КАТАЛІТИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ КОМПОЗИТА ПОЛІАНІЛІН-MnO2 В РЕАКЦІЯХ ДЕКОЛОРИЗАЦІЇ ОРГАНІЧНИХ БАРВНИКІВ

B. Ostapovych, Ya. Kovalyshyn

Анотація


Працю присвячено вивченню закономірностей перебігу реакцій окислення барвника метилового оранжевого (МО) пероксидом водню в присутності синтезованого гетерогенного каталізатора на основі композита (ПAн–MnO2). Додавання каталізаторів  на основі композитів кон'югованих полімерів з оксидами перехідних металів у реакційні суміші, які містять H2O2 й органічні барвники, може призвести до генерації гідроксильних радикалів, які є потужними окиснювачами, і дасть змогу досягнути більш високих темпів реакції знебарвлення барвників порівняно із тими, що демонструють звичайні окиснювачі. 

Композит поліанілін–MnO2 синтезовано шляхом окиснювальної поліконденсації аніліну під дією MnO2 диспергованого в 100 мл 1,15 моль/л водного розчину сульфатної кислоти, співвідношення MnO2:Ан = 1:1.

В ІЧ-спектрі композита поліанілін–MnO2 простежується широкий діапазон абсорбційних піків між 500 і 800 cм-1, які відносять до коливань атомів Мn–O в октаедрах MnO6, валентні коливання для хіноїдної і бензоїдної форм ПАн простежуються при 1 575 і  1 495 см-1, піки при 1 300 і 1 243 см-1  належать до C–N валентного коливання для бензоїдної форми (вторинний ароматичний амін), а пік при 1 142–1 153 см-1 – до хіноїдної форми допованого ПАн, пік при 800 – до коливань атомів у зв’язках C–C і C–H бензоїдної форми. До складу композита входять поліанілінові хіноїдні і бензоїдні групи та Мn–O, між якими, очевидно, виникає міжмолекулярна взаємодія.

Досліджено каталітичні властивості композита (ПAн–MnO2) та вихідного оксиду мангану в реакціях  деколоризації барвника МО під дією H2O2. Показано, що за наявності оксиду мангану окиснення МО відбувається швидше аніж під час дії композиту (ПAн–MnO2) і константа каталітичної реакції має порівняно більше числове значення (1,85 × 10-4 с-1 і 0,23 × 10-4 с-1  відповідно).

 

Ключові слова: поліанілін, композит, MnO2, каталіз, барвник. 


Повний текст:

PDF

Посилання


Chen C., Ma W., Zhao J. Semiconductor-mediated photodegradation of pollutants under visible-light irradiation // Chem. Soc. Rev. 2010. Vol. 39(11). P. 4206–4219. DOI: https://doi.org/10.1039/b921692h

Yu C .L., Yang K., Xie Y., Fan Q. Z., Yu J. C., Shu Q., Wang C. Y. Novel hollow Pt-ZnO nanocomposite microspheres with hierarchical structure and enhanced photocatalytic activity and stability // Nanoscale. 2013. Vol. 5. P. 2142–2151. DOI: https://doi.org/10.1039/C2NR33595F

Mo J. H., Lee Y. H., Kim J., Jeong J. Y., Jegal J. Treatment of dye aqueous solutions using nanofiltration polyamide composite membranes for the dye wastewater reuse // Dyes Pigments. 2008. Vol. 76 (2). P. 429–434. DOI: https://doi.org/10.1016/j.dyepig.2006.09.007

Lau W. J., Ismail A. F. Polymeric nanofiltration membranes for textile dye wastewater treatment: Preparation, performance evaluation, transport modelling, and fouling control: A review // Desalination. 2009. Vol. 245. P. 321–348. DOI: https://doi.org/10.1016/j.desal.2007.12.058

Scott K. Process intensification: An electrochemical perspective // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2018. Vol. 81. Part 1. P. 1406–1426. DOI: https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.05.189

Malik P. K., Saha S. K. Oxidation of direct dyes with hydrogen peroxide using ferrous ion as catalyst // Separation and Purification Technology. 2003. Vol. 31, No. 3. P. 241–250. DOI: https://doi.org/10.1016/S1383-5866(02)00200-9

Nunez L., Garcia-Hortal J. A., Torrades F. Study of kinetic parameters related to the decolourization and mineralization of reactive dyes from textile dyeing using Fenton and photo-Fenton processes // Dyes and Pigments. 2007. Vol.75, No. 3. P.647–652. DOI: https://doi.org/10.1016/j.dyepig.2006.07.014

Gemeay A. H., Mansour I. A., El-Sharkawy R. G., Zaki A. B. Kinetics and mechanism of the heterogeneous catalyzed oxidative degradation of indigo carmine // J. Mol. Catal. A Chem. 2003. Vol. 193. P. 109–120. DOI: https://doi.org/10.1016/S1381-1169(02)00477-6

Ai Z., Zhang L., Kong F., Liu H., Xing W., Qiu J. Microwave-assisted green synthesis of MnO2 nanoplates with environmental catalytic activity // 2008. Mater. Chem. Phys. 2008. V. 111. 162–167. DOI: https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2008.03.043

Zhang W. X., Yang Z. H., Wang X., Zhang Y. C., Wen X. G., Yang S. H. Large-scale synthesis of β-MnO2 nanorods and their rapid and efficient catalytic oxidation of methylene blue dye // Catal. Commun. 2006. Vol. 7. P. 408–412. DOI: https://doi.org/10.1016/j.catcom.2005.12.008

Ballav N. High-conducting polyaniline via oxidative polymerization of aniline by MnO2, PbO2 and NH4VO3 // Mater. Lett. 2004. Vol. 58. P. 3257–3260. DOI: https://doi.org/10.1016/j.matlet.2004.06.042

Shu H. Y., Chang M. C. Decolorization effects of six azo dyes by O3, UV/O3 and UV/H2O2 processes // Dyes Pigments. 2005. Vol. 65. P. 25–31. DOI: https://doi.org/10.1016/j.dyepig.2004.06.014

Kusic H., Koprivanac N., Srsan L. Azo dye degradation using Fenton type processes assisted by UV irradiation: a kinetic study // J. Photochem. Photobiol. A Chem. 2006. P. 195–202. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jphotochem.2005.11.024

Gemeay A. H., El-Sharkawy R. G., Mansour I. A., Zaki A. B. Catalytic activity of polyaniline/MnO2 composites towards the oxidative decolorization of organic dyes // Appl. Catal. 2008. Vol. 80 B. P. 106–115. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2007.11.014

Souza Br. S., Moreira F. C., Dezotti M. W. C., Vilar V. J. P., Boaventura R. A. R. Application of biological oxidation and solar driven advanced oxidation processes to remediation of winery wastewater // Catal.Today. 2013. Vol. 209. P. 201–208. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cattod.2012.08.037

Gemeay A. H., Mansour I. A., El-Sharkawy R. G., Zaki A. B. Kinetics and mechanism of the heterogeneous catalyzed oxidative degradation of indigo carmine // J. Mol. Catal. A Chem. 2003. Vol.193. P. 109–120. DOI: https://doi.org/10.1016/S1381-1169(02)00477-6

Gemeay A. H., Mansour I. A., El-Sharkawy R. G., Zaki A. B. Kinetics of the oxidative degradation of thionine dye by hydrogen peroxide catalyzed by supported transition metal ions complexes // J. Chem. Technol. Biotechnol. 2004. Vol.79. N 1. P. 85–96. DOI: https://doi.org/10.1002/jctb.917

Gemeay A. H., Mansour I. A., El-Sharkawy R. G., Zaki A. B. Catalytic effect of supported metal ion complexes on the induced oxidative degradation of pyrocatechol violet by hydrogen peroxide // J. Colloid Interface Sci. 2003. Vol. 263 (1). P. 228–236. DOI: https://doi.org/10.1016/S0021-9797(03)00134-6

Fung P. C., Sin K. M., Tsui S. M. Decolorisation and degradation kinetics of reactive dye wastewater by a UV/ultrasonic/peroxide system // J. Soc. Dyes Colorist. 2000. Vol.116. P. 170. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1478-4408.2000.tb00036.x

Gemeay A. H., Mansour I.A., El-Sharkawy R. G., Zaki A. B. Preparation and characterization of polyaniline/manganese dioxide composites via oxidative polymerization: Effect of acids // Eur. Polym. J. 2005. Vol. 41. P. 2575. DOI: https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2005.05.030

Ballav N., Biswas M. Conductive composites of polyaniline and polypyrrole with MoO3 // Mater. Lett. 2006. Vol. 60. P. 514–517. DOI: https://doi.org/10.1016/j.matlet.2005.09.026




DOI: http://dx.doi.org/10.30970/vch.6102.374

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.