–304. (in Russian).
    25. Yunier G., Rodriguez-Iznaga I., Menorval L., Llewellyn Ph., Maurin G., Lewis D., Russell B., Autie M., Ruiz-Salvador A.R. Step-wise dealumination of natural clinoptilolite: Structural and physicochemical characterization. Microporous Mesoporous Mater. 2010. Vol. 135. P. 187–196. (https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2010.07.008).
    26. Sene R.A., Sharifnia S., Moradi G.R. On the impact evaluation of various chemical treatments of support on the photocatalytic properties and hydrogen evolution of sonochemically synthesized TiO2 Clinoptilolite. Int. J. Hydrogen Energy. 2018. Vol. 43(2). P. 695–707. (https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2017.11.099).
    27. Verboekend D., Keller T. C., Milina M., Hauert R., Perez-Ramírez J. Hierarchy Brings Function: Mesoporous Clinoptilolite and L Zeolite Catalysts Synthesized by Tandem Acid-Base Treatments. Chemistry of Materials. 2013. Vol. 25. P. 1947−1959. (https://doi.org/10.1021/cm4006103).
    28. Korniy S., Zin I., Danyliak M.-O., Khlopyk O., Protsenko V., Biliy L., Golovchuk M.., Zin Ya. Protective properties of mechanochemically obtained zeolite/phosphate anti-corrosion pigments for paints and varnishes. Vopr. Khim. Khim. Tekhnol. 2021. Vol. 3. P. 107–112. (in Ukrainian). (http://doi.org/10.32434/0321-4095-2021-136-3-107-112).
    29. Korniy S., Zin I., Khlopik O., Golovchuk M., Danyliak M.-O., Halaichak S. Modification of synthetic zeolite by metal cations to increase its anti-corrosion efficiency. Physicochem. Mech. Mater. 2021. Vol. 57(1). P. 103–110. (in Ukrainian).
    30. GOST 4974-2014 Drinking water. Determination of manganese content by photometric methods (with amendments). (in Russian).
    31. PND F 14.1: 2.195-2003 Quantitative chemical analysis of waters. The procedure for measuring the mass concentration of zinc ions in water and sewage by photometric method with sulfarsazen - NORMASC - system of standards. (in Russian).
    32. Pavlovskaya T.G., Cheap E.A., Zaitsev S.N., Kozlov I.A., Volkov I.A., Zakharov K.E. Corrosion resistance of aluminum alloys under conditions that simulate the factors of space flight. Proc. VIAM. 2016. Vol. 3(39). P. 85–93. (in Russian). (https://doi.org/10.18577/2307-6046-2016-0-3-11-11).

Як цитувати:

ГАЛАЙЧАК С., ДАНИЛЯК М.-О., ЗІНЬ І., ХЛОПИК О., ГОЛОВЧУК М., ДАЦКО Б., ЗІНЬ Я., КОРНІЙ С. ВПЛИВ МОДИФІКАЦІЇ ЦЕОЛІТІВ КАТІОНАМИ ДВОХВАЛЕНТИХ МЕТАЛІВ НА ЇХ СОРБЦІЙНІ ТА ІНГІБУВАЛЬНІ ВЛАСТИВОСТІ. Праці НТШ. Хім. Наук. 2021 Т. LXVI. С. 80-89.

Завантажити файл