Анотація до роботи:

Лук’янова В.В. Сорбція органічних речовин аніонного типу на природних і модифікованих сорбентах.-Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук за спеціальністю 02.00.11 – колоїдна хімія. – Інститут колоїдної хімії та хімії води ім. А.В. Думанського НАН України, Київ, 2006.

На основі одержаних структурно-сорбційних характеристик природного пористого вугілля, природного, окисленого й терморозщепленого графіту встановлено вплив природи і кількості активних центрів поверхні на ефективність сорбції органічних молекул аніонного типу і визначені шляхи регулювання властивостей сорбенту. Вивчено сорбцію органічних речовин аніонного типу (сульфонол і барвник прямий червоний) на досліджуваних вуглецевих сорбентах.

Показано, що серед них найбільшу сорбційну ємність відносно органічних речовин має терморозщеплений графіт (S_пит= 24 м²/г). Запропоновано методику одержання каолініту модифікованого нанокластерами гідроксокатіонів алюмінію [Al₁₃O₄(OH)₂₈(H₂O)₈]³⁺. У результаті заряд поверхні мінералу змінюється з z = -18 mV до z= +40 mV. Показано, що в результаті модифікування сорбційна ємність розробленого сорбенту відносно аніонактивних сполук (сульфонол, барвник прямий червоний, фульвокислота) зростає приблизно в 7-8 разів у порівнянні з природним каолінітом. Методом ІЧ-спектроскопії встановлено взаємодію карбонільних і -дикетонних груп фульвокислоти з катіонами Al³⁺ Al₁₃-нанокластерів, що перебувають на поверхні мінералу. Отримано спектральні докази утворення водневого зв'язку між карбоксильними групами фульвокислоти і гідроксильними групами гідроксокатіонів алюмінію. Визначено оптимальні умови застосування модифікованих сорбентів на основі каолініту разом із сірчанокислим алюмінієм для вилучення фульвокислот із природної води.

1. Проведено структурно-сорбційні дослідження вуглецевих сорбентів (природного пористого вугілля, природного, окисленого і терморозщепленого графіту) за даними адсорбції парів води, азоту і н-гексану з визначенням на їх поверхні концентрації активних центрів. Досліджено закономірності адсорбції органічних речовин аніонного типу на поверхні цих вуглецевих сорбентів. Показано, що серед них максимальну сорбційну ємність відносно органічних речовин аніонного типу (сульфонол і барвник прямий червоний) має терморозщеплений графіт із питомою поверхнею S = 24 м²/г. Порівняльний аналіз концентрацій адсорбованих молекул органічних речовин на одиниці поверхні досліджуваних вуглецевих матеріалів із відповідною концентрацією активних центрів дав змогу зробити висновок про переважно ван-дер-ваальсовий характер взаємодії органічних речовин аніонного типу з поверхнею вуглецевих сорбентів.

2. Запропоновано методику одержання шаруватих силікатів, модифікованих нанокластерами гідроксокатіонів алюмінію. Показано, що у випадку структурно недосконалого каолініту, досягається максимально щільне впакування катіонів [Al₁₃O₄(OH)₂₈(H₂O)₈]³⁺ (далі А₁₃-катіони) на його поверхні. У результаті знак заряду поверхні мінералу змінюється з = -18 mV до = +40 mV.

3. Досліджено процеси сорбції органічних речовин на поверхні природного і модифікованого поліоксикатіонами алюмінію каолініту. Зокрема, сорбційна ємність розробленого сорбенту відносно аніонактивних сполук (сульфонол і барвник прямий червоний, фульвокислота) зростає приблизно в 7-8 разів в порівнянні з природним каолінітом. При цьому матеріал зберігає досить високу здатність сорбувати катіонні (кристалічний фіолетовий) і неіоногенні (i-OcPh(OE)₁₀) органічні сполуки. На підставі сорбційних даних і результатів вивчення оптичних електронних спектрів у видимій області обговорено механізми взаємодії катіонних і аніонних барвників з поверхнею цього мінералу.

4. Досліджено механізми взаємодії фульвокислоти з поверхнею каолініту, модифікованого нанокластерами гідроксокатіонів алюмінію. Методом ІЧ-спектроскопіі встановлена взаємодія карбонільних і -дикетонних груп фульвокислоти з катіонами Al³⁺ Al₁₃-нанокластерів, що знаходяться на поверхні мінералу. Отримані також спектральні докази утворення водневого зв'язку між карбоксильними групами фульвокислоти і гідроксильними групами гідроксокатіонів алюмінію.

5. Визначено реальні умови застосування модифікованих сорбентів на основі каолініту разом із сірчанокислим алюмінієм для вилучення фульвокислот із природної води. Ступінь очистки води від розчинених органічних речовин в порівнянні із застосуванням тільки сірчанокислого алюмінію збільшується на 8-12%, від зважених речовин - на 11-17% при низькому вмісті залишкового алюмінію в очищеній воді (0,12-0,20 мг/дм³).