Utjecaj temperature kalcinacije na svojstva titanijevog dioksida. Temeljna istraživanja Proučavanje sorpcije bojila na titanijevom dioksidu

ČASOPIS ZA FIZIČKU KEMIJU, 2015, svezak 89, broj 1, str. 133-136 (prikaz, ostalo).

FOTOKEMIJA I MAGNETOKEMIJA

UDK 544.526.5+549.514.6.352.26

FOTOKATALITIČKA AKTIVNOST I SORPCIJSKA SVOJSTVA KALCIJEM MODIFICIRANOG TITANIJ DIOKSIDA © 2015 T.A. Khalyavka, N.N. Tsyba, S.V. Kamyshan, E.I. Kapinus

Nacionalna akademija znanosti Ukrajine, Institut za probleme sorpcije i endoekologije, Kijev

Email: [e-mail zaštićen] Primljeno u urednici 05.02.2014

Sintetizirani su mezoporozni uzorci titanijevog dioksida modificiranog kalcijem. Proučavana su njihova strukturna, fotokatalitička i sorpcijska svojstva. Utvrđeno je da se modificirani uzorci razlikuju od titanijevog dioksida po karakteristikama i svojstvima: specifična površina i prosječni volumen pora se povećavaju, a prosječni radijus pora smanjuje; povećava se fotokatalitička i sorpcijska aktivnost prema bojilima i dikromat anionu.

Ključne riječi: titanijev dioksid, kalcij, fotokataliza, sorpcija, bojila, dikromatni anion. DOI: 10.7868/S0044453715010124

U fotokatalitičkoj metodi pročišćavanja vodenih otopina od otrovnih tvari u većini slučajeva koristi se titanijev dioksid koji je jeftin i netoksičan katalizator. Osim toga, nakon završetka reakcije, može se lako odvojiti od otopine filtracijom ili centrifugiranjem. Trenutno fotokatalitičke metode za uklanjanje štetnih tvari iz vodenih otopina pomoću titanijevog dioksida postaju sve važnije.

Glavni nedostatak ovog fotokatalizatora je njegova nedovoljna aktivnost. Poznate su različite metode za povećanje njegove fotoaktivnosti, na primjer povećanjem adsorpcije supstrata ili povećanjem konstante kinetičke brzine. Adsorpcija se može povećati povećanjem specifične površine, kapaciteta monosloja i volumena pora, te konstante kinetičke brzine odvajanjem naboja i smanjenjem brzine rekombinacije para elektron-šupljina.

Svrha rada je dobiti i istražiti uzorke titanijevog dioksida modificiranog kalcijevom citratnom metodom, koji se odlikuju visokom specifičnom površinom, mezoporoznom strukturom i povećanom fotokatalitičkom aktivnošću u reakcijama destrukcije bojila i fotoredukcijom bikromatnog aniona.

EKSPERIMENTALNI DIO

Za dobivanje uzoraka titanijevog dioksida modificiranog kalcijem citratnom metodom

pripremljene su početne smjese: tetrabutoksi titan (IV) polimer (Aldrich) (3 g), limunska kiselina (0,06 g), glicerin (2 ml), kao i aditivi kalcijev klorid - 0,05 g, 0,1, 0,2, 0,5 i 1 g , odnosno, dobiveni uzorci označeni su kao 1Ca/1O2, 2Ca/1O2, 3Ca/1O2, 4Ca/1O2, 5Ca/1O2. Da bismo dobili čisti titanijev dioksid, uzeli smo istu smjesu, ali bez dodatka soli kalcijevog klorida. Ova metoda sinteze omogućuje jednostavno mijenjanje omjera komponenti u uzorcima.

Smjese su kalcinirane na 500 °C 2 sata u prisutnosti atmosferskog kisika u mufelnoj peći pri brzini zagrijavanja od 2 K/min. Nakon hlađenja, dobiveni prah se temeljito usitnjava dok se ne dobije homogena masa.

X-zraka fazna analiza je provedena na difraktometru DR0N-4-07 (Rusija) sa Cu^ zračenjem (s bakrenom anodom i niklovim filtrom) u reflektiranom snopu i registracijskom geometrijom prema Breguet-Brentano (2© = 10- 70°). Prosječna veličina kristalita određena je širenjem najintenzivnije trake pomoću Debye-Scherrerove jednadžbe: D = 0,9X/(B x cos©), gdje je 0,9 konstanta, X je valna duljina, nm. Veličine kristalita određene su iz najintenzivnijih vrhova karakterističnih za anataz.

Specifična površina uzoraka 05ud), kao i raspodjela pora, određeni su pomoću uređaja Quantachrom NovaWin2. Specifična površina uzoraka (Ssp) određena je Brunauer-Emmett-Teller (BET) metodom korištenjem izoterme sorpcije-desorpcije dušika. Radijus pora (R) kao i volumen pora (V) izračunati su iz desorpcijskih grana izotermi primjenom metode Barret-Joyner-Halenda.

HALYAVKA itd.

Riža. 1. Difraktogrami dobivenih uzoraka: 1 - TiO2, 2 - 3Ca/TiO2, 3 - 5Ca/TiO2. Za ostale oznake vidi tekst.

Riža. Slika 2. Izoterme sorpcije-desorpcije dušika dobivene na 20°C za uzorke: 1 - 5Ca/TiO2, 2 - 4Ca/TiO2, 3 - 3Ca/TiO2, 4 - TiO2.

Fotokatalitička aktivnost proučavana je na primjeru modelnih reakcija destrukcije bojila safranin T i rodamina, kao i fotoredukcije dikromatnog aniona u vodenim otopinama s udjelom fotokatalizatora od 2 g/l otopine. Ozračivanje je provedeno sa živinom lampom BUV-30 s maksimumom zračenja na 254 nm na sobnoj temperaturi u cilindričnom kvarcnom reaktoru opremljenom mehaničkom miješalicom na električni pogon. Promjena koncentracije boje praćena je spektrofotometrijski (Lambda 35, PerkinElmer Instruments).

RASPRAVA REZULTATA

Kristalna struktura uzoraka proučavana je rendgenskom faznom analizom (slika 1). Difrakcijski uzorci svih uzoraka sadrže intenzivne, jasno definirane refleksije karakteristične za kristalnu rešetku anataza (A). Dakle, u difrakcijskom uzorku dioksidnog uzorka

Tablica 1. Karakteristike uzorka

Uzorak Pupoljak, m2/g Ksr, cm3/g Gsr, nm

TiO2 43,4 0,13 5,89

1Ca/TiO2 46,7 0,13 5.4

2Ca/TiO2 71,2 0,14 4.8

3Ca/TiO2 75,3 0,15 4.1

4Ca/TiO2 83,9 0,18 4,25

5Ca/TiO2 76,2 0,19 5

Oznake: Bud - specifična površina, Usr - prosječni volumen pora, gsr - prosječni radijus.

Titan pokazuje prisutnost intenzivnih vrhova 20 = 25,5, 37,8, 54,0, 55,0, koji se pripisuju fazi anataza (slika 1).

U radu se navodi da je u prahu titanijevog dioksida modificiranog raznim ionima zemnoalkalijskih metala prisutna samo anatazna faza, što autori objašnjavaju niskim sadržajem modifikatora u svojim uzorcima. Za razliku od ovog rada, u našem slučaju (slika 1) također su detektirani pikovi 20 = 27,4, 41,2 koji pripadaju rutilnoj (P) fazi.

Za modificirane uzorke uočeni su vrhovi na 20 = 31, koji su karakteristični za brukit (B). Njihov intenzitet raste s povećanjem sadržaja kalcija u prahu. Iste vrhove autori su pronašli za TiO2 filmove modificirane kalcijevim ionima.

Veličine kristalita u aglomeratima titanijevog dioksida, izračunate Debye-Scherrerovom jednadžbom, iznose 9 nm, au slučaju modificiranih uzoraka njihova vrijednost raste na 12,4 nm, što je u skladu s literaturnim podacima, budući da prisutnost modifikatora ubrzava kristalizaciju. titanijevog dioksida i dovodi do povećanja veličine kristalita.

Proučavanje izotermi sorpcije-desorpcije dušika dobivenih na 20°C za sintetizirane uzorke pokazalo je postojanje petlje histereze (slika 2), što ukazuje na mezoporoznu strukturu prahova.

Specifična površina modificiranih uzoraka udvostručuje se u usporedbi s čistim titanijevim dioksidom (Tablica 1). U seriji uzoraka od TiO2 do 5Ca/TiO2 (Tablica 1), vrijednost prosječnog volumena pora raste od 0,13

FOTOKATALITIČKA AKTIVNOST

na 0,19 cm3/g, a prosječni polumjer pora, naprotiv, smanjuje se s 5,89 na 5 nm. Područje raspodjele veličine pora prikazano je na sl. 3. Kao što se može vidjeti, za uzorke 4Ca/TiO2 i 3Ca/TiO2 uočena je uža raspodjela pora nego za čisti titanijev dioksid i uzorak s najvećom količinom kalcija - 5Ca/TiO2.

Za određivanje optimalnih uvjeta za razgradnju otrovnih tvari u vodenim otopinama važno je proučiti kinetiku njihove sorpcije na fotokatalizatorima. Utvrđeno je da se sorpcijska ravnoteža u sustavu fotokatalizator - safranin T uspostavlja za približno 1 sat, a za sustave fotokatalizator - rodamin i fotokatalizator - kalijev bikromat za 2 sata.

Provedene studije su pokazale da za sve ispitivane adsorpcijske agense i adsorbente kinetičke adsorpcijske krivulje imaju uobičajeni glatki karakter: gladak tijek i male adsorpcijske vrijednosti (Tablica 2).

U svim proučavanim slučajevima fotokatalitička reakcija je na zadovoljavajući način opisana kinetičkom jednadžbom prvog reda.

Kako bi se odredila optimalna količina fotokatalizatora u ispitivanim reakcijama, njihova koncentracija je povećana dok je koncentracija supstrata ostala konstantna. Utvrđeno je da pri niskoj koncentraciji fotokatalizatora (<2 г/л) наблюдается рост констант скорости деструкции красителей и фотовосстановления бихромат-аниона с увеличением содержания фотокатализатора в растворе с последующим выходом на плато при концентрациях фотокатализатора вблизи 2 г/л. Все последующие фотокаталитические реакции проводили при концентрации фотокатализатора 2 г/л.

U nizu od 1Ca/TiO2 do 4Ca/TiO2 uočeno je povećanje fotokatalitičke aktivnosti u reakcijama destrukcije bojila (tablica 2). Tako se konstanta brzine fotokatalitičke destrukcije safranina T povećava s 3,5 na 5,7 x 10-4 s-1, rodamina - s 1,7 na 2,5 x 10-4 s-1. Slične podatke autori su dobili za uzorke

Riža. Slika 3. Raspodjela veličine pora za sintetizirane uzorke: 1 - 4Ca/TiO2, 2 - 3Ca/TiO2, 3 - 5Ca/TiO2, 4 - TiO2; r - radijus pora, Ktot. - ukupni volumen pora.

titanijev dioksid dopiran ionima kalcija sol-gel metodom i kalcijev titanat u radu.

Osim toga, u seriji uzoraka od 1Ca/TiO2 do 4Ca/TiO2 povećava se njihov sorpcijski kapacitet prema bojilima (tablica 2), što je povezano s njihovim strukturnim karakteristikama (tablica 1). Uzorak 5Ca/TiO2, u usporedbi s prahom 3Ca/TiO2 i 4Ca/TiO2, ima značajno nižu sorpcijsku i fotokatalitičku aktivnost prema bojilima.

U slučaju fotoredukcije dikromatnog aniona uzorak 5Ca/TiO2 pokazao se fotokatalitički najaktivnijim (kA = 3,9 x 104, s-1), što je u skladu s radom u kojem je utvrđeno da dodatak kalcijev titanat u titanov dioksid

Tablica 2. Fotokatalitička k x 104, s 1) i sorpcijska (adsorpcijska vrijednost A, mg/g) aktivnost uzoraka titanijevog dioksida modificiranog kalcijem prema bojilima i dikromatnom anionu

Uzorak Safranin T Rodamin Bikromat anion

ky x 10-4, s"1 A x 10 4, mg/g ky x 10-4, s"1 A x 10 4, mg/g ky x 10-4, s"1 A x 10-6, mg /G

BELIKOV M.L., LOKSHIN E.P., SEDNEVA T.A. - 2012. (prikaz).

Sorbent na bazi titanijevog dioksida dobiven je ultrazvučnom obradom reagensa TiO2 u različitim elektrolitima: destilirana voda, otopine NaCl, NaOH, HCl. Proučavana je mikrostruktura dobivenih sorbenata, elementarni sastav površine, toplinska stabilnost, prisutnost funkcionalnih skupina na površini i sorpcijska aktivnost titanijevog dioksida nakon ultrazvučne obrade. Utvrđeno je da se primjenom ultrazvučne obrade TiO2 njegova sorpcijska aktivnost povećava nekoliko puta u usporedbi s neobrađenim TiO2. Osim toga, okolina elektrolita u kojoj se događa ultrazvučno djelovanje mijenja toplinsku stabilnost sorbensa i utječe na njegovo ponašanje u procesima sorpcije-desorpcije nečistoća s površine. Najveću sorpcijsku aktivnost imao je sorbent tretiran ultrazvukom u alkalnom mediju, a najmanju reagens titanijev dioksid. Titanijev dioksid podvrgnut ultrazvučnoj obradi u neutralnom okruženju (H2O, NaCl) odlikuje se najstabilnijim karakteristikama u procesu sorpcije-desorpcije.

pročišćavanje vode

titanijev dioksid

ultrazvučni tretman

nečistoće teških metala

1. Smirnova V.V., Nazarenko O.B. Primjena titanovih oksida i hidroksida za pročišćavanje vode za piće // Perspektive razvoja temeljnih znanosti: zbornik radova VIII međunarodne konferencije studenata i mladih znanstvenika (Tomsk, 26.-29. travnja 2011.). - Tomsk, 2011. - P.383-385.

2. Smirnova V.V., Nazarenko O.B. Razvoj tehnologije za proizvodnju nanoporoznog sorbenta na bazi titanijevog dioksida za pročišćavanje vode za piće // Moderna oprema i tehnologije: zbornik radova XVII. Međunarodne znanstvene i praktične konferencije studenata i mladih znanstvenika (Tomsk, 9.-13. travnja 2012.). - Tomsk, 2012. - P.393-394.

3. GOST 4011 - 72. Voda za piće. Metode mjerenja masene koncentracije ukupnog željeza.

4. GOST 4974 - 72. Voda za piće. Metode određivanja sadržaja mangana.

5. Smirnova V.V., Nazarenko O.B. Utjecaj uvjeta pripreme i ultrazvučne obrade titanovog dioksida na njegovu sorpcijsku aktivnost // Perspektive razvoja temeljnih znanosti: zbornik radova IX međunarodne konferencije studenata i mladih znanstvenika (Tomsk, 24. travnja -27., 2012.). - Tomsk, 2012. - P. 484-486.

Za postizanje europskih standarda kvalitete vode za piće u Rusiji je potrebno razviti tehnologije za njezino pročišćavanje od različitih nečistoća. Najteži zadatak je izdvajanje topljivih nečistoća teških metala i soli tvrdoće iz vode. Za rješavanje ovog problema potrebno je poboljšati kvalitetu postojećih sorbenata (aktivni ugljen, zeoliti, kvarcni pijesak i dr.) ili razviti nove.

Od anorganskih sorbenata perspektivan je titanijev dioksid, koji ima niz pozitivnih svojstava: biološki je neopasan, teško je topiv spoj, pokazuje višenamjenska svojstva pri pročišćavanju vode od nečistoća različite prirode, a pod utjecajem zračenja pruža baktericidna svojstva.

Svrha ovog rada bila je povećati sorpcijsku aktivnost titanijevog dioksida tretiranjem njegove površine ultrazvukom.

Materijal i metode istraživanja

Kako bi se postigao ovaj cilj, provedena je studija površinske strukture i toplinske stabilnosti reagensa titan dioksida (posebne čistoće) i njegovih promjena tijekom ultrazvučne obrade u različitim elektrolitima (destilirana voda, 0,2 N otopine natrijevog klorida, klorovodične kiseline i natrija). hidroksid).

Pri izvođenju rada korištene su standardne metode fizikalno-kemijske analize: elektronska mikroskopija (EM), diferencijalna toplinska analiza (DTA), rendgenska fazna analiza (XRD), infracrvena spektroskopija (ICS) i druge. Fizikalno-kemijska analiza provedena je pomoću instrumenata Znanstveno-analitičkog centra Politehničkog sveučilišta u Tomsku (termički analizator Q 600 STD, IR-Fourierov spektrofotometar Nicolet 5700, kromatografsko-maseni spektrometar). Izvorna metoda bila je predtretman sorbenata i sorpcija pod utjecajem ultrazvuka (22 kHz, 0,15 W/cm2).

Topljive nečistoće Fe +2 i Mn +2, stvarno prisutne u pitkoj vodi grada Tomska, odabrane su kao predmet istraživanja. Sadržaj nečistoća željeza određen je fotometrijski standardnim metodama. Metoda se temelji na interakciji iona željeza u alkalnom mediju sa sulfosalicilnom kiselinom i stvaranju žuto obojenog kompleksnog spoja. Intenzitet boje, proporcionalan masenoj koncentraciji željeza, mjeren je na valnoj duljini od 400-430 nm. Fotometrijski je analiziran i sadržaj nečistoća mangana. Metoda se temelji na oksidaciji spojeva mangana u MnO 4 -. Oksidacija se odvija u kiseloj sredini s amonijevim ili kalijevim persulfatom u prisutnosti iona srebra kao katalizatora. U tom slučaju pojavljuje se ružičasta boja otopine, intenzitet apsorpcije mjeren je u rasponu valnih duljina 530 - 525 nm. Za pripremu modelnih otopina korišteni su kemijski reagensi analitičke čistoće. Otopine za ispitivanje pripremljene su otapanjem željezovog (II) sulfata heptahidrata i mangan (II) sulfata pentahidrata. Točnost pokusa povećana je izradom kalibracijskog grafikona i statističkom obradom dobivenih rezultata s vjerojatnošću P = 0,95: za željezo - u rasponu koncentracija od 0,01 do 2,00 mg/l, za mangan od 0,005 do 0,3 mg/l. l, pri MPC 0,3 odnosno 0,1 mg/l.

Rezultati istraživanja i rasprava

Prema rezultatima elektronske mikroskopije, TiO 2 reagens tretiran ultrazvukom u različitim sredinama (H 2 O, NaCl, NaOH, HCl) predstavlja porozne sferoide karakteristične veličine 5 - 30 μm i nakupine manjih čestica: 2 - 4 μm s frakcijom mikrona i submikrona (uzorak S7). Pri većem povećanju (> 3000 puta) vidljivi su strukturni fragmenti u strukturi aglomerata čije veličine ne prelaze 1 μm. Mikrofotografije dobivenih uzoraka prikazane su na slici 1.

Riža. 1. Mikrofotografije titanijevog dioksida tretiranog ultrazvukom u alkalnoj sredini: a - povećanje 100 puta, b - povećanje 3000 puta

Površina ultrazvučno obrađenog TiO 2 analizirana je na sadržaj nečistoća rendgenskom fotoelektronskom spektroskopijom, rezultati su prikazani u tablici 1. Sorpcijska aktivnost titanijevog dioksida je toliko visoka da u nekim slučajevima, vjerojatno iz nedovoljno pročišćene destilirane vode, nečistoća silicija se detektira na površini (0,95 wt.%) i bakra (0,68 wt.%).

Tablica 1. Elementni sastav uzoraka titanijevog dioksida tretiranih ultrazvukom u različitim elektrolitima

Prema DTA, za sve uzorke titanijevog dioksida tretirane ultrazvukom uočena je desorpcija vode pri zagrijavanju na 500 ˚C. Tipični termogram (uzorak S1) prikazan je na slici 2.

Riža. 2. Tipični termogram uzoraka titan dioksida tretiranih ultrazvukom u H 2 O, NaOH i HCl - a, c NaCl - b

Kao što je vidljivo sa slike, termogram uzorka TiO 2 tretiranog ultrazvukom u otopini natrijevog klorida (uzorak S4) značajno se razlikuje (slika 2.b) od DTA podataka preostalih uzoraka (slika 2.a). ). Zagrijavanjem na 200 ˚C iz uzorka S4 uklanja se slabo vezana voda, ali je njezina količina nekoliko puta manja nego kod ostalih uzoraka. Istodobno, daljnjim zagrijavanjem u rasponu od 650 - 900 ˚C dolazi do značajnijeg smanjenja mase uzorka (6,0 wt.%), što je povezano s termičkom razgradnjom TiOCl 2 oksoklorida i njegovom tranzicijom u TiO 2 dioksid.

Spektar infracrvene transmisije uzoraka titanijevog dioksida tretiranih ultrazvukom karakteriziraju dvije intenzivne apsorpcijske trake υ (Ti - O) = 650 cm -1 i υ (O - H) = 3000 - 3700 cm -1 .

Riža. 3. Infracrveni transmisijski spektar uzorka titanijevog dioksida tretiranog ultrazvukom

Osim toga, kao što se može vidjeti na slici 3, IR sadrži apsorpcijske trake slabog intenziteta, karakteristične za spojeve prisutne na površini sorbenta nakon njegove obrade i sušenja. Apsorpcijski pojasevi υ (Ti - Cl) u IR prisutni su pri nižim valnim brojevima (< 400 см -1), для записи которых требуется иной спектрофотометр.

Za proučavanje procesa pročišćavanja vode pripremljene su modelne otopine željeza i mangana otapanjem točne odvagane količine odgovarajućih soli: 3,0 i 1,0 mg/l. Prije sorpcije nečistoća, prah titan dioksida podvrgnut je ultrazvučnoj obradi u različitim medijima: destilirana voda, 0,2 N. otopine NaOH, NaCl i HCl. Tretman je trajao 10 minuta uz snagu ultrazvuka od 0,15 W/cm 2 . Početnoj otopini volumena 100 ml koja sadrži 3,0 mg/l Fe +2 iona dodano je 0,2 g sorbenta, promiješano i uzorak je analiziran na rezidualni sadržaj nečistoća željeza (Tablica 2). Isto tako, 0,2 g istog uzorka sorbensa dodano je u 100 ml otopine koja sadrži 1,0 mg/l Mn +2 iona, promiješano i nakon određenog vremena određena je rezidualna koncentracija manganovih iona (tablica 2). Rezultati su prikazani u tablici 2.

Tablica 2. Rezidualni sadržaj Fe +2 i Mn +2 nečistoća nakon njihove sorpcije uzorcima TiO 2

Prema dobivenim rezultatima, sorpcija nečistoća titanijevim dioksidom odvija se u relativno kratkom vremenu: koncentracija iona željeza od 3,0 mg/l minimalno se smanjuje na 1,42 mg/l (reagens), a maksimalno na 0,53 mg/l (uzorak S7). ), istodobno je za isti uzorak sorbenta uočen pad koncentracije iona mangana od 1,0 mg/l kao i za nečistoću željeza - minimalno na 0,56 mg/l, maksimalno na 0,24 mg/l. Najbolji rezultati dobiveni su za uzorak titan dioksida S7 tretiran ultrazvukom u otopini NaOH, dok je početni TiO 2, neobrađen ultrazvukom i neaktiviran kemijskim reagensima, imao minimalna sorpcijska svojstva. Dakle, smanjenje koncentracije nečistoća željeza bilo je 5,7 puta, mangana - 4,2 puta.

Povećanjem vremena kontakta sorbenta s modelnim otopinama sadržaj nečistoća nije se mijenjao za uzorak neobrađen TiO 2; za uzorke dobivene u vodi (S1) i otopini natrijeva klorida (S4) sadržaj nečistoća praktički se nije mijenjao. promijeniti unutar 48 sati. Istodobno, uzorak sorbenta pripremljen u natrijevom hidroksidu (S7) karakteriziran je porastom koncentracije željeza na 0,90 - 1,06 mg/l i porastom koncentracije iona mangana na 0,47 - 0,74 mg/l. Za razliku od gore razmotrenih uzoraka TiO 2 , tretiranih u klorovodičnoj kiselini (S10) karakterizirano je postupnim smanjenjem koncentracije iona željeza u otopini od 1,12 do 0,53 mg/l i smanjenjem koncentracije iona mangana od 0,31 do 0,25 mg/l l.

zaključke

1. Ultrazvučna obrada TiO 2 daje pozitivan rezultat: u usporedbi s neobrađenim sorbentom, rezidualna koncentracija nečistoća željeza i mangana smanjila se nekoliko puta. Obrada sorbenta, koja se provodi u različitim medijima, mijenja njegovo ponašanje u procesima sorpcije - desorpcije tijekom vremena.
2. Sorbent tretiran ultrazvukom u lužini imao je maksimalnu sorpcijsku aktivnost, ali s produljenim kontaktom, nečistoće, i željezo i mangan, su isprane. Istodobno, uzorak sorbenta dobiven u kiselom okruženju karakterizira postupno smanjenje koncentracije nečistoća željeza i mangana u otopini.
3. Uzorci titanijevog dioksida pripremljeni u destiliranoj vodi i otopini natrijevog klorida imali su stabilna svojstva u odnosu na proces sorpcije-desorpcije: nakon sorpcije koncentracija nečistoća nije se promijenila kada je sorbent došao u kontakt s modelnim otopinama tijekom 48 sati. Učinak obrade s TiO 2 i pH okoline na njegovu sorpcijsku aktivnost vjerojatno je povezan sa stvaranjem oksohidroksidnih struktura u alkalnim i kiselim sredinama, sposobnih za kationsku izmjenu i zadržavanje nečistoća teških metala.

Recenzenti:

• Korobochkin Valery Vasilievich, doktor tehničkih znanosti, profesor, voditelj Odsjeka za opću kemijsku tehnologiju, Nacionalno istraživačko Tomsko politehničko sveučilište, Tomsk.
• Ilyin Alexander Petrovich, doktor fizičkih i matematičkih znanosti, profesor, v.d. Voditelj Odsjeka za opću i anorgansku kemiju, Nacionalno istraživačko politehničko sveučilište Tomsk, Tomsk.

Bibliografska poveznica

U suvremenom svijetu industrija titana se brzo razvija. Izvor je velikog broja tvari koje se koriste u raznim industrijama.

Karakteristike titanijevog dioksida

Titanijev dioksid ima mnogo naziva. To je amfoterni oksid četverovalentnog titana. Ima važnu ulogu u razvoju industrije titana. Samo pet posto titanove rude ide u proizvodnju titanovog oksida.

Postoji veliki broj modifikacija titanijevog dioksida. U prirodi postoje kristali titana koji imaju oblik romba ili četverokuta.

Formula titan dioksida prikazana je na sljedeći način: TiO2.

Titanijev dioksid naširoko se koristi u raznim industrijama. U cijelom svijetu je poznat kao prehrambeni aditiv poput E-171. Međutim, ova komponenta ima niz negativnih učinaka, što može ukazivati ​​na to da je titanov dioksid štetan za ljudsko tijelo. Poznato je da ova komponenta ima svojstva izbjeljivanja. To može biti dobro u proizvodnji sintetičkih deterdženata. Šteta ljudskom tijelu od ovog dodatka prehrani predstavlja prijetnju jetri i bubrezima.

U prehrambenoj industriji postoji mogućnost štete od titanijevog dioksida. Pretjeranom uporabom proizvod može dobiti nepoželjnu nijansu, što će samo odbiti potrošače.

Titanijev dioksid ima prilično nisku razinu toksičnosti.

Može postati toksičan u interakciji s drugim komponentama bilo kojeg proizvoda. Korištenje proizvoda koji sadrže visoku razinu toksina može dovesti do trovanja ili čak smrti. Stoga je vrlo važno znati s kojim elementima ne smijete koristiti titanijev oksid.

Svojstva titanijevog dioksida

Titanijev dioksid ima veliki broj karakterističnih svojstava. Oni određuju mogućnost njegove uporabe u različitim industrijama. Titanijev dioksid ima sljedeća svojstva:

• odličan stupanj izbjeljivanja raznih vrsta materijala,
• dobro komunicira s tvarima koje su namijenjene stvaranju filma,
• otpornost na visoke razine vlage i uvjete okoline,
• niska razina toksičnosti,
• visok stupanj otpornosti s kemijskog gledišta.

Priprema titanijevog dioksida

U svijetu se godišnje proizvede više od pet milijuna tona titanijevog dioksida. Nedavno je Kina znatno povećala svoju proizvodnju. Svjetski lideri u proizvodnji ove tvari su SAD, Finska i Njemačka. Upravo te države imaju velike mogućnosti za dobivanje ove komponente. Izvoze ga u različite zemlje svijeta.

Titanijev dioksid se može dobiti na dvije glavne metode:

1. Proizvodnja titan dioksida iz koncentrata ilmenita.

U proizvodnim pogonima proces dobivanja titanijevog oksida je tako podijeljen u tri faze. U prvom od njih, koncentrati ilmenita prerađuju se sumpornom kiselinom. Kao rezultat toga nastaju dvije komponente: željezni sulfat i titanijev sulfat. Zatim povećava razinu oksidacije željeza. Posebni filtri odvajaju sulfate i mulj. U drugoj fazi hidroliziraju se soli titan sulfata. Hidroliza se provodi korištenjem sjemenki iz sulfatnih otopina. Kao rezultat toga nastaju hidrati titanijevog oksida. U trećoj fazi zagrijavaju se na određenu temperaturu.

2. Proizvodnja titanijevog dioksida iz titanijevog tetraklorida.

U ovoj vrsti dobivanja tvari postoje tri metode koje su prikazane:

• hidroliza vodenih otopina titan tetraklorida,
• hidroliza titan tetraklorida u parnoj fazi,
• toplinska obrada titanovog tetraklorida.

Stol. Proizvođači titan dioksida.

U suvremenom svijetu titanov oksid se aktivno koristi u raznim industrijama.

Titanijev dioksid ima sljedeće primjene:

• Proizvodnja boja i lakova. U većini slučajeva, titanska bijela se proizvodi na temelju ove komponente.
• korištenje u proizvodnji plastičnih materijala.
• proizvodnja laminiranog papira,
• Proizvodnja kozmetičkih dekorativnih proizvoda.

Titanijev oksid također je našao široku primjenu u prehrambenoj industriji. Proizvođači ga dodaju svojim proizvodima kao jednu od komponenti boja za hranu. Praktički se ne primjećuje u prehrambenim proizvodima. Proizvođači ga dodaju u minimalnim količinama kako bi osigurali da se njihovi proizvodi bolje čuvaju i imaju atraktivan izgled.

UDK 544.527.23

UTJECAJ TEMPERATURE KALCINACIJE NA SVOJSTVA TITAN DIOKSIDA

Balabaščuk. I V.,

Državno sveučilište Kemerovo

Titanijev dioksid naširoko se koristi kao sorbent i fotokatalizator. Učinkovitost njegove upotrebe u jednom ili drugom svojstvu određena je sastavom disperznog medija, brzinom opskrbe prekursora, pH sinteze, temperaturom i trajanjem kalcinacije metatitanske kiseline.

Cilj našeg rada bio je istražiti utjecaj temperature kalcinacije na adsorpcijske i fotokatalitičke karakteristike čestica titanijevog dioksida.

Riža. 1. Adsorpcijske i fotokatalitičke karakteristike čestica titanijevog dioksida u reakciji blijedih boja: a) Kongo crvena,

b) safranin-T.

Može se uočiti da najbolju izvedbu u reakciji fotokatalitičke razgradnje i adsorpcije anionske boje Congo red karakterizira uzorak R-600 (slika 1a), sintetiziran pri pH 3,2 i temperaturi kalcinacije od 600°C. Povećanje pH i temperature kalcinacije dovodi do smanjenja vrijednosti proučavanih karakteristika. Za uzorke R-900 i R-1100 ove se vrijednosti smanjuju za 3,5 odnosno 20 puta.

Nešto drugačije teče adsorpcija kationske boje safranin-T (slika 1b). Najveću vrijednost sorpcijskog kapaciteta pokazuje uzorak R-900. Kalcinacija uzoraka na temperaturi od 1100°C dovodi do dvostrukog pada sorpcijskog kapaciteta. Smanjenje temperature kalcinacije dovodi do gotovo potpunog nestanka sorpcijskog kapaciteta čestica titanijevog dioksida.

Dakle, uzorci titanijevog dioksida sintetizirani pri niskim pH vrijednostima i temperaturama kalcinacije od 600-900°C imaju najbolja fotokatalitička i adsorpcijska svojstva. Učinak toplinske obrade i pH sinteze na adsorpcijski kapacitet titanijevog dioksida može se povezati s stvaranjem oksohidroksidnih skupina sposobnih za ionsku izmjenu i zadržavanje molekula bojila na površini čestica TiO2.

Znanstveni voditelj – doktor kemijskih znanosti, prof. "Državno sveučilište Kemerovo"

Sorpcijska aktivnost titanijevog dioksida dobivenog hidrolizom soli TiCl4 (uzorak S0) proučavana je u odnosu na dvostruko nabijene katione željeza, nikla i mangana nakon tretiranja suspenzije TiO2 konstantnim električnim poljem u okolini koja ne pomiče ionsku ravnotežu. H+–OH–: destilirana voda (uzorci S1, S2, S3) i 0,2 N otopina natrijeva klorida (uzorci S4, S5, S6). Konstantno električno polje stvoreno je uranjanjem ravnih titanijevih elektroda u suspenziju titanijevog dioksida (l = 120 mm) i primjenom napona od 200 V. Nakon obrade električnim poljem uzorci titanijevog dioksida podijeljeni su u tri dijela, uzimajući uzorke iz međuelektrodnog prostora (S1, S4), kao i kod pozitivno (S2, S5) i negativno (S3, S6) nabijenih elektroda. Pokazalo se da uzorci titanijevog dioksida uzeti u različitim dijelovima suspenzije TiO2 pokazuju različita svojstva s obzirom na sorpciju dvostruko nabijenih kationa željeza, mangana i nikla. Utvrđeno je da je smanjenje koncentracije iona nečistoća u prosjeku bilo: za neobrađeni TiO2 (S0) 2,4 puta; za one tretirane u destiliranoj vodi: S1 u 4.1; S2 – 3,5; S3 – 3,4 puta; za titanijev dioksid tretiran u otopini natrijeva klorida: S4 na 4,7; S5 – 3,5 S6 – 3,4 puta. Povećanje sorpcijske aktivnosti titanijevog dioksida nakon izlaganja konstantnom električnom polju objašnjava se preraspodjelom koncentracije funkcionalnih skupina na površini TiO2. Analiza sadržaja nečistoća dvostruko nabijenih metalnih kationa provedena je standardnim fotokolorimetrijskim tehnikama.

titanijev dioksid

polarizacija

teški metali

sorpcijski kapacitet

IR spektri

apsorpcijski pojas

stalni električni napon

elektroda

vibracije istezanja i savijanja

1. GOST 4011-72. Piti vodu. Metode mjerenja masene koncentracije ukupnog željeza.

2. GOST 4974-72. Piti vodu. Metode određivanja sadržaja mangana.

3. Kulsky L.A. Teorijske osnove i tehnologija kondicioniranja vode. – Kijev: Naukova Dumka, 1983. – 560 str.

4. Mamchenko A.V. Proučavanje učinkovitosti koagulansa na bazi titana u pročišćavanju vode // Chemistry and water technology. – 2010. – T. 32, br. 3. – P. 309–323.

5. Nakamoto K. IR spektri i Raman spektri anorganskih i koordinacijskih spojeva: trans. s engleskog – M.: Mir, 1991. – 536 str.

6. RD 52.24.494-95. Metodičke upute. Fotometrijsko određivanje nikla s dimetilglioksimom u površinskim vodama kopna.

7. Smirnova V.V. Utjecaj strukture, svojstava i površinske obrade na sorpcijsku aktivnost titanijevog dioksida // Suvremeni problemi znanosti i obrazovanja. – 2012. – br. 5. – str. 1–7. – URL: www.science-education.ru/105-6958 (datum pristupa: 13.05.2013.).

8. Smirnova V.V., Iljin A.P., Nazarenko O.B. Toplinska stabilnost površinskih spojeva titanijevog dioksida nakon obrade u različitim elektrolitima // Vatrostalni materijali i tehnička keramika. – 2013. – Broj 1–2. – str. 33–38.

9. Stremilova N.N., Viktorovsky I.V., Zigel V.V. Koncentracija nečistoća u proučavanju prirodnih vodnih tijela // Journal of General Chemistry of the Russian Academy of Sciences. – 2001. – T. 71 (133), br. 1. – str. 21–24.

Nedavno se sve više proučava mogućnost korištenja titanijevog dioksida kao reagensa za koncentriranje i ekstrakciju nečistoća iz vode. Titanijev dioksid je kemijski inertna tvar; da bi se ostvarile njegove sorpcijske sposobnosti, potrebna je prethodna aktivacija površine stvaranjem aktivnih funkcionalnih skupina na njoj. Poznate su metode za aktiviranje TiO2 tretiranjem s kiselinama i lužinama ili nanošenjem kompleksirajućih skupina na njegovu površinu. Drugi smjer u aktiviranju površine TiO2 je njegova obrada elektrofizičkim metodama: ozračivanje strujom elektrona, obrada ultrazvučnom i/ili električnom iskrom i druge vrste utjecaja. Obećavajući smjer za aktiviranje površine titanijevog dioksida je izlaganje konstantnom električnom polju, ali taj proces nije dovoljno detaljno proučavan.

Svrha ovog rada je obradom konstantnim električnim poljem u destiliranoj vodi i otopini natrijevog klorida formirati funkcionalne skupine na površini titanijevog dioksida koje su aktivne u odnosu na sorpciju topivih metalnih iona.

Eksperimentalne metode i karakteristike objekta istraživanja

U radu je korišten prah titanijevog dioksida dobiven hidrolizom reagensa TiCl4 nakon čega je uslijedilo kalciniranje na 600 °C.

Odabrani medij za tretiranje konstantnim električnim poljem bila je destilirana voda (referentni medij) i 0,2 N otopina NaCl koji ne dovode do promjene pH.

Pri izvođenju rada korištena je transmisija infracrvene spektroskopije (IR) za određivanje vrste funkcionalnih skupina na površini titanijevog dioksida (FTIR spektrofotometar Nicolet 5700). Identifikacija funkcionalnih skupina povezanih s apsorpcijom u IR spektru provedena je pomoću literaturnih podataka. Kvantitativno određivanje sadržaja topivih nečistoća iona Fe(II), Mn(II) i Ni(II) u vodi provedeno je standardnim fotokolorimetrijskim tehnikama (fotometar KFK-3-01). Stalno električno polje stvoreno je spajanjem plosnatih titanskih elektroda marke VT-1.0 (razmak između elektroda l = 12 cm, U = 200 V) na izvor napona Laboratorijskog istosmjernog napajanja “Instek”. Obrada suspenzija titanijevog dioksida u vodi i otopini natrijeva klorida provedena je u ultrazvučnoj kupki (22 kHz, 0,15 W/cm2).

Rezultati istraživanja i rasprava

Nakon miješanja suspenzije ultrazvukom (10 min) u destiliranoj vodi i izlaganja konstantnom električnom polju (30 min), uzet je uzorak titanijevog dioksida iz sredine međuelektrodnog prostora (uzorak S1, tablica 1), osušen i pročišćen. Spektar IC transmisije snimljen je u području od 400-4000 cm -1 (slika a) pritiskom uzorka u kalijev bromid.

IR apsorpcijski spektar ovog uzorka karakterizira široki ν pojas (Ti = O) s maksimumom na 697 cm-1 i rubom apsorpcije jednakim 719 cm-1. Ovaj pojas preklapa se s apsorpcijskim pojasom ν (Ti-O) = 1024-1030 cm-1. Spektar sadrži apsorpcijski pojas δ (H-O-H) = 1628, 1696 cm-1. U spektralnom području od 1700-2500 cm-1 nema drugih vrpci. Spektar sadrži široki apsorpcijski pojas ν (O-H) s maksimumom na 3383 cm-1, koji završava na ν (O-H) = 3700 cm-1. Intenzitet apsorpcijskog pojasa ν (Ti = O) je 88%, a ν (O-H) 43%.

Istodobno, IC propusni spektar titanijevog dioksida uzet s pozitivno nabijene elektrode (uzorak S2, tablica 1) značajno se razlikuje od prethodnih spektara (slika b). Maksimum apsorpcijske vrpce je ν (Ti = O) = 532 cm-1, rub ove vrpce opažen je na 710 cm-1 i praktički se poklapa s prethodnim spektrima. U području ν (Ti-O) s maksimumom od 1011 cm-1 nalazi se vrpca intenzivnije apsorpcije, a u području δ (H-O-H) uočava se dvostruka vrpca na 1627, 1680 cm-1. U području valnih duljina 1800-2500 cm-1 nije detektirana nikakva primjetna apsorpcija. Istovremeno, ν (O-H) s maksimumom na 3382 cm-1 osjetno je intenzivniji u usporedbi s prethodnim spektrima: apsorpcija u ovom pojasu opada na ν (O-H) = 3700 cm-1. Ako je intenzitet trake ν (Ti = O) 89,5%, tada je ν (O-H) 49,0%.

Uzorak titanijevog dioksida tretiran u destiliranoj vodi, uzet u blizini negativno nabijene elektrode (uzorak S3, tablica 1), nakon sušenja ima IC spektar prijenosa sličan uzorku S1. Intenzitet apsorpcijskog pojasa ν (Ti = O) je također 88%, a intenzitet ν (O-H) samo 26%.

Za usporedbu površinske strukture titanijevog dioksida tretiranog konstantnim električnim poljem u destiliranoj vodi, uzorak TiO2 tretiran je konstantnim električnim poljem u 0,2 N otopini NaCl. Uzorci uzorka uzeti su na sličan način: iz sredine međuelektrodnog prostora, u blizini pozitivno i negativno nabijenih elektroda (uzorci S4, S5 i S6, tablica 1).

Maksimum apsorpcijske vrpce ν (Ti = O) uzorka S4 je 700 cm-1, rub njegove apsorpcijske vrpce odgovara 710 cm-1. Široka nerazdvojena traka u području od 950-1200 cm-1 pojavljuje se kao točka infleksije. Spektar sadrži apsorpcijski pojas δ (H-O-H) s dva maksimuma: 1620 (jači) i 1680 cm-1. U području 1680-2600 cm-1 postoje slabe apsorpcijske trake. Široki ν (O-H) pojas opažen je u rasponu 2600-3700 cm-1 s maksimumom na 3454 cm-1. Apsolutna vrijednost intenziteta vrpci ν (Ti = O) je 77%, a ν (O-H) - 35%.

Titanijev dioksid, odabran u blizini pozitivno nabijene elektrode (uzorak S5, tablica 1), ima apsorpcijsku vrpcu ν (Ti = O) = 656 cm-1 (maksimalno), rub ove vrpce je 704 cm-1. Nerazdvojena vrpca ν (Ti-O) ima širinu od 970-1170 cm-1. δ (H-O-H) apsorpcijski pojas karakteriziraju tri maksimuma: 1627 (maksimum), 1644 i 1660 cm-1. Također postoje slabe apsorpcijske trake u rasponu od 1880 do 2580 cm-1. Široki ν (O-H) pojas opažen je u rasponu 2600-3700 cm-1 s maksimumom na 3340 cm-1. Intenzitet ν (Ti = O) apsorpcijske trake je 88%, a ν (O-H) trake 37%.

Titanijev dioksid koji se nalazi na negativno nabijenoj elektrodi (uzorak S6, tablica 1) značajno se razlikuje od svih dosad razmatranih uzoraka u pogledu karakteristika spektra. Apsorpcijski pojas ν (Ti = O) ima maksimum jednak 560 cm-1, s rubom u području od 732 cm-1. Nerazdvojenu vrpcu ν (Ti-O) karakterizira veća širina od 940-1160 cm-1. δ (H-O-H) apsorpcijski pojas ima dva maksimuma: 1635 (veći) i 1650 cm-1. Postoje slabe apsorpcijske trake u rasponu od 1870 do 2250 cm-1. Široki δ (H-O-H) pojas opažen je u rasponu 2600-3700 cm-1 s maksimumom na 3450 cm-1. Intenzitet apsorpcijske trake ν (Ti = O) je 82%, a - ν (O-H) je 37%.

a b

Spektar IC transmisije uzorka TiO2 iz sredine međuelektrodnog prostora tretiranog konstantnim električnim poljem: a - u destiliranoj vodi; b - u otopini natrijevog klorida

stol 1

Uzorci titanijevog dioksida podvrgnuti tretmanu ultrazvukom i konstantnim električnim poljem u različitim elektrolitima

Sorpcijska svojstva titanijevog dioksida tretiranog konstantnim električnim poljem u destiliranoj vodi i otopini natrijevog klorida proučavana su modelnim otopinama iona dvovalentnih metala: Fe - 3,00 mg/l, Ni i Mn - 1,00 mg/l. Kao referentni uzorak korišten je titanijev dioksid koji nije bio dodatno tretiran (uzorak S0, tablica 1).

Sorpcija je provedena u statičkim uvjetima stavljanjem 0,2 g uzoraka titanijevog dioksida (tablica 1) u 100 ml modelne otopine pripremljene otapanjem točnih odvaganih količina nikal, željezo i mangan sulfata. Koncentracija topljivih iona željeza (II), mangana (II) i nikla (II) nakon sorpcije praćena je standardnim fotokolorimetrijskim tehnikama. Točnost pokusa osigurana je izradom kalibracijskih grafikona i statističkom obradom dobivenih podataka s vjerojatnošću od P = 0,95: za željezo - u rasponu koncentracija od 0,01 do 3,00 mg/l, za mangan i nikal - od 0,005 do 1.000 mg/l.

Rezultati određivanja koncentracije topljivih metalnih iona u modelnim otopinama nakon sorpcije titanijevim dioksidom (uzorak S0) i uzorcima dobivenim tretiranjem TiO2 konstantnim električnim poljem u destiliranoj vodi (uzorci S1, S2, S3) i otopini natrijevog klorida (uzorci S4). , S5, S6), dani su u tablicama: 2 - ioni željeza, 3 - mangan, 4 - nikal.

Prema podacima u tablicama 2-4, utvrđeno je da djelovanje konstantnog električnog polja na reagens titanijev dioksid značajno utječe na njegova sorpcijska svojstva. Uzorci titan dioksida koji se nalaze u blizini pozitivno nabijene elektrode smanjuju koncentraciju iona željeza, mangana i nikla u većoj mjeri u usporedbi s uzorcima koji se nalaze u blizini negativno nabijene elektrode.

Maksimalno smanjenje koncentracije nečistoća željeza zabilježeno je za uzorak S4: od 3,00 do 0,54 mg/l, minimalno za uzorak S3 - na 1,73 mg/l (Tablica 2).

Nečistoće iona mangana i nikla učinkovitije su smanjene uzorkom S1 s 1,00 na 0,19 odnosno 0,20 mg/l, a minimalno uzorkom S0: na 0,53 za ione mangana i na 0,50 mg/l za ione nikla (Tablica 3-4. ).

tablica 2

Tablica 3

Dakle, smanjenje koncentracije topivih nečistoća iona željeza, mangana i nikla nakon njihove sorpcije pomoću izvornog titan dioksida i uzoraka tretiranih konstantnim električnim poljem u destiliranoj vodi i otopini natrijevog klorida iznosilo je u prosjeku: za neobrađeni TiO2 (S0) - 2 . 4 puta; za one tretirane u destiliranoj vodi: S1 - 4,1; S2 - 3,5; S3 - 3,4 puta; za titanijev dioksid tretiran u otopini natrijevog klorida: S4 - 4,7; S5 - 3,5 S6 - 3,4 puta.

Tablica 4

Najbolji rezultati u pročišćavanju vode od topivih nečistoća željeza (II) postignuti su korištenjem titanijevog dioksida neobrađenog konstantnim električnim poljem i otopine elektrolita kao sorbensa (vrijeme kontakta - 20 min). Nakon 60 minuta sorpcije koncentracija željeznih (II) iona smanjena je koliko god je to bilo moguće s 3,00 na 1,73 mg/l pomoću uzorka S5 (tablica 1), ali nakon 24 sata najbolji rezultati dobiveni su s uzorkom S4 (tablica 1). .

Istraživanje procesa sorpcije iona mangana (II) pokazalo je da su nakon 20 minuta sorpcije najbolji rezultati dobiveni za uzorke S1 i S4: koncentracija nečistoća se smanjila s 1,00 na 0,31 mg/l. Nakon sat vremena sorpcije, najveće smanjenje koncentracije nečistoća zabilježeno je za uzorak S4: koncentracija se smanjila na 0,21 mg/l. Produljenjem vremena sorpcije na 24 sata na uzorku S1 utvrđeno je maksimalno smanjenje koncentracije nečistoća na 0,19 mg/l.

Koncentracija topivih nečistoća iona nikla (II) nakon 20 minuta sorpcije na uzorku S4 smanjila se koliko je to bilo moguće sa 1,00 na 0,39 mg/l, a nakon 60 minuta sorpcije na istom uzorku uočeno je maksimalno smanjenje nečistoća - 0,37 mg/l, odnosno maksimum sorpcije ostvaren je na titan dioksidu tretiranom u otopini natrijevog klorida. Nakon 24 sata sorpcije koncentracija nečistoća se maksimalno smanjila u prisutnosti uzorka S1 (na 0,20 mg/l).

Tretman konstantnim električnim poljem dovodi do polarizacije čestica TiO2 i funkcionalnih skupina na njihovoj površini. Djelovanjem električnog polja čestice titanijevog dioksida se odvajaju u frakcije koje pokazuju različita sorpcijska svojstva u odnosu na topljive nečistoće kationa željeza, mangana i nikla. Djelovanje konstantnog električnog polja dovodi do preraspodjele koncentracije funkcionalnih skupina na površini titanijevog dioksida.

1. Obrada titanijevog dioksida dobivenog hidrolizom TiCl4 s konstantnim električnim poljem dovodi do njegovog razdvajanja na frakcije koje se razlikuju po sorpcijskoj aktivnosti prema topivim nečistoćama iona željeza (II), mangana (II) i nikla (II), što je povezano s uz promjenu sadržaja pojedinih funkcionalnih skupina na površini titanijevog dioksida.

2. U sredinama koje ne pomiču ionsku ravnotežu H+-OH- najbolji rezultati sorpcije željeznih (II) iona dobiveni su na uzorku titanijevog dioksida tretiranog konstantnim električnim poljem u otopini natrijevog klorida i uzetog iz međuelektrodni prostor (S4): koncentracija se smanjila s 3,00 na 0,54 mg/l (5,6 puta).

3. Ione mangana (II) bolje je sorbirao uzorak titanijevog dioksida izložen konstantnom električnom polju u destiliranoj vodi te također uzet iz međuelektrodnog prostora (S1): koncentracija je smanjena s 1,00 na 0,19 mg/l (5,3 puta ).

4. Uzorak titanijevog dioksida, tretiran konstantnim električnim poljem u destiliranoj vodi i uzet u sredini međuelektrodnog prostora (S1), doveo je do maksimalnog smanjenja koncentracije nikal (II) iona: od 1,00 do 0,20 mg /l (5 puta) .

Recenzenti:

Kozik V.V., doktor tehničkih znanosti, profesor, voditelj Odsjeka za anorgansku kemiju, Nacionalno istraživačko državno sveučilište Tomsk, Tomsk;

Vereshchagin V.I., doktor tehničkih znanosti, profesor Odsjeka za tehnologiju silikata i nanomaterijala, Nacionalno istraživačko politehničko sveučilište Tomsk, Tomsk.

Rad je zaprimljen u urednici 27.05.2013.

Bibliografska poveznica