Статья опубликована в рамках: I Международной научно-практической конференции «Естественные и математические науки: теория и практика» (Россия, г. Новосибирск, 11 декабря 2017 г.)

Наука: Химия

Секция: Физическая химия

Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции

Библиографическое описание:
Дабижа О.Н., Дербенева Т.В., Хатькова А.Н. [и др.] ТВЕРДОФАЗНОЕ АДСОРБЦИОННОЕ МОДИФИЦИРОВАНИЕ КЛИНОПТИЛОЛИТА ПОЛИДИЭТИЛЕНГЛИКОЛЬ СЕБАЦИНАТОМ // Естественные и математические науки: теория и практика: сб. ст. по матер. I междунар. науч.-практ. конф. № 1(1). – Новосибирск: СибАК, 2017. – С. 73-78.
Проголосовать за статью
Дипломы участников
Диплом лауреата

ТВЕРДОФАЗНОЕ АДСОРБЦИОННОЕ МОДИФИЦИРОВАНИЕ КЛИНОПТИЛОЛИТА ПОЛИДИЭТИЛЕНГЛИКОЛЬ СЕБАЦИНАТОМ

Дабижа Ольга Николаевна

доц., канд. хим. наук, доц. кафедры химии, Забайкальский государственный университет

РФ, г.Чита

Дербенева Татьяна Владимировна

аспирант, Забайкальский государственный университет,

РФ, г.Чита

Хатькова Алиса Николаевна

проф., д-р техн. наук, проф. кафедры химии, Забайкальский государственный университет,

РФ, г.Чита

Филенко Роман Андреевич

мл. науч. сотр. Институт природных ресурсов, экологии и криологии СО РАН,

 РФ, г.Чита

SOLID-PHASE ADSORPTION MODIFICATION OF CLINOPTILOLITE BY POLYDIYTHELENE GLYCOL SEABAZINATE

 

Olga Dabizha

аssociate Professor, Cand. chem. Sci., Associate Professor of the Department of Chemistry, Transbaikal State University

Russia, Chita

Tatyana Derbeneva

graduate student, Transbaikal State University

Russia, Chita

Alisa Khat’kova

professor, doctor of technical sciences. Sciences, Professor of the Department of Chemistry, Transbaikal State University,

Russia, Chita

Roman Filenko

junior researcher Institute of Natural Resources, Ecology and Cryology SB RAS,

Russia, Chita

 

АННОТАЦИЯ

Совместной механоактивацией в виброистирателе получены композиты на основе клиноптилолитсодержащих пород и полидиэтиленгликоль себацината с содержанием полимера 5 массовых процентов. Изучено влияние длительности механосинтеза на адсорбцию полимера методами инфракрасной спектроскопии и дифференциальной сканирующей калориметрии.

ABSTRACT

The composites based on clinoptilolite-containing rocks and polydiethylene glycol sebacate with a polymer content of 5 weight percent were obtained by joint mechanoactivation in a vibration shaker. The effect of the duration of mechanosynthesis on the adsorption of a polymer by infrared spectroscopy and differential scanning calorimetry was studied.

 

Ключевые слова: клиноптилолит, полидиэтиленгликоль себацинат, механосинтез, композиты, взаимодействие; относительная интенсивность полос поглощения.

Keywords: clinoptilolite, polydiethylene glycol sebacate, mechanosynthesis, composites, interaction; relative intensity of absorption bands.

 

Модифицирование природных цеолитов реагентами разной природы позволяет получать сорбенты со специфическими свойствами [1, с. 3]. Для синтеза материалов с заданными свойствами представляет интерес исследования, направленные на получение реакционноспособных органо-неорганических механокомпозитов. Ранее нами получены полимерные композиционные материалы на базе цеолитсодержащих пород и полидиэтиленгликоль себацината в агатовой ступке [2, с. 278]. Цель настоящей работы заключалась в разработке механохимического способа получения модифицированных полидиэтиленгликоль себаци­натом клиноптилолитов в лабораторном виброистирателе.

Объектами исследования выбраны клиноптилолитсодержащие породы Холинского и Шивыртуйского месторождений, модифициро­ванные полидиэтиленгликоль себацинатом, а предметом исследования – особенности их структуры.

Воздушно-сухую цеолитсодержащую породу Холинского и Шивыртуйского месторождений (ХЦ и ШЦ) подвергали механо­активации совместно с полидиэтиленгликоль себацинатом (П) в лабораторном вибрационном истирателе ИВЧ-3 при 25 оС в течение 3, 5, 7 минут. Массовая доля полимера составила 5 % от общей массы. Маркировка образцов, принятая в настоящей работе, состоит из типа месторождения клиноптилолитсодержащей породы, концентрации полимера и длительности механоактивации, например, ХЦ-П5-3.

ИК-спектры образцов регистрировали на приборе SHIMADZU FTIR-8400S на таблетках с KBr в области частот от 400 до 4000 см-1 при 25 оС. Термическую устойчивость образцов изучали синхронным термоанализатором STA 449F1 (фирма NETZSCH, Германия) методами ДСК и ТГА. Образцы нагревали от 30 до 1100 о С со скоростью 10 оС/мин в платиновых тиглях в атмосфере аргона.

Анализ частот и относительных интенсивностей полос поглощения (п.п.) в ИК-спектрах полимерных композитов показал (табл. 1), что увеличение длительности механосинтеза приводит к уменьшению относительной интенсивности полос поглощения (п.п.) в области 3620 см-1.

Таблица 1.

Частоты полос поглощения и их относительные интенсивности

Образцы

ν, см-1

I/Io

Образцы

ν, см-1

I/Io

Образцы

ν, см-1

I/Io

ХЦ-П5-3

3617

3437

2930

1738

1634

1051

598

459

0.73

0.74

0.26

0.36

0.50

1.00

0.65

0.81

ХЦ-П5-5

3622

3474

2942

1736

1632

1051

602

465

0.35

0.33

0.08

0.14

0.20

1.00

0.44

0.73

ХЦ-П5-7

3615

3451

2938

1736

1632

1049

598

467

0.52

0.55

0.12

0.21

0.32

1.00

0.56

0.80

ШЦ-П5-3

3617

3443

2936

1736

1634

1435

1051

604

455

0.58

0.58

0.12

0.23

0.39

0.17

1.00

0.62

0.82

ШЦ-П5-5

3615

3431

2934

1736

1636

1433

1043

604

463

0.77

0.76

0.21

0.32

0.52

0.25

1.00

0.62

0.82

ШЦ-П5-7

3615

3424

2936

1736

1638

1433

1053

602

455

0.35

0.33

0.05

0.11

0.21

0.11

1.00

0.44

0.71

 

 

Это связано с участием в процессе адсорбции полимера активных центров клиноптилолита - ºSi-OH групп. Наблюдается симбатное изменение относительной интенсивности п.п. при 1736 см-1, отвечающей валентным колебаниям карбонильной группы полимера.

Выявлено, что в ИК-спектрах полимерных композитов имеет место сдвиг п.п. ассоциатов молекул воды в области 3470-3420 см-1. П.п. с максимумами при 1433 см-1 свидетельствуют о наличии кальцита в образцах на основе клиноптилолитсодержащей породы Шивыртуйского месторождения. Адсорбционное взаимодействие между полимером и клиноптилолитом уменьшается в ряду:

 

ШЦ-П5-7 » ХЦ-П5-5 > ШЦ-П5-3 » ХЦ-П5-7 > ХЦ-П5-3 » ШЦ-П5-5.

 

На рисунке 1 показаны величины силикатного модуля клинопти­лолита, рассчитанные по данным ИК-спектроскопии.

 

Рисунок 1. Степень кристалличности композитов

 

Снижение силикатного модуля может указывать на уменьшение числа кислотных центров в связи с их блокировкой полимером. Анализ полученных данных (рисунок 1) показал, что наименьшее значение силикатного модуля имеют композиты ХЦ-П5-5 и ШЦ-П5-7, а наибольшее – ХЦ-П5-3 и ШЦ-П5-5.

Результаты исследования полимерных композитов методом дифференциальной сканирующей калориметрии приведены в таблице 2.

Таблица 2.

Данные дифференциальной сканирующей калориметрии

Образцы

t, oC

эндоэффекты

экзоэффекты

ХЦ-П5-3

123

361

-

865

-

434

-

952

ХЦ-П5-5

124

360

-

-

320

436

-

879

ХЦ-П5-7

124

355

-

841

-

435

-

894

ШЦ-П5-3

128

328

710

881

357

436

727

931

ШЦ-П5-5

133

484

709

860

351

417

726

951

ШЦ-П5-7

130

-

702

854

-

445

718

-

 

 

Найдено, что увеличение длительности механоактивации способствует незначительному повышению термической устойчивости модифицированных ПДЭГС клиноптилолитов, в большей степени Шивыртуйского месторождения.

На термограммах композитов выявлен ряд эндоэффектов с потерей массы образцов, в их числе, выделение гигроскопической и адсорбционной воды (123-133 оС); разложение ПДЭГС, связанного в органо-минеральные комплексы (328-361 оС); декарбонизация кальцита (700-710 оС); структурная трансформация неорганического каркаса клиноптилолита (840-865 оС). Кроме того, регистрируются следующие экзоэффекты: выгорание органического вещества и терми­ческое разрушение алифатических цепочек (320-360 и 417-445 оС); кристаллизация аморфного кремнезема (879-952 оС). Результаты ДСК согласуются с данными ИКС, поскольку в образцах с наибольшим блокированием полимером активных центров клиноптилолита ШЦ-П5-7 и ХЦ-П5-5 наблюдается уменьшение количества эффектов на ДСК‑кривых.

Таким образом, для сохранения активных центров на поверхности клиноптилолита при модифицировании 5 мас. % ПДЭГС, длительность механосинтеза должна составлять 3 и 5 минут для Холинского и Шивыртуйского месторождений соответственно.

 

Cписок литературы:

  1. Шапкин Н.П., Хальченко И.Г., Каткова С.А. и [др.] Сорбционные свойства и биотехнологические аспекты модифицированных природных алюмосиликатов // Universum: Химия и биология: электрон. научн. журн. 2014. № 4 (5). URL: http://7universum.com/ru /nature/archive/item /1195 (Дата обращения: 11.12.2017).
  2. Хатькова А.Н., Дабижа О.Н., Дербенева Т.В., Бурнашова Н.Н. Разработка прогрессивных технологий получения гибридных органосиликатных композиционных материалов на базе использования природного цеолитсодержащего сырья Восточного Забайкальского края // ГИАБ. – 2011. – № 10. – С. 278 – 283.
Проголосовать за статью
Дипломы участников
Диплом лауреата

Оставить комментарий