ВПЛИВ КИСЛОТНОЇ МОДИФІКАЦІЇ НА ГІДРОФІЛЬНІ / ГІДРОФОБНІ ВЛАСТИВОСТІ КЛИНОПТИЛОЛІТУ
DOI:
https://doi.org/10.32782/geotech2023.37.02Ключові слова:
клиноптилоліт, адсорбція, Si/Al співвідношення, кислотна / лужна модифікація, гідрофобні / гідрофільні властивості.Анотація
Цеоліти – природні мікропористі мінерали групи гідратованих алюмосилікатів лужних і лужноземельних металів з каркасною кристалічною структурою. Відкрита каркасно-порожнинна структура цеолітів із жорстко фіксованим розміром входів у порожнини та канали зумовлює специфічні адсорбційні, іонообмінні та молекулярно-ситові властивості цеолітів. Тому цеоліти широко використовують для очищення природних вод і промислових стоків, повітря, ґрунтів, біологічних проб, концентрування, розділення та відокремлення важких, лужних і лужноземельних металів, а також для розділення й адсорбції газів, як каталізатори. Важливим параметром цеолітів є атомне співвідношення основних елементів кристалічного каркаса Si/Al, який визначає такі властивості мінералу, як максимальна іонообмінна ємність і селективність до певного іона, термічна, гідротермічна і радіаційна стабільність, поверхневі характеристики й молекулярно-ситові особливості, каталітична активність та інші. Клиноптилоліт належить до одного з найбільш поширених природних цеолітних мінералів. Для збільшення сорбційної здатності, селективності до певного іона та зміни поверхневих властивостей цеоліти піддають модифікації з використанням фізичних або хімічних методів. Було показано, що кислотна / лужна модифікація клиноптилоліту дає змогу регулювати його гідрофобні / гідрофільні властивості. Унаслідок кислотної обробки клиноптилоліту відбувається видалення Al із кристалічного каркаса, що призводить до збільшення питомої площі поверхні зразків, зменшення ширини пор, зменшення адсорбції водяної пари. Показано, що кислотна обробка підсилює гідрофобні властивості клиноптилоліту внаслідок зменшення кількості полярних зв’язків Si–O–Al.
Посилання
Breck D. Zeolite molecular sieves. Structure, chemistry and use. New York: Wiley, 1974. 781 p.
Tsitsishvili G.V., Andronikashvli T.G., Kirov G.R., Filizova L.D. Natural Zeolites. London: Ellis Horwood, 1992. 297 p.
Armbruster T., Gunter M.E. Crystal structures of natural zeolites. Rev. Mineral. Geochem. 2001. 45. p. 1–67.
XXu R., Pang W., Yu J., et al. Chemistry of Zeolites and related Porous Materials: Synthesis and Structure. John Wiley and Sons (Asia) Pte, Ltd., 2007. 679 p.
Curkovic, L., Cerjan-Stefanovic, S., Filipan, T. Metal ion exchange by natural and modified zeolite. Water Res. 1996. 31. p. 1379–1382.
Ракитська Т. Л., Кіосе Т. О., Труба А. С., Раскола Л.А. Фізико-хімічні властивості природних сорбентів та металокомплексних каталізаторів на їх основі : навчальний посібник для студентів хімічного факультету за спеціальністю 102 Хімія. Одеса: Одеський національний університет імені І. І. Мечникова, 2018. 152 с.
Korkuna O., Leboda R., Skubiszewska-Zie¸ba J., et al. Structural and physicochemical properties of natural zeolites: clinoptilolite and mordenite. Micropor. Mesopor. Mater. 2006. 87. p. 243–254.
de Magalhães L.F., da Silva G.R., Peres A.E.C. Zeolite Application in Wastewater Treatment. Adsorpt. Sci. Technol. 2022. p. 1–26.
Zeolites: Science and Technology. – Boston, USA: Nijhoff Publishers, 1984. 240 р.
Gorimbo J., Taenzana B., Muleja A. A., et al. Adsorption of cadmium, nickel and lead ions: equilibrium, kinetic and selectivity studies on modified clinoptilolites from the USA and RSA. Environ. Sci. Pollut. Res. 2018. 25. p. 30962–30978.
Kennedy D. A., Tezel F. H. Cation exchange modification of clinoptilolite – screening analysis for potential equilibrium and kinetic adsorption separations involving methane, nitrogen and carbon dioxide. Micropor. Mesopor. Mater. 2018. 262. p. 235–250.
Muir B., Wołowiec M., Bajda T., et al. The removal of organic compounds by natural and synthetic surfacefunctionalized zeolites: a mini-review. Mineralogia. 2017. 48. P. 145–156.
Garcia-Basabe Y., Rodriguez-Iznaga I., De L.C., et al. Step-wise dealumination of natural clinoptilolite: structural and physicochemical characterization. Micropor. Mesopor Mater. 2010. 135. p. 187–196.
Vasylechko V. O., Gryshchouk G. V., Kuz’ma Yu. B., et al. Adsorption of cadmium on acid-modified Transcarpathian clinoptilolite. Micropor. Mesopor. Mater. 2003. 60. p. 183–196.
Ong L.H., Dömök M., Olindo R., et al. Dealumination of HZSM-5 via steam-treatment. Micropor. Mesopor. Mater. 2012. 164. p. 9–20.
Wang C., Cao L.Y., Huang J.F. Influences of acid and heat treatments on the structure and water vapor adsorption property of natural zeolite. Surf. Interface Anal. 2017. 49. p. 1249–1255.
Matias P., Couto C.S., Graça I., et al. Desilication of a ton zeolite with NaOH: influence on porosity, acidity and catalytic properties. Appl. Catal. A Gen. 2011. 399. P. 100–109.
Ates A. Effect of alkali-treatment on the characteristics of natural zeolites with different compositions. J. Colloid Interface Sci. 2018. 523. p. 266–281.
Tsitsishvili V.G., Dolaberidze N.M., Nijaradze M.O. et al., Acid and thermal treatment of natural heulandite. Chemistry, Physics and Technology of Surface. 2023. 14 (4). p. 519–533.
Wang C., Leng S., Guo H., et al. Acid and alkali treatments for regulation of hydrophilicity/hydrophobicity of natural zeolite. Applied Surf. Sci. 2019. 478. p. 319–326
Wang С., Guo H., Leng S., et al. Regulation of hydrophilicity/hydrophobicity of aluminosilicate zeolites: a review. Crit. Rev. Solid State Mater. Sci. 2021. 46:4. P. 330–348.
Tian H., Liu S., Han Y. et al. Acid treatment to adjust zeolite hydrophobicity for olefin hydration reaction. J. Porous Mater. 2022. 29. P. 713–722.
Takeuchi M., Kimura T., Hidaka M., et al. Photocatalytic Oxidation of Acetaldehyde with Oxygen on TiO2/ZSM-5 Photocatalysts: Effect of Hydrophobicity of Zeolites. J. Catal. 2007. 246. P. 235–240.
