ВПЛИВ МОДИФІКУЮЧИХ ДОБАВОК НА ХЕМОСОРБЦІЮ ОКСИДУ СІРКИ(IV) ВОЛОКНИСТИМ МАТЕРІАЛОМ, ІМПРЕГНОВАНИМ ПОЛІЕТИЛЕНПОЛІАМІНОМ

Автор(и)

  • A. A.-A. Ennan Фізико-хімічний інститут захисту навколишнього середовища і людини МОН та НАН України
  • R. E. Khoma Фізико-хімічний інститут захисту навколишнього середовища і людини МОН та НАН України
  • R. M. Dlubovskiy Фізико-хімічний інститут захисту навколишнього середовища і людини МОН та НАН України
  • Y. S. Zakharenko Фізико-хімічний інститут захисту навколишнього середовища і людини МОН та НАН України
  • N. N. Abramova Фізико-хімічний інститут захисту навколишнього середовища і людини МОН та НАН України
  • T. V. Mikhaylova Фізико-хімічний інститут захисту навколишнього середовища і людини МОН та НАН України
  • D. O. Barbalat Фізико-хімічний інститут ім. О.В. Богатського НАН України

DOI:

https://doi.org/10.18524/2304-0947.2020.4(76).216927

Ключові слова:

волокнисті матеріали, промотори, ізотерма, пари води, поліетиленполіамін, оксид сірки (IV)

Анотація

У роботі досліджена принципова можливість збільшення поглинальної здатності ІВХС кислих газів на основі азотовмісних органічних основ шляхом введення в просочувальні розчини ряду добавок таких як хлорид натрію, йодид калію, динатрієва сіль етилендіамінтетраоцтової кислоти (EDTA), гліцин, карбонати натрію і калію. У статичних умовах з використанням вакуумної сорбційної установки з кварцовими пружинними вагами Мак-Бена-Бакра досліджена гідрофільність волокнистих хемосорбентів кислих газів на основі поліестерних синтетичних волокон, імпрегнованих поліетиленполіаміном, що містять в якості модіфікаторов-промоторів ряд добавок, таких як йодид калію, хлорид натрію, карбонати натрію і калію, гліцин а також динатрієва сіль етилендіамінтетраоцтової кислоти. Показано, що введення зазначених добавок спричинює різке підвищення гідрофільності зразків, що створює передумови для подальшої ефективнішої хемосорбції оксиду сірки (IV). В рамках теорії полімолекулярної сорбції Брунауера-Еммета-Теллера проаналізовані ізотерми сорбції пари води, визначені величини ємності моношару і значення теплот сорбції молекул води в першому шарі. У статичних і динамічних умовах досліджена хемосорбція оксиду сірки (IV) сухими і зволоженими зразками хемосорбентів. Встановлено, що процесс хемосорбції SO2 може відбуватися тільки при наявності «вільної» води, що утворюється після завершення формування моношару. Показано, що введення гідрофілізованих добавок спричинює істотне збільшення поглинальної здатності щодо оксиду сірки (IV) як у статичних, так і в динамічних умовах. Отримані результати планується використовувати при розробці теоретичних основ створення функціональних сорбційно-фільтруючих матеріалів респіраторного призначення.

Посилання

Ennan A.A. Fiziko-himicheskie osnovy ulavlivanija, nejtralizacii i utilizacii svarochnyh ajerozolej. Book of 1st Internatonal Science-Practical Conference «Protection of Environment, Health, and Safety in Welding» (Odessa, 11-13 September 2002), Astroprint, Odessa, 2002, pp. 10–37. (in Russian)

Ennan A.A., Baidenko V.I. Sorbcionno fil’trujushhie voloknistye ionity dlja individual’noj protivogazovoj zashhity (Obzor). Jenergotehnologii i resursosberezhenie, 2004, no 5, pp. 43-54. (in Russian)

Ennan A.A., Baidenko V.I., Zakharenko Yu.S. Impregnirovannye sorbcionnoaktivnye voloknistye materialy. Book of 1st Internatonal Science-Practical Conference «Protection of Environment, Health, and Safety in Welding» (Odessa, 11-13 September 2002), Astroprint, Odessa, 2002, pp. 422–431. (in Russian)

Ennan A.A., Baidenko V.I., Zakharenko Yu.S. Impregnirovannye voloknistye hemosorbenty. Jenergotehnologii i resursosberezhenie, 2011, no 1, pp. 50–56. (in Russian)

Ennan A.A.-A., Zaharenko Yu.S., Lishevskaja M.O., Bajdenko V.I., Berezovskaja T.I., Karpinchik V.A. Composition for Impregnating of Filter Material. Patent SU, no 1825459 (in Russian)

Ennan A.A.-A., Zakharenko Yu.S., Abramova N.N., Chechetov M.O. Composition for Impregnation of Filtering Material. Patent UA, no 43409, publ. 10.08.2009. (in Ukrainian)

Ennan A.A.-A., Zakharenko Yu.S., Abramova N.N. Composition for Impregnating Filter Material. Patent UA, no 79641, publ. 25.04.2013. (in Ukrainian)

Ennan A.А., Dlubovskiy R.M., Abramova N.N., Khoma R.E. Chemisorption of Sulfur Dioxide by Polyethylenepolyamine Impregnated Fibrous Materials. 2. The Study of Water Vapor Influence on Preadsorbtion SO2 Chemisorption by Fibrous Materials. Visn. Odes. nac. univ., Him., 2014, vol. 19, no 3, pp. 20-30. http://dx.doi.org/10.18524/2304-0947.2014.3(51).40356 (in Russian)

Krylov O.V. Heterogeneous catalysis. Akademkniga, Moscow, 2004, 679 p. (in Russian)

Turk A., Sakalis E., Lessuck J., Karamitsos H., Rago O. Ammonia injection enhances capacity of activated carbon for hydrogen sulfide and methyl mercaptan. J. Env. Sci. Techn., 1989, vol. 23, no 10, pp. 1242-1245. https://doi.org/10.1021/es00068a008

Alykov N.M., Evsina E.M., Lobanov S.V., Alykova A.E., Lobanova M.S, Evsin A.M. Sorbent for atmospheric air cleaning. Patent RU, no 2452561, publ. 10.06.2012. (in Russian)

Hu G., Nicholas N.J., Smith K.H., Mumford K.A., Kentish S.E., Stevens G.W. Carbon dioxide absorption into promoted potassium carbonate solutions: A review. Int. J. Greenh. Gas Con., 2016, vol. 53, pp. 28–40. https://doi.org/10.1016/j.ijggc.2016.07.020

Benamor A., Al-Marri M.J., Khraisheh M., Nasser M.S., Tontiwachwuthikul P. Reaction kinetics of carbon dioxide in aqueous blends of N-methyldiethanolamine and glycine using the stopped flow technique. J. Natural Gas Sci. Eng., 2016, vol. 33, pp. 186–195. DOI: 10.1016/j.jngse.2016.04.063

Ennan A.А.-A., Khoma R.E., Dlubovskiy R.M., Abramova N.N. Composition for Impregnating of Filter Material. Patent UA, no 113021, publ. 10.01.2017. (in Ukrainian)

Mesbah M., Momeni M., Soroush E., Shahsavari S., Galledari S.A. Theoretical Study of CO2 Separation from CO2/CH4 Gaseous Mixture Using 2-Methylpiperazine – Promoted Potassium Carbonate through Hollow Fiber Membrane Contactor. J. Env. Chem. Eng., 2018, vol. 7, no 1, AN 102781. https://doi.org/10.1016/j.jece.2018.11.026

Jeong S.M., Kim S.D. Enhancement of the SO2 Sorption Capacity of CuO/γ-Al2O3 Sorbent by an Alkali-Salt Promoter. Ind. Eng. Chem. Res., 1997, vol. 36, no 12, pp. 5425–5431. https://doi.org/10.1021/ie970206h

Setterfield Ch. Practical Course of Heterogeneous Catalysis. Mir, Moscow, 1984, 520 pp. (in Russian)

Kiselev A.V. Experimental Methods in Adsorption and Molecular Chromatography, Moscow State University Press, Moscow, 1973, 447 p. (in Russian)

Ennan A.А.-A., Khoma R.E., Zakharenko Yu.S., Abramova N.N. Composition for Impregnating of Fibrous Material. Patent UA, no 143600, publ. 10.08.2020. (in Ukrainian)

Ennan A.А.-A., Khoma R.E., Zakharenko Yu.S., Abramova N.N. Composition for Impregnating of Fibrous Material. Patent UA, no 143601, publ. 10.08.2020. (in Ukrainian)

Davis A.R., Chatterjee R.M. A vibrational-spectroscopic study of the SO2·H2O system. J. Solution Chem., 1975, vol. 4, no 5, pp. 399–412. https://doi.org/10.1007/BF00645573

Schmidt C., Seward T.M. Raman spectroscopic quantification of sulfur species in aqueous fluids: Ratios of relative molar scattering factors of Raman bands of H2S, HS−, SO2 , HSO4−, SO42−, S2O32−, S3− and H2O at ambient conditions and information on changes with pressure and temperature. Chem. Geol., 2017, vol. 467, pp. 64–75. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2017.07.022

Brunauer S., Copeland L., Kantro D. Theories of Langmuir and Brunauer, Emmett and Teller. In: Interfacial boundary of a gas-solid. Ed. E. Flood. Mir, Moscow, 1970, pp. 77-97. (in Russian).

Greg S., Singh K. Adsorption, specific surface, porosity. Mir, Moscow, 1984, 306 p. (in Russian).

Jaykok M., Parfit J. Chemistry of interfaces. Mir, Moscow, 1984, 279 p. (in Russian).

Ennan A.А., Khoma R.E., Dlubovskiy R.M., Abramova N.N. Chemisorption of Sulfur (IV) Oxide by Polyethylenepolyamine Impregnated Fibrous Materials. 1. Hydrophilic Polyethylenepolyamine Impregnated Fibrous Materials. Vіsn. Odes. nac. unіv., Hіm., 2014, vol. 19, no 2, pp. 18–26. http://dx.doi.org/10.18524/2304-0947.2014.2(50).38956 (in Russian)

Khoma R.E. Complex Formation of Sulfur(IV) Oxide with Ethylenediamine and Its Derivatives in Water. Russ.J. Gen. Chem., 2015, vol. 85, no 4, pp. 802-809. http://dx.doi.org/10.1134/S1070363215040052

Yasaka Y., Watanabe K., Kimura Y. SO2 capture by ionic liquid and spectroscopic speciation of sulfur(IV) therein. RSC Adv., 2017, vol. 7, no 11, pp. 6538–6547. https://doi.org/10.1039/c6ra25528k

Nakamoto K. Infrared and Raman Spectra of Inorganic and Coordination Compounds. Wiley-Interscience, New York, 1986, 484 p.

Dawson R.M.C., Elliott D.C., Elliott W.H., Jones K.M. i, 3rd ed., Oxford University Press, New York, 1986, pp. 404. https://doi.org/10.1016/0307-4412(87)90110-5

Khoma R.E. Acid-base interaction of sulfur dioxide with amides aqueous solutions. Cand. chem. sci. diss. thesis, Odessa, 2005, 21 p.

Zimmermann K., Pasel C., Luckas M., Herbell J.-D. Solubility of sulphur dioxide in aqueous electrolyte solutions at higher ionic strengths – Chloride and bromide containing systems. Fluid Phase Equilib., 2009, vol. 279, no 2, pp. 105–114. https://doi.org/10.1016/j.fluid.2009.02.003]

Dankert F., Feyh A., von Hänisch C. Chalcogen bonding of SO2 and s-block metal iodides near room temperature: A remarkable structural diversity. Eur. J. Inorg. Chem., 2020, pp. 2744-2756. https://doi.org/10.1002/ejic.202000299

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-11-21

Номер

Розділ

Статті