СИНТЕЗ І СОРБЦІЙНІ ВЛАСТИВОСТІ ЩОДО ІОНІВ ТОКСИЧНИХ МЕТАЛІВ КОМПОЗИТІВ НА ОСНОВІ СИЛІКАГЕЛЮ З АДСОРБОВАНИМИ КОПОЛІМЕРАМИ 4-ВІНІЛПІРИДИНУ ТА ТРЕТ-БУТИЛМЕТАКРИЛАТУ
DOI: https://doi.org/10.17721/1728-2209.2023.1(58).3
Ключові слова:
органо-мінеральні композити, 4-вінілпіридин, трет-бутилметакрилат, сорбційні властивостіАнотація
В с т у п . Органо-мінеральні композитні матеріали дозволяють посилювати адсорбційні властивості поруватих неорганічних матеріалів і отримувати ефективні сорбенти для вилучення іонів токсичних металів антропогенного
походження зі стічних вод. Метою роботи було створення органо-мінеральних композитів шляхом адсорбції на поверхні силікагелю кополімерів 4-вінілпіридину (4-ВП) і трет-бутилметакрилату (ТБМА) з різними молярними співвідношеннями комономерів і дослідження їхніх сорбційних властивостей щодо іонів Cu(II), Cd(II), Pb(II) та Fe(III).
М е т о д и . Мольна частка комономерів у складі синтезованих кополімерів визначалась за допомогою 1Н ЯМР-спектроскопії. Іммобілізацію кополімерів 4-ВП:TБMA на поверхні доводили за допомогою ІЧ-спектроскопії. Термогравіметричний аналіз використовували для визначення мольної частки органічної складової (кополімерів) у створених композитах. Сорбційні характеристики синтезованих композитів щодо іонів Cu(ІІ), Cd(II), Pb(ІІ) та Fe(ІІІ) досліджували у статичному режимі проведення сорбції, рівноважні концентрації іонів металів фіксували атомно-абсорбційним методом.
Р е з у л ь т а т и . Кополімеризацію 4-вінілпіридину (4-ВП) і трет-бутилметакрилату (TБMA) здійснювали з вихідними молярними співвідношеннями комономерів 1 : 4, 1 : 1, 4 : 1. Органо-мінеральні композити формували шляхом адсорбції цих кополімерів на поверхні силікагелю у масовому співвідношенні кополімер : силікагель 1 : 4. Знайдено масовий вміст органічної складової (кополімерів 4-ВП : ТБМА) у створених органо-мінеральних композитах: 13,6 ± 0,1 мас. % для кополімеру із початковим співвідношенням комономерів 4-ВП : ТБМА = 1 : 4 (композит 1); 15,7 ± 0,1 мас. % для кополімеру із початковим мольним співвідношенням комономерів ratio 4-ВП : ТБМА = 1 : 1 (композит 2) і 16,0 ± 0,1 мас. % для кополімеру із початковим співвідношенням комономерів 4-ВП : ТБМА = 4 : 1 (композит 3). Установлено, що їхня сорбційна ємність щодо всіх досліджених іонів у 2–3 рази вища за таку для вихідного силікагелю.
В и с н о в к и . Установлено, що найкращі сорбційні властивості щодо іонів Cu(II), Pb(II), Cd(II) і Fe(III) притаманні композиту на основі силікагелю з адсорбованим кополімером 4-вінілпіридину і трет-бутилметакрилату з вихідним молярним співвідношенням 4 : 1.
Посилання
Boeva, Z., Pyshkina, O., & Sergeev, V. (2012). Synthesis of conducting polyaniline-polyanion interpolymer complexes and study of their composition and properties. Polymer Science Series A, 54(8), 614–620 [in Ukrainian]. https://doi.org/10.1134/S0965545X12060016
Borodavka, T. (2011). Adsorption and chemical transformations on the surface of silica modified with chitosan: Abstracts of PhD theses, Chuiko Institute of Surface Chemistry, Kyiv, 17–18 [in Ukrainian].
Convertine, A. J, Sumerlin, B. S., Thomas, D. B., Lowe, A. B., & McCormick, C. L. (2003). Synthesis of block copolymers of 2- and 4-vinylpyridine by RAFT polymerization. Macromolecules, 36(13), 4679–4681. https://doi.org/10.1021/ma034361l
Krishnan, R., Srinivasan, K. S. (2004). Homo and block copolymers of tert-butyl methacrylate by atom transfer radical polymerization. European Polymer Journal, 40(10), 2269–2276. https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2004.06.010
Kychkyruk, O., Kondratenko, O., Yanovska, E., Vretik, L., Nikolaeva, O., & Sternik, D. (2020). Sorption properties of silica gel with adsorbed copolymers of 4-vinylpyridine and styrene with respect to Cu(II), Pb(II) and Fe(III) ions. Molecular Crystals & Liquid Crystals, 701(1), 118–127. https://doi.org/10.1080/15421406.2020.1754080
Lee, H., Joseph, A., & Gardella, Jr. (1992). Multitechnique surface analysis of poly (N-vinylpyridine-co-styrene) and poly (N-vinylimidazole-co-styrene) random copolymers. Polymer, 33(20), 4250–4259. https://doi.org/10.1016/0032-3861(92)90265-X
Losev, V., Diduh, S., & Buyko, E. (2009). The use of silica modified with polyhexamethylene guanidine and 8-hydroxyquinoline-5-sulfonic acid for concentration and sorption-atomic-emission determination of metals in natural waters. Analitika i kontrol, 13(1), 33–39 [in Ukrainian].
Polishchuk, L. M., Yanovska, E. S., Yanishpolskiy, V. V., Tertykh, V. A., Sukhyy, K. M., & Burmistr, M. V. (2007). Silica with immobilized poliionen for anionic complexes of Au(III) determination. Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 11, 143–146 [in Ukrainian]. http://nbuv.gov.ua/UJRN/dnanu_2007_11_28
Tertykh, V. A., Polishchuk, L. M., Yanovska, E. S., & Dadashev, A. D. (2008). Concentration of anions by silica adsorbents with immobilized nitrogen-containing polymers. Adsorption Science & Technology, 26(1–2), 59–68. https://doi.org/10.1260/026361708786035350
Yanovska, E., Vretik, L., Kondratenko, O., Nikolaeva, O., & Sternik, D. (2020). Adsorption properties of silica gel in situ modified with copolymers of 4-vinylpyridine and styrene towards ions of toxic metals. Functinal Materials, 27(1), 210–217. https://doi.org/10.15407/fm27.01.210
Yanovska, E., Vretik, L., Kondratenko, O., Nikolaeva, O., Sternik, D., & Kychkyruk, O. (2018). Synthesis and adsorption properties of 4-vinylpyridine, styrene and maleic anhydride copolymer in situ immobilized on silica surface. Molecular Crystals & Liquid Crystals, 672(1), 104–114. https://doi.org/10.1080/15421406.2018.1542112
Yuan, J.-J., Ma, R., Gao, Q., Wang, Y. F., Cheng, S. Y., Feng, L. X., Fan, Z. Q., & Jiang, L. (2003). Synthesis and characterisation of polystyrene/poly(4-vinylpyridine) triblock copolymers by reversible addition-fragmentation chain transfer polymerisation and their self-assembled aggregates in water. Journal of Applied Polymer Science, 89(4),1017–1025. https://doi.org/10.1002/app.12222
Zamfir, M., Patrickios, C. S., Montagne, F., Abetz, C., Abetz, V., Oss-Ronen, L., & Talmon, Y. (2012). Styrene-vinyl pyridine diblock copolymers: synthesis by RAFT polymerization and self-assembly in solution and in the bulk. Journal of Polymer Science Part A Polymer Chemistry, 50(8), 1636–1644. https://doi.org/10.1002/pola.25935
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 Надія ОЛІЙНИК, Олена НІКОЛАЄВА, Еліна ЯНОВСЬКА, Людмила ВРЕТІК
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License.
