РОЛЬ ВОДИ У ПРОЦЕСАХ ХЕМОСОРБЦІЇ ГАЗІВ СОРБЦІЙНО-АКТИВНИМИ МАТЕРІАЛАМИ
DOI:
https://doi.org/10.18524/2304-0947.2021.3(79).240717Ключові слова:
адсорбція, гідратація, пари води, катіоніти, аніоніти, ізотерма, хемосорбентАнотація
В роботі узагальнено літературні дані щодо гідратації і хемосорбції токсичних газів полімерними сорбційно-активними матеріалами. Проаналізовано механізми поглинання гранульованими і волокнистими іонообмінними і імпрегнованими матеріалами та стан адсорбованої води із застосуванням різних методів досліджень (гравіметричного, сорбційно-термохімічного, дериватографічного, ІЧ‑спектроскопічного). Показано, що за природою зв’язку з активними центрами вода поділяється на «зв’язану» і звичайну – «вільну». Перша – моношар і найближчі міцно зв’язані з іонітом шари, друга – осмотична вода набухання. Показано, що для ефективного поглинання більшості токсичних газів і парів (SO2, HCl, Cl2, SiF4, HF, NO2, NH3, аміни, COCl2, O3) необхідна наявність саме «вільної» води, яка є не лише дифузійним середовищем, в якому перебігають масообмінні процеси, а й безпосереднім учасником хемосорбції.
Посилання
Kurylenko O.D., Ennan A. A., Nekrjach Je.F., Blinder V. I. Ionoobminni voloknysti materialy na osnovi celjulozy v gazoochystci. Visnyk AN URSR, 1975, vol. 39, no 7, pp. 37‑45. (in Ukrainian)
Baidenko V.I., Ennan A. A., Zakharenko Yu. S. Razrabotka i primenenie voloknistyh hemosorbentov v praktike individual’noj protivogazovoj zashhity. Vіsn. Odes. nac. unіv., Hіm., 2003, vol. 8, no 7, pp. 24‑39. (in Russian)
Ennan A.A., Baidenko V. I. Sorbcionno fil’trujushhie voloknistye ionity dlja individual’noj protivogazovoj zashhity (Obzor). Ekotehnologii i resursosberezhenie., 2004, vol. 5, pp. 43‑54. (in Russian)
Ennan A.A., Baidenko V. I. Mechanism of silicon tetrafluoride sorption by anionites. I. Role of water. Issues Chem. Chem. Technol., 2005, no 6, pp. 64‑68. (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
Dumanskij A.V., Nekrjach E. F. Teplota smachivanija i svjazannaja voda. Kolloidn. zhurn., 1955, vol.17, no 2, pp. 168‑171. (in Russian)
Nekrjach E.F., Atamanenko I. D., Bajdenko V. I., Ennan A. A. Izuchenie gidrofil’nosti ionoobmennyh materialov, poluchennyh na osnove celljulozy. Dokladi AN USSR. Ser. B., 1975, no 7, pp. 625‑629. (in Russian)
Greg S.J., Sing K. S.W. Adsorption, surface area and porosity. Academic Press, London, New York, 1982, 304 p.
KirgincevA.N., Luk’janov A.V., Vulih A. I. Izotermy adsorbcii vody smoloj KU‑2 v razlichnyh ionnyh formah. Sb. Ionity i ionnyj obmen. Nauka, 1966, pp. 34‑39. (in Russian)
Nekrjach Є.F., Kurilenko O. D., Dumanskij A. V. Termodinamika gidratacii ionitov. Dokl. AN SSSR, 1965, vol. 165, no 3, pp. 611‑614. (in Russian)
Nekrjach Є.F., Gorohovats’ka N.V., Samchenko Z. A., Kurilenko O. D. Sorbcіjno- termohіmіchne doslіdzhennja makroporistogo sul’fokatіonіtu KU‑23. Ukrainian Chem. J., 1972, vol. 38, no 6, pp. 577‑582. (in Ukraine)
Nekrjach E.F., Kurilenko O. D., Ennan A. A., Samchenko Z. A., Atamanenko I. D., Blinder V. I. Gidrofil’nost’ ionoobmennyh voloknistyh materialov na osnove celljulozy. Ukrainian Chem. J., 1976, vol. 42, no 7, pp. 702‑708. (in Russian)
Nekrjach E.F., Samchenko Z. A., Bajdenko V. I., Ennan A. A. Teplota gidratacii ionoobmennyh materialov, poluchennyh na osnove celljulozy. Dokl. AN USSR, Ser. B, 1975, no 7, pp. 626‑629. (in Russian)
Astapov A.V., Peregudov Y. S., Kopylova V. D. The state of water in different forms of sulfo ion-exchange fiber. Russ. J. Phys. Chem. A., 2011, vol. 85, no 7, pp. 1253‑1256. https://doi.org/10.1134/s0036024411070028
Astapov A.V., Peregudov Yu.S., Lygina L. V. Hydration and dehydration of cadmic and nickel forms of sulfur-containing ion-exchange fiber. Proc. Voronezh State Univ. Eng.Technol., 2014, no 4, pp. 157‑161. https://doi.org/10.20914/2310‑1202‑2014‑4‑157‑161 (in Russian)
Kotova D.L., Selemenev V. F. Thermal analysis of Ion-exchange matherials. Moscow, Nauka, 2002, 157 p. (in Russian)
Astapov A.V., Peregudov Yu.S., Davydova E. G. Ocenka gidratacionnoj sposobnosti ionoobmennika ANKB‑35, nasyshhennogo aminokislotnymi kompleksami medi (II) i nikelja (II). Sorption and chromatography processes, 2008, vol. 8, no 6, pp. 994‑1001. (in Russian)
Yurkova L.S., Kolosovaya F. F., Ol’shanova K. M. Sorbcija vodjanogo para anionitom AV‑17 v razlichnyh ionnyh formah. Zhurnal fizicheskoi khimii, 1974, vol. 48, no 6, pp. 1496‑1499. (in Russian)
Kats B.M., Kutovaya L. M., Kutarov V. V. Sorbcija parov vody karboksilsoderzhashhim hemosorbcionnym voloknom. Zhurnal prikladnoi khimii, 1991, vol. 64, no 4, pp. 846‑849. (in Russian)
Kats B.M., Kutovaya L. M., Kutarov V. V. Sorption of water vapour by carboxyl-group-containing chemisorption fibres in the form of double-charge cations. Zhurnal prikladnoi khimii, 1992, vol. 65, no 6, pp. 1303‑1307. (in Russian)
Kats B.M., Malinovskij E. K., Galickaja N. B. Ravnovesie i kinetika adsorbcii parov vody vinilpiridinovymi anionitami. Kolloidnyj zhurnal., 1986, vol. 48, no 1, pp. 39‑45. (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)
Jaycock M.J., Parfitt G. D. Chemistry of Interfaces. New York, Wiley, 1981, 279 p.
Van Krevelen D. W. Properties of polymers correlations with chemical structure. Amsterdam, New York, Elsevier Pub. Co., 1972, 427 p.
Water in Polymers. Ed. S. P. Rowland. Washington, American Chemical Society, 1980, 597 p. http://dx.doi.org/10.1021/bk‑1980‑0127
Chalyh A. E. Diffuzija v polimernyh sistemah. Мoscow, Khimija, 1987, 312 p. (in Russian)
Sherman F.B., Evenko G. N., Kats B. M. Mikroopredelenie vlazhnosti ionitov pri izmenjajushhejsja ravnovesnoj aktivnosti parov vody. Zhurnal analiticheskoi khimii, 1982, vol. 37, no 4, pp. 757‑759. (in Russian)
Mitchell Jr., Smith D. M. Aquametry. A treatise on methods for the determination of water. New York, Wiley, 1980, 602 p.
Trubitsina M. E. Development of lightweight gas-dust respirators for respiratory protection. Cand. chem. sci. Diss, 05.26.02, St. Petersburg, 2000, 116 p. (in Russian)
Astapov A.V., Peregudov Y. S., Popova K. A., Kopylova V. D. The hydration characteristics of chemisorption fiber Vion KN‑1: in the nickel and zinc forms. Russ. J. Phys. Chem. A, 2010, vol. 84, no 3, pp. 491‑494. https://doi.org/10.1134/S0036024410030258
Soldatov V., Zelenkovskii V., Kosandrovich E. Hydration of ion exchangers: thermodynamics and quantum chemistry calculations. II an improved variant of the predominant hydrates model. React. Funct. Polym., 2016, vol. 102, pp. 147‑155. http://dx.doi.org/10.1016/j.reactfunctpolym.2016.03.014
Kats B.M., Dlubovskii R. M. Selective sorption of water vapor from gas mixtures containing H2S, SO2, NO2, NO, and CO on KU‑2 sulfonic styrene cation exchanger in different ion forms. Russ. J. Appl. Chem., 2007, vol. 80, no 6, pp. 915‑919. https://doi.org/10.1134/S1070427207060122
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)
Ennan A.A.-A., Khoma R. E. Impregnated Fibrous Chemosorbents of Acid Gases for Respiratory Purpose. Vіsn. Odes. nac. unіv., Hіm., 2017, vol. 22, no 4, pp. 53‑68. http://dx.doi.org/10.18524/2304‑0947.2017.4(64).115924 (in Ukrainian)
Ennan A.A.-A., Khoma R. E., Dlubovskiy R. M., Zakharenko Y. S., Abramova N. N., Mikhaylova T. V., Barbalat D. O. Effect of Modifying Additives on Chemosorption of Sulfur (IV) Oxide by Fibrous Material Impregnated with Polyethylenepolyamine. Vіsn. Odes. nac. unіv., Hіm., 2020, vol. 25, no 4, pp. 56‑73. http://dx.doi.org/10.18524/2304‑0947.2020.4(76).216927 (in Russian)
Khoma R.E., Ennan A. А., Dlubovskiy R. M., Abramova N. N. Fibrous chemisorbents ampholyte based on the complex compound of nickel(II) chloride and monoethanolamine. Vіsn. Odes. nac. unіv., Hіm., 2016, vol. 21, no 1, pp. 92‑101. http://dx.doi.org/10.18524/2304‑0947.2016.1(57).67515 (in Russian)
Ennan A.A., Khoma R. E., Dlubovskiy R. M., Gridyaev V. V., Mikhaylova T. V. Fibrous chemisorbent of sulfur dioxide based on the complex compounds of cooper (II) sulphate and polyethylenepolyamine. Vіsn. Odes. nac. unіv., Hіm., 2018, vol. 23, no 2, pp. 95‑105. http://dx.doi.org/10.18524/2304‑0947.2018.2(66).132053 (in Russian)
Ennan A.A., Khoma R. E., Dlubovskii R. M., Abramova N. N. Fibrous chemisorbent-amfolite based on the complex compounds of nickel (II) chloride and ethylenediamine. Vіsn. Odes. nac. unіv., Hіm., 2019, vol. 24, no 3, pp. 90‑102. http://dx.doi.org/10.18524/2304‑0947.2019.3(71).177739 (in Russian)
Ennan A. A.-A., Dlubovskii R. M., Khoma R. E. Non-woven ion-exchange fibrous materials in air sanitary cleaning. Ukr. Chem. J., 2021, vol. 87, no 7, pp. 11‑32. http://dx.doi.org/10.33609/2708‑129X.87.07.2021.11‑32
Khoma R. E. Acid-base interaction and sulfooxidation at chemosorption of sulfur dioxide by alkylamines aqueous solutions. Abstract of Doctor’s degree dissertation, 02.00.01. Kyiv, 2019, 50 p. (in Ukrainian).
Kosandrovich E.G., Doroshkevich O. N. Fibrous amino carboxylic sorbent for air purification from sulfur dioxide. Proc. National Acad. Sci. Belarus. Chem. Ser. 2014, vol. 50, no 1, pp. 91‑95. (in Russian)
Medyak G.V., Shunkevich A. A., Polikarpov A. P., Pansevich V. V., Akulich Z. I. Evaluation of factors affecting the sorption of sulfur dioxide by FIBAN fibrous anion exchangers. Proc. National Acad. Sci. Belarus. Chem. Ser. 2021, vol. 57, no 1, pp. 101‑108. https://doi.org/10.29235/1561‑8331‑2021‑57‑1‑101‑108 (in Russian)
Kosandrovich E.G., Pushkarchuk A. L., Bezyazychnaya T. V., Soldatov V. S. Peculiarities of sulfur dioxide sorption from air by weak base anion exchangers. Proc. National Acad. Sci. Belarus. Chem. Ser., 2020, vol. 56, no 3, pp. 263‑270. https://doi.org/10.29235/1561‑8331‑2020‑56‑3‑263‑270 (in Russian)
Ennan A. A. Fiziko-himicheskie osnovy ulavlivanija, nejtralizacii i utilizacii svarochnyh ajerozolej. Book of 1st International Science-Practical Conference «Protection of Environment, Health, and Safety in Welding», Odessa, Astroprint, 2002, pp. 10‑37. (in Russian)
Ennan A.A., Asaulova T. A. Razrabotka, proizvodstvo i vnedrenie ionoobmennyh voloknistyh materialov na osnove cellljulozy i polikaproamida. Book of 1st International Science-Practical Conference «Protection of Environment, Health, and Safety in Welding», Odessa, Astroprint, 2002. P. 286‑295. (in Russian)
Zverev M. P. Fibre Chemisorbents – Material for Environmental Protection. A Review. Fibre Chem., 2002, vol. 34, no 6, pp. 456‑465. https://doi.org/10.1023/A:1022972511231
Korshunova T.A., Kosandrovich E. G., Soldatov V. S. Hydrogen Chloride Absorption FROM THE Air with the Fibrous Ion Exchangers FIBAN. Russ. J. Appl. Chem. 2010, vol. 83, no 7, pp. 1159‑1169. https://doi.org/10.1134/s1070427210070013
Soldatov V.S., Kosandrovich E. H. Ion Exchangers for Air Purification. in book Ion Exchange and Solvent Extraction. A Series of Advances. CRC Press., 2011, pp. 45‑115. https://doi.org/10.1201/b10813‑3.
Polikarpov A.P., Shunkevich A. A., Grachek V. I., Medyak G. V. FIBAN fibrous ion exchangers: Synthesis, modification, application. Russ. J. Gen. Chem., 2017, vol. 87, no 6, pp. 1418‑1427. https://doi.org/10.1134/S1070363217060457
Garipov I., Khaydarov R., Gapurova O., Khaydarov R., Evgrafova S. The Application of Fiber Ion Exchange Sorbents for Wastewater Treatment and Purification of Gas Mixtures. J. Energ. Env. Chem. Eng., 2020, vol. 5, no 1, pp. 10‑13. https://doi.org/10.11648/j.jeece.20200501.12
Kim Y.-S., Hwang T.-S., Lee H.-K., Park J.-W., Kim S.-M. Removal of Toxic Gases on Strong/and Weak-Base Anion Exchange Fibers. J. Ind. Eng. Chem., 2004, vol. 10, no 4, pp. 504‑510.
Abdulkhakova Z.Z., Sochilin V. E., Zverev M. P. Capture of nitrogen oxides with a fibre chemisorbent. Fibre Chem., 2000, vol. 32, no 5, pp. 374‑376. https://doi.org/10.1007/bf02360646.
Chikin G.A., Mjagkoj O. N. Ionoobmennye metody ochistki veshhestv. Voronezh: Izd-vo VGU, 1984, 372 p. (in Russian)
Kosandrovich E.G., Soldatov V. S. Fibrous Ion Exchangers. Ion Exchange Technology I. Theory and Materials. Springer. 2012, vol. 22, pp. 299‑371. https://doi.org/10.1007/978‑94‑007‑1700‑8_9
Song R., Zhang A. Study on dynamic adsorption of HF gas by ion-exchange fiber. J. Hyg. Res., 2002, vol. 31, no 5, pp. 382‑384.
Baidenko V.I., Ennan A. A. On mechanism of silicon tetrafluoride sorption by anionites. 2. Composition of the interaction products. Issues Chem. Chem. Technol., 2005, no 11, pp. 50‑53. (in Russian)
Wasąg H., Pawłowski L., Soldatov V., Kosandrovich E. Removal of ammonia from air by fibrous ion exchangers. Chem. Eng. Trans., 2009, vol. 35, no 3, pp. 387‑394.
Kosandrovich E. G. Sorption of ammonia and sulfur dioxide by fibrous ion exchangers. Abstract of Ph.D dissertation, 02.00.04. Minsk, 2005, 20 p. (in Russian)
Kosandrovich E. G. Sorption of ethylamines from air by fibrous ion exchangers. 1. Fiban K‑1, a strong acid cation exchanger. Proc. National Acad. Sci. Belarus. Chem. Ser. 2014, vol. 50, no 4, pp. 11‑15. (in Russian)
Doroshkevich O.N., Kosandrovich E. G., Kashinskii A. V., Shachenkova L. N., Zelenkovskii V. M. Sorption of ethylamines from air by fibrous ion exchangers. 2. FIBAN K‑4, a weak acid cation exchanger. Proc. National Acad. Sci. Belarus. Chem. Ser., 2014, vol. 50, no 4, pp. 16‑20. (in Russian)
Kosandrovich E.G., Shachenkova L. N., Pushkarchuk A. L., Bez’yazychnaya T.V., Soldatov V. S. Mathematical description of ethylamine sorption from air by fibrous cation exchangers under conditions of limited sorbate permeability. Proc. National Acad. Sci. Belarus. Chem. Ser. 2020, vol. 56, no 1, pp. 7‑14. https://doi.org/10.29235/1561‑8331‑2020‑56‑1‑7‑14 (in Russian)
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
Правовласниками опублікованого матеріалу являються авторський колектив та засновник журналу на умовах, що визначаються видавничою угодою, що укладається між редакційною колегією та авторами публікацій. Ніяка частина опублікованого матеріалу не може бути відтворена без попереднього повідомлення та дозволу автора.
Публікація праць в Журналі здійснюється на некомерційній основі. Комісійна плата за оформлення статті не стягується.
