КІНЕТИКА ПЕРОКСИДНОГО ЗНЕБАРВЛЕННЯ АЗОРУБІНУ ЗА НАЯВНОСТІ КОМПОЗИТА ПОЛІАНІЛІН–МАНГАН ОКСИД(IV)

B. Ostapovych, Ja. Kovalyshyn, A. Charkiv

Анотація


Очистка водних екологічних систем від залишків синтетичних барвників, які використовують у текстильній та поліграфічній промисловості, є актуальною проблемою сьогодення. Дослідники успішно вивчають можливості застосування реактивів Фентона і Раффа для знебарвлення водних розчинів барвників, пропонуючи різні сполуки перехідних металів, іони яких можуть слугувати каталізаторами процесу розкладання H2O2 до радикалів HO•, які є потужними окиснювачами. Однак відокремлення таких гомогенних каталізаторів після роботи з промисловими барвниками в процесі очищення є технічно й економічно недоцільним, тому виникає потреба у нерозчинних твердих каталізаторах із високою адсорбційною здатністю, наприклад, у вигляді полімерних композитів поліанілін–MnO2 (ПAн–MnO2). Твердофазний  каталізатор  із адсорбованими продуктами  знебарвлення може бути легко відділений від водного розчину методом фільтрації.

Досліджено кінетику пероксидного знебарвлення синтетичного барвника азорубіну за наявності адсорбуючого агента – поліаніліну, який застосовували у вигляді його композита з  оксидом мангану (IV), каталітична дія MnO2 обумовлює розпад пероксиду до радикалів HO•, окиснення за їхньою участю молекул барвника і утворення безбарвних продуктів.

Композит поліанілін–MnO2 синтезували методом окиснювальної поліконденсації за уведення аніліну в реакційну посудину, яка містить певну кількість MnO2,  диспергованого у водному розчині сульфатної кислоти, мольне співвідношення  MnO2: Ан = 1:3. 

Методом ІЧ-спектроскопії показано, що до складу композита поліанілін–MnO2 входять поліанілінові хіноїдні і бензоїдні групи та Мn–O групи, між якими, очевидно, виникає міжмолекулярна взаємодія.  Адсорбційні піки поглинання між 500 і 800 cм-1 належать 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 валентних  коливань  бензоїдної форми (вторинний ароматичний амін), а пік при 1 142–1 153 см-1  належить до хіноїдної форми допованого ПАн, пік при 800 – до коливань атомів у зв’язках C–C і C–H бензоїдної форми. 

Методом УФ–спектроскопії досліджено кінетику пероксидного обезбарвлення розчину барвника за наявності однакових кількостей синтезованого композита (ПAн–MnO2) або механічних сумішей вихідного оксиду мангану із чистим поліаніліном (ПAн+MnO2).

Показано, що константи швидкостей каталітичного знебарвлення АЗР пероксидом водню для композита (ПAн–MnO2) і механічних сумішей (ПAн+MnO2) мають числові значення одного порядку (≈ 10-5 c-1), T=20 C.

Збільшення вмісту ПАн у складі механічної суміші від (MnO2:ПAн = 1:3; k0=6,67 10-5 с-1) до (MnO2:ПAн = 1:30; k0 = 8,17  10-5 с-1 ) призводить до деякого зростання константи швидкості реакції обезбарвлення азорубіну, проте у випадку синтезованого композита (MnO2:ПAн = 1:3;  k0 = 3,17 10-5с-1) ефективність каталізу зменшується, очевидно, обмежується доступ до каталітичних центрів на поверхні частинок оксиду мангану внаслідок їхньої інкапсуляції поліаніліновою матрицею під час синтезу композита. 

 

Ключові слова:  поліанілін, композит, MnO2, каталіз, азорубін 


Повний текст:

PDF

Посилання


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

Ali I. New generation adsorbents for water treatment // Rev. Chem. 2012. Vol. 112. P. 5073–5091. DOI: https://doi.org/10.1021/cr300133d

Liu M., Chen Q., Lu K. High efficient removal of dyes from aqueous solution through nanofiltration using diethanolamine-modified polyamide thin-film composite membrane // Sep. Purif. Technol. Chem. 2017. Vol. 173. P. 135–143. DOI: https://doi.org/10.1016/j.seppur.2016.09.023

Ali I., Asim M., Khan T. A. Low cost adsorbents for the removal of organic pollutants from wastewater // J. Environ. Manag. Chem. 2012. Vol. 113. P. 170–183. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2012.08.028

Ding J., Yang Z., He C. UiO-66 (Zr) coupled with Bi2MoO6 as photocatalyst for visible-light promoted dye degradation // J. Colloid Interface Sci. Chem. 2017. Vol. 497. P. 126–133. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jcis.2017.02.060

Ali I., Gupta V. Advances in water treatment by adsorption technology // Nat. Protoc. Chem. 2006. Vol.1. P. 2661. DOI: https://doi.org/10.1038/nprot.2006.370

Dellamatrice M. P., Silva-Stenico M. E., Moraes L. A. B. Degradation of textile dyes by cyanobacteria // Braz. J. Microbiol. Chem. 2017. Vol. 48. P. 25–31.

Georgin J., Marques B. S., Peres E. C. Biosorption of cationic dyes by Pará chestnut husk // Water Science & Technology. 2018. Vol. 77. P. 1612–1621. DOI: https://doi.org/10.2166/wst.2018.041

Shakoor S., Nasar A. Removal of methylene blue dye from artificially contaminated water using citrus limetta peel waste as a very low cost adsorbent // Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers. 2016. Vol. 66. P. 154–163. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jtice.2016.06.009

Ghosh D., Bhattacharyya K. G. Adsorption of methylene blue on kaolinite // Applied Clay Science. 2002. Vol. 20. P. 295–300. DOI: https://doi.org/10.1016/S0169-1317(01)00081-3

Abidi N., Duplay J., Jada A. Toward the understanding of the treatment of textile industries’ effluents by clay: adsorption of anionic dye on kaolinite // Arabian Journal of Geosciences. 2017. Vol. 10. P. 373. DOI: https://doi.org/10.1007/s12517-017-3161-3

Pan B., Zhang W. Develoment of polymeric and polymer-based hybrid adsorbents for pollutants removal from waters // Chemical Engineering Journal. 2009. Vol. 151. P. 19–29. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cej.2009.02.036

Saad M., Tahir H., Khan J. Synthesis of polyaniline nanoparticles and their application for the removal of Crystal Violet dye by ultrasonicated adsorption process based on Response Surface Methodology // Ultrasonics Sonochemistry. 2017. Vol. 34. P. 600–608. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2016.06.022

Ayad M. M,. El-Nasr A. A. Adsorption of cationic dye (methylene blue) from water using polyaniline nanotubes base // J. Phys. Chem. C . 2010. Vol. 114. P. 14377–14383. DOI: https://doi.org/10.1021/jp103780w

Tanzifi M., Hosseini S. H., Kiadehi A. D. Artificial neural network optimization for methyl orange adsorption onto polyaniline nano-adsorbent: kinetic, isotherm and thermodynamic studies // Journal of Molecular Liquids. 2017. Vol. 244. P. 189–200. DOI https://doi.org/10.1016/j.molliq.2017.08.122




DOI: http://dx.doi.org/10.30970/vch.6201.275

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.