Модифікування природного клиноптилоліту мангану(IV) оксидом
Автор: Пиріг Марта Андріївна
Кваліфікаційний рівень: магістр (ОНП)
Спеціальність: Хімічні технології та інженерія (освітньо-наукова програма)
Інститут: Інститут хімії та хімічних технологій
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2021-2022 н.р.
Мова захисту: англійська
Анотація: Процес модифікування цеолітів розглядають як перспективний метод, що має широкий спектр використання, зокрема, в багатьох галузях промисловості, сільському господарстві та охороні навколишнього середовища. Одним з найбільш поширених мінералів цеоліту є клиноптилоліт. За допомогою унікальних властивостей він може поглинати іони важких металів, нітратів, фосфатів, радіонукліди та органічні сполуки. [1-3] Особливо сорбційні властивості клиноптилоліту використовують при очищенні води від забруднення. Тому доцільно проводити модифікування клиноптилоліту, яке дозволяє покращити властивості та ефективніше застосовуватися в багатьох технологіях. Для модифікації цеолітів можна використовувати ряд різних методів модифікування. Одним з ефективних способів є оброблення цеоліту розчинами солей срібла, міді та цинку. [4] Проте для очищення води результативнішою є модифікація клиноптилоліту мангану (IV) оксидом. Оксид марганцю – окисник та чудовий каталізатор, який добре вилучає йони металів заліза, мангану та сірководню з води. Його можна осаджувати кількома способами. Наприклад, окисненням адсорбованого MnCl2 розчином калію перманганату. Але враховуючи, що останній – прекурсор та є значні витрати сполук Mn, доцільним є використання Mn(NO3)2 як реагента для одержання MnO2. Для більшої ефективності процесу осадження оксиду марганцю на клиноптилоліт, використовують електромагнітне та ультразвукове випромінювання. [5,6] Мета роботи – дослідження процесу модифікування природнього клиноптилоліту мангану (IV) оксидом з використанням ультразвукових та електромагнітних випромінювань. Показано, що процес модифікування починається із насичення клиноптилоліту різних фракцій розчином Mn(NO3¬)2 за механічного перемішування. При цьому встановлено, що сорбційна здатність напряму залежить від розмірів частинок – чим вони менші, тим сорбція збільшується. Виявлено, що під час модифікування клиноптилоліт вкривається бульбашками повітря, які блокують його поверхню. Тому при подальшій дії ультразвуку на клиноптилоліт повітря виходить на поверхню, ультразвукова ефективність зростає зі збільшенням розмірів частинок клиноптилоліту. Наступним чином під дією надвисокочастотного електромагнітного випромінювання мангану(ІІ) нітрат розкладається з утворенням мангану(IV) оксиду. Досліджено залежність вмісту іонів мангану(ІІ) у клиноптилоліті від часу та концентрації Mn(NO3)2, вивчено елементний склад модифікованого мангану(IV) оксидом клиноптилоліту. Виявлено, що концентрація розчину мангану(ІІ) нітрату впливає на морфологію частинок мангану(IV) оксиду, осаджених на клиноптилоліт, збільшуючи їх вміст на поверхні мінералу. Розроблено принципову технологічну схему одержання різних фракцій модифікованого частинками мангану(IV) оксиду природного клиноптилоліту. В економічній частині наведено розрахунок витрат на проведення досліджень осадження MnO2 на клиноптилоліт. Ключові слова – модифікування клиноптилоліту, надвисокочастотне електромагнітне випромінювання та ультразвукове випромінювання, нітрат мангану, мангану (IV) оксид. Перелік використаних літературних джерел. 1. Lide, David R. (2004). Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds, in Handbook of Chemistry and Physics. CRC press. ISBN 978-0-8493-0485-9. Archived from the original on 17 December 2019. Retrieved 7 September 2019. 2. Erikson, Keith M.; Ascher, Michael (2019). "Chapter 10. Manganese: Its Role in Disease and Health". In Sigel, Astrid; Freisinger, Eva; Sigel, Roland K. O.; Carver, Peggy L. (Guest editor) (eds.). Essential Metals in Medicine: Therapeutic Use and Toxicity of Metal Ions in the Clinic. Metal Ions in Life Sciences. Vol. 19. Berlin: de Gruyter GmbH. pp. 253–266. 3. Emsley, John (2001). "Manganese". Nature’s Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements. Oxford, UK: Oxford University Press. pp. 249–253. ISBN 978-0-19-850340-8. 4. Roth, Jerome; Ponzoni, Silvia; Aschner, Michael (2013). "Chapter 6 Manganese Homeostasis and Transport". In Banci, Lucia (ed.). Metallomics and the Cell. Metal Ions in Life Sciences. Vol. 12. Springer. pp. 169–201. doi:10.1007/978-94-007-5561-1_6. ISBN 978-94-007-5560-4. PMC 6542352. PMID 23595673. Electronic-book ISBN 978-94-007-5561-1. 5. Sujit Kumar Ghosh, Hasimur Rahaman, in Noble Metal-Metal Oxide Hybrid Nanoparticles, 2019. 6. Abdel-Mohsen Onsy Mohamed, Evan K. Paleologos, in Fundamentals of Geoenvironmental Engineering, 2018.