DOI: https://doi.org/10.18524/2304-0947.2019.3(71).177739

ВОЛОКНИСТИЙ ХЕМОСОРБЕНТ-АМФОЛІТ НА ОСНОВІ КОМПЛЕКСНИХ СПОЛУК ХЛОРИДУ НІКЕЛЮ (ІІ) З ЕТИЛЕНДІАМІНОМ

A. A. Ennan, R. E. Khoma, R. M. Dlubovskiy, N. N. Abramova, T. V. Mikhaylova

Анотація


У роботі досліджена принципова можливість використання комплексу хлориду нікелю (ІІ) з етилендіаміном (EDA) як реагенту для створення імпрегнованих волокнистих хемосорбентів-амфолітів (ІВХС-А), які в залежності від умов експлуатації здатні по-глинати як кислі (SO2), так і основні (NH3) гази. У статичних умовах досліджена сорбція пари води зразками ІВХС–Ni–EDA, отриманих шляхом імпрегнування волокнистого матеріалу водними розчинами комплексних сполук хлориду нікелю (ІІ) з EDA при різному стехіометричному співвідношенні Ni : N (1/k). Встановлено, що збільшення кількості EDA у комплексі з NiCl2 призводить до зниження гідрофільності отриманих зразків ІВХС–А. Ізотерми адсорбції води мають опуклу щодо осі P/Ps форму і відносяться до III типу за класифікацією С. Брунауера, Л. Лемінга, У. Деминга і Е. Теллєра. Даний тип ізотерм характерний для адсорбції газів і парів непористими твердими тілами, при цьому слабка взаємодія адсорбент-адсорбат обумовлює невелику величину адсорбції при низьких значеннях відносного тисків парів води. У статичних і динамічних умовах досліджено поглинання оксиду сірки (IV) отриманими зразками ІВХС–Ni–EDA. Показано, що процес поглинання SO2, що перебігає переважно за хемосорбційним механізмом, відбувається лише при наявності «вільної» води з утворенням на поверхні волокон носія діамонієвого гідросульфіту (піросульфіту). Встановлено, що значення величини статичної хемосорбції SO2·H2O збільшуються з ростом вмісту EDA до значення k = 3,0 в зразках ІВХС–Ni–EDA. З врахуванням літературних даних показано, що за властивістю хемосорбувати оксид сірки (IV) у статичних умовах ІВХС-А можна розташувати в такий ряд: ІВХС–Ni–EDA > ІВХС–Ni–MEA > ІВХС–Cu–PEPA. Показано, що отриманий ІВХС–Ni–EDA може бути використаний для поглинання кислих і основних газів при співвідношенні Ni : N = 1:1 ÷ 1:3. Час захисної дії ІВХС–Ni–EDA істотно (в 1,5 ÷ 2,0 рази) перевищує аналогічні показники існуючих ІВХС-А на основі комплексних сполук сульфату міді (II) з аміаком і хлориду нікелю (II) з моноетаноламіном і гексаметилентетраміном. ІВХС–Ni–EDA рекомендується застосовувати для спорядження засобів захисту органів дихання – полегшених газопилозахисних респіраторів.

Ключові слова


хемосорбція; комплексоутворення; етилендіамін; хлорид нікелю (II); ок-сид сірки (IV); аміак; ізотерма

Повний текст:

PDF (Русский)

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), Odessa, Astroprint, 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 voloknistye hemosorbenty. Jenergotehnologii i resursosberezhenie, 2011, no 1, pp. 50–56. (in Russian)

Basmanov P.I., Kaminskij S.L., Korobejnikova A.V., Trubicyna M.E. Respiratory Protective Devices. Reference Guide. SPb, Iskusstvo Rossii, 2002, 400 p. (in Russian)

Ennan A.A.-A., Abramova N.M., Baidenko V.I. Respirator Patent UA, no 57503, publ. 25.02.2011 (in Ukrainian)

Ennan A.A.-A., Dlubovskiу R.M., Khoma R.E., Abramova N.M., Naumchak V.A. Composition for the Filter Material Impregnation. Patent UA, no 96010, publ. 12.01.2015 (in Ukrainian)

Ennan A.A.-A., Khoma R.E., Abramova N.M., Dlubovskiу R.M., Gusel’nikova N.O. Composition for Impregnating Filter Materials. Patent UA, no 107184, publ. 23.11.2015 (in Ukrainian)

Ennan A.A.-A., Dlubovskiу R.M., Khoma R.E., Abramova N.M., Selivestrov O.A. Netkanij sorbcіjnofіl’trujuchij voloknistij amfolіt z іndikacієju «sprac’ovuvannja» dinamіchnoї poglinal’noї єmkostі. Patent UA, no 109661, publ. 25.08.2016. (in Ukrainian)

Ennan A.A.-A., Khoma R.E., Galak A.V., Zakharenko Yu.S., Abramova N.M. Impregnated Composition for Obtaining Chemosorbent-Ampholyte. Patent UA, no 115534, publ. 25.04.2017 (in Ukrainian)

Ennan A.A.-A., Khoma R.E., Dlubovskiу R.M., Abramova N.M. Impregnated Composition for Obtaining Chemosorbent- Ampholyte. Patent UA, no 116964, publ. 25.05.2018 (in Ukrainian)

Ennan A.A.-A., Khoma R.E., Dlubovskiу R.M., Abramova N.M. Composition for Impregnating Filter Materials. Patent UA, no 124236, publ. 26.03.2018 (in Ukrainian)

Ennan A.A.-A., Khoma R.E., Zakharenko Ju.S., Abramova N.M. Impregnated Composition for Obtaining Chemosorbent- Ampholyte. Patent UA, no 124684, publ. 25.04.2018 (in Ukrainian)

Ennan A.A.-A., Khoma R.E., Zakharenko Ju.S., Abramova N.M., Gridjaev V.V. Composition for Impregnating Filter Materials. Patent UA, no 129785, publ. 12.11.2018 (in Ukrainian)

Ennan A.A.-A., Khoma R.E., Dlubovskiу R.M., Abramova N.M. Impregnated Composition for Obtaining Chemosorbent- Ampholyte. Patent UA, no 133694, publ. 25.04.2019 (in Ukrainian)

Ennan A.A.-A., Khoma R.E., Dlubovskiу R.M., Abramova N.M., Gridjaev V.V. Impregnated Composition for Obtaining Chemosorbent-Ampholyte. Patent UA, no 135309, publ. 25.06.2019 (in Ukrainian)

Ennan A.A.-A., Khoma R.E., Zakharenko Ju.S., Abramova N.M. Impregnated Composition for Obtaining Chemosorbent- Ampholyte. Patent UA, no 135921, publ. 13.02.2019 (in Ukrainian)

Ennan A., Dlubovskiу R., Khoma R.E., Zakharenko Ju., Abramova N., Gridjaev V. Impregnated Fibrous Chemisorbents- Amfolites with indication of dynamic sorptive capacity «wearing». Coll. sci. works of ХVІ sci. conf. «Lviv chemical reading – 2019». L’viv, pp. З124. (in Ukrainian)

Masoud M.S., Abou El-Enein S.A., Abed I.M., Ali A.E. Synthesis and Characterization of Amino Alcohol Complexes. J. Coord. Chem., 2002, vol. 55, no 2, pp. 153-178. http://dx.doi.org/10.1080/00958970211879

Yeşsilel O.Z., Şahin E. Vitamin B13 Complexes of Nickel(II) and Copper(II) with Ethanolamine: Syntheses, Crystal Structures, Spectroscopic and Thermal Studies. Z. Anorg. Allg. Chem., 2007, vol. 633, no 7, pp. 1087 -1093. https://doi.org/10.1002/zaac.200700049

De G., Biswas P.K., Chaudhuri N.R. Thermal Investigation of Nickel(II) Diamine Complexes in Solid State. Bull. Chem. Soc. Jpn., 1983, vol. 56, no 10, pp. 3145-3151. https://doi.org/10.1246/bcsj.56.3145

Noorania N., Rahemib H., Tayyaric S.F. Conformational Stabilities, EPR, IR and VCD Studies of Tris(ethylenediamine)nickel(II) Chloride. J. Iran. Chem. Soc., 2010, vol. 7, no 4, pp. 934-945. https://doi. org/10.1007/bf03246089

Astaf’eva E., Zolotareva A., Shheglova N., Popova T. Smeshanoligandnye kompleksy medi (II) i nikelja (II) s diaminami. Sb statej XIV Vseross. konf. «Struktura i dinamika molekuljarnyh sistem». Jal’chik, 2007, no 1, pp. 364–367. (in Russian)

Keltsev N.V. Principles of adsorption technique. Moscow, Chemistry, 1984, 592 p. (in Russian)

Ennan А.А., Dlubovskiy R.M., Abramova N.N., Khoma R.Е. Chemisorption of sulfur dioxide by polyethylene polyamine impregnated fibrous materials. 2. The study of water vapor influence on preadsorbtion SO2 chemisorption by fibrous materials. Vìsn. Odes. nac. unìv., Hìm., 2014, vol. 19, no 3, pp. 20-30. http://dx.doi. org/10.18524/2304-0947.2014.3(51).40356 (in Russian)

GOST 12.4.159–90. Sredstva individual’noj zashhity organov dyhanija fil’trujushhie. Metody opredelenija vremeni zashhitnogo dejstvija fil’trujushhe-pogloshhajushhih korobok po gazoobraznym vrednym veshhestvam. (in Russian)

Ennan A.A.-A., Khoma R.E. Impregnated Fibrous Acid Gases Chemosorbents for Respiratory Purpose. Visn. Odes. nac. univ, 2017, vol. 22, no 4, pp. 53-68. http://dx.doi.org/10.18524/2304-0947.2017.4(64).115924 (in Ukranian)

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. Visn. Odes. nac. univ., 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.-A., Khoma R.E., Dlubovskiy R.M., Abramova N.N., Gridjaev V.V., Mikhaylova T.V. Fibrous Chemisorbent of Sulfur Dioxide Based on the Complex Compounds of Cooper (II) Sulphate and Polyethylenepolyamine. Visn. Odes. nac. univ., 2018, vol. 23, no 2, pp. 95–105. https://doi.org/10.18524/2304- 0947.2018.2(66).132053 (in Russian)

Kiselev A.V. Experimental Methods in Adsorption and Chromatography. Moscow, Izd. MGU, 1973, 447 p. (in Russian)

Ennan A.A., Baidenko V.I. Mechanism of silicon tetrafluoride sorption by anionites. I. Role of water. Issues of Chemistry and Chemical Technology, 2005, no 6, pp. 64–68. (in Russian).


Пристатейна бібліографія ГОСТ


1. Эннан А.А. Физико-химические основы улавливания, нейтрализации и утилизации сварочных аэрозолей. Тр. 1-й Междунар. науч.-практ. конф. «Защита окружающей среды, здоровье, безопасность в свароч. производстве». – Одесса: Астропринт, 2002. – С. 10–37.

2. Эннан А.А., Байденко В.И. Сорбционно фильтрующие волокнистые иониты для индивидуальной противогазовой защиты (Обзор) // Экотехнологии и ресурсосбережение. – 2004. – № 5. – С. 43-54.

3. Эннан А.А., Байденко В.И., Захаренко Ю.С. Импрегнированные волокнистые хемосорбенты // Энерготехнологии и ресурсосбережение. – 2011. – № 1. – С. 50–56.

4. Басманов П.И., Каминский С.Л., Коробейникова А.В., Трубицына М.Е. Средства индивидуальной защиты органов дыхания. Справочное руководство. – СПб.: Искусство России, 2002. – 400 с.

5. Патент на корисну модель 57503 Україна, МПК A62B 7/00. Респіратор. / Еннан А.А.‑А., Абрамова Н.М., Байденко В.І. – № u201012919; заявл. 01.11.2010; опубл. 25.02.2011, Бюл. № 4.

6. Патент України на корисну модель заявка UA 96010, МПК В01D 39/00 Склад для просочування фільтруючого матеріалу. Еннан А.А.-А., Длубовський Р.М., Хома Р.Є., Абрамова Н.М., Наумчак В.А. №u201409000; заявл. 11.08.2014; опубл. 12.01.2015, Бюл. № 1.

7. Патент України на корисну модель UA 107184, МПК В01D 39/00 Склад для просочування фільтруючого волокнистого матеріалу. Еннан А.А.-А., Хома Р.Є., Абрамова Н.М., Длубовський Р.М., Гусельникова Н.О. № u201511537; заявл. 23.11.2015; опубл. 25.05.2016, Бюл. № 10.

8. Патент України на корисну модель. UA 109661, МПК В01D 39/00 Нетканий сорбційно-фільтруючий волокнистий амфоліт з індикацією «спрацьовування» динамічної поглинальної ємкості. Еннан А.А.-А., Длубовський Р.М, Хома Р.Є., Абрамова Н.Н., Селівестров О.А. № u201603009; заявл. 23.03.2016; опубл. 25.08.2016, Бюл. № 16.

9. Патент України на винахід UA 115534, МПК В01D 39/00 Просочуючий склад для одержання хемосорбенту-амфоліту. Еннан А.А.-А., Хома Р.Є., Галак А.В., Захаренко Ю.С., Абрамова Н.М. № u201608804; заявл. 15.08.2016; опубл. 25.04.2017, Бюл. № 8.

10. Патент України на винахід UA 116964, МПК D 06M 13/00 Просочуючий склад для одержання хемосорбенту-амфоліту / Еннан А.А., Хома Р.Є., Длубовський Р.М., Абрамова Н.М. – № a201707157; Заявл. 07.07.2017; Опубл. 25.05.2018, Бюл. №10.

11. Патент України на корисну модель UA 124236, МПК B01J 20/00, B01J 20/32, B01D 39/00 Склад для просочування фільтруючого матеріалу. Еннан А.А., Хома Р.Є., Длубовський Р.М., Абрамова Н.М. № u201711129. Заявл. 31.11.2017. Опубл. 26.03.2018, Бюл. № 6.

12. Патент України на корисну модель UA 124684, МПК В01D 39/00 Просочуючий склад для одержання хемосорбенту-амфоліту. Еннан А.А., Хома Р.Є., Захаренко Ю.С., Абрамова Н.М. – № u201707156. Заявл. 07.07.2017. Опубл. 25.04.2018, Бюл. № 8.

13. Патент України на корисну модель UA 129785, МПК В01D 39/00 Склад для просочування фільтруючого матеріалу / Еннан А.А., Хома Р.Є., Захаренко Ю.С., Абрамова Н.М., Грідяєв В.В. № u201805458; заявл. 16.05.2018; опубл. 12.11.2018, Бюл. № 21.

14. Патент України на корисну модель UA 133694, МПК В01D 39/00 Просочуючий склад для одержання хемосорбенту-амфоліту. Еннан А.А., Хома Р.Є., Длубовський Р.М., Абрамова Н.М. – № u201808221. За- явл. 25.07.2018. Опубл. 25.04.2019, Бюл. № 8.

15. Патент України на корисну модель UA 135209 МПК B01D 39/00. Просочуючий склад для одержання хемосорбенту-амфоліту Еннан А.А., Хома Р.Є., Длубовський Р.М., Абрамова Н.М., Грідяєв В.В. № u201812907; заявл. 26.12.2018; опубл. 25.06.2019, Бюл. № 12.

16. Патент України на корисну модель UA 135921 МПК B01D 39/00. Просочуючий склад для одержання хемосорбенту-амфоліту Еннан А.А., Хома Р.Є., Захаренко Ю.С., Абрамова Н.М. № u201901449; за- явл.13.02.2019; опубл. 25.07.2019, Бюл. № 14.

17. Еннан А., Длубовський Р., Хома Р., Захаренко Ю., Абрамова Н., Грідяєв В. Імпрегновані волокнисті хемосорбенти-амфоліти з індикацією «спрацьовування» динамічної поглинальної ємності. // Збірник науков. праць ХVІ наук. конф. «Львівські хімічні читання». – Львів. 2–5 червня 2019. – C. З124.

18. Masoud M.S., Abou El-Enein S.A., Abed I.M., Ali A.E. Synthesis and Characterization of Amino Alcohol Complexes // J. Coord. Chem. – 2002. – Vol. 55, N 2. – P. 153-178. http://dx.doi.org/10.1080/00958970211879

19. Yeşsilel O.Z., Şahin E. Vitamin B13 Complexes of Nickel(II) and Copper(II) with Ethanolamine: Syntheses, Crystal Structures, Spectroscopic and Thermal Studies // Z. Anorg. Allg. Chem. – 2007. – Vol. 633, N 7. – P. 1087 -1093. https://doi.org/10.1002/zaac.200700049

20. De G., Biswas P.K., Chaudhuri N.R. Thermal Investigation of Nickel(II) Diamine Complexes in Solid State // Bull. Chem. Soc. Jpn. – 1983. – Vol. 56, N 10. – P. 3145-3151. https://doi.org/10.1246/bcsj.56.3145

21. Noorania N., Rahemib H., Tayyaric S.F. Conformational Stabilities, EPR, IR and VCD Studies of Tris(ethylenediamine)nickel(II) Chloride // J. Iran. Chem. Soc. – 2010. – Vol. 7, N 4. – P. 934-945. https://doi. org/10.1007/bf03246089

22. Астафьева Е., Золотарева А., Щеглова Н., Попова Т. Смешанолигандные комплексы меди (II) и никеля (II) с диаминами // Сб статей XIV Всеросс. конф. «Структура и динамика молекулярных систем». Яль- чик, 2007. – № 1. – С. 364–367.

23. Кельцев Н.В. Основы адсорбционной техники. – М.: Химия, 1984. – 592 с.

24. Эннан А.А., Длубовский Р.М., Абрамова Н.Н., Хома Р.Е. Хемосорбция оксида серы (IV) волокнистыми материалами, импрегнированными полиэтиленполиамином. 2. Изучение влияния предадсорбции паров воды на хемосорбцию SO2 волокнистыми матеріалами. // Вестник ОНУ. Химия. – 2014. – Т. 19, № 3. – C. 20-30. http://dx.doi.org/10.18524/2304-0947.2014.3(51).40356

25. ГОСТ 12.4.159–90. Средства индивидуальной защиты органов дыхания фильтрующие. Методы определения времени защитного действия фильтрующее-поглощающих коробок по газообразным вредным веществам.

26. Еннан А.А.-А., Хома Р.Є. Імпрегновані волокнисті хемосорбенти кислих газів респіраторного призначення // Вісник ОНУ. Хімія. – 2017. – Т. 22, № 4. – С. 53-68. http://dx.doi.org/10.18524/2304- 0947.2017.4(64).115924

27. Хома Р.Е., Эннан А.А., Длубовский Р.М., Абрамова Н.Н. Волокнистый хемосорбент оксида серы (IV) и аммиака на основе комплексных соединений хлорида никеля(II) с моноэтаноламином // Вісник ОНУ. Хімія. – 2016. – Т. 21, № 1. – C. 92–101. http://dx.doi.org/10.18524/2304-0947.2016.1(57).67515

28. Эннан А.А.-А., Хома Р.Е., Длубовский Р.М., Гридяев В.В., Михайлова Т.В. Волокнистый хемосорбент оксида серы (IV) на основе комплексных соединенй сульфата меди (II) с полиэтиленполиамином. // Вісник ОНУ. Хімія. – 2018. – Т. 23, № 2. – С. 95-105. http://dx.doi.org/10.18524/2304-0947.2018.2(66).132053

29. Киселев А.В. Экспериментальные методы в адсорбции и молекулярной хроматографии. – М.: Изд-во МГУ, 1973. – 447 с.

30. Эннан А.А., Байденко В.И. К механизму сорбции тетрафторида кремния анионитами. Сообщ. 1. Роль воды // Вопросы химии и хим. технологии. – 2005. – № 6. – С. 64–68.





Creative Commons License
Ця робота ліцензована Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.