The sorption capacity of copper(II) ions from hydrochloric acid solutions by the silicon-polymer com-posite 4-vinylpyridine - 2-hydroxyethyl methacrylate/N,N-bis(3-triethoxysilylpropyl)thiocarbamide was studied
composite, sorbent, 4-vinylpyridine, 2-hydroxyethyl methacrylate, N,N-bis(3-triethoxysilylpropyl)thiocarbamide
Гибридные композиционные материалы, совмещающие органическую и неорганическую фазы, являются объектами новейших технологий, так как сочетают лучшие свойства оксидов металлов и полимеров [1–3]. Полимер-неорганические материалы, полученные золь-гель методом, отличаются повышенной механической прочностью и термостабильностью, являются усиливающими наполнителями для пластиков и резин, “связующими” полимерными компонентами, улучшающими термохимические, реологические, электрические и оптические свойства материалов. Также они находят широкое применение при очистке сточных и природных вод, извлечении и концентрировании металлов в аналитической химии [4,5]. В работе изучена сорбция ионов меди (II) из солянокислых растворов гибридным кремний-полимерным композитом. Сорбционный материал получен путем включения N,N-бис(3-триэтоксисилилпропил)тиокарбамида (БТМ) в матрицу сополимера 4-винилпиридина с 2-гидроксиэтилметакрилатом (4-ВП-ГЭМА). Для интерпретации экспериментальных изотерм адсорбции проведено моделирование процесса с применением уравнений Ленгмюра, Фрейндлиха и Дубинина‒Радушкевича.
Сорбционная активность композита (4-ВП-ГЭМА-БТМ) исследована по отношению к ионам Cu (II) в растворе соляной кислоты. При кислотности среды 1 моль/л полное сорбционное равновесие в системе достигается после 3 часов контакта композита с раствором ионов Cu (II). Важным фактором, определяющим адсорбционное равновесие, является температура, поэтому изотермы адсорбции получены при температурах 298, 323 и 343 К. Наибольшее значение сорбционной емкости по Cu (II) (198 мг/г) наблюдается при температуре 343 К. Полученные в рамках модели Фрейндлиха термодинамические параметры, в частности, энергия активации (26 кДж/моль) и рассчитанное изменение энергии Гиббса (19 кДж/моль), позволяют сделать вывод о хемосорбционной природе процесса.
Хемосорбционные взаимодействия вероятно, протекают в результате образования ионно-координированных комплексов N- и S-функциональных групп композитов с ионом Cu (II):
Протекание хемосорбции подтверждается данными ИК спектроскопии: появление в ИК спектре композитов (4-ВП-ГЭМА/БТМ), насыщенных металлом, полос поглощения в области 400–300 см–1 свидетельствует об образовании связи металл – пиридиновый азот в твердой фазе.
1. Li, S. Characterization of poly(2-hydroxyethyl methacrylate-silica) hybrid materials with different silica contents / S. Li, A. Shah, A.J. Hsieh and at. // Polymer. – 2007. – V. 48, № 14. – P. 3982-3989.
2. Yang, X. Effects of reaction parameters on the preparation of P4VP/SiO2 2. com-posite aerogel via supercritical CO2 drying / X. Yang, W. Wang, L. Cao, J. Wang // Polymer Composites. – 2019. – V. 40, № 11. – P. 4205-4214.
3. Lebedeva, O.V. Organic-inorganic composite for extraction of platinum(IV) / O.V. Lebedeva, Y.N. Pozhidaev, T.V. Raskulova // Solid State Phenomena. – 2021. – Vol. 316. – P. 116-120.
4. Lebedeva, O.V. Gibridnyy adsorbent na osnove sopolimera 4-vinilpiridina s 2-gidroksietilmetakrilatom i kremniyorganicheskogo tiokarbamida / O.V. Lebedeva, E.I. Sipkina, Yu.N. Pozhidaev // Fizikohimiya poverhnosti i zaschita materialov. – 2018. – T. 54, № 4. – S. 332-338.
