Abstract

The results of a study into the acid-base surface properties of four silicon-containing ash samples obtained from the above-ground part of the field horsetail plant species ( E. arvense L. ) are presented. The samples were derived according to various schemes, comprising oxidative roasting both with and without preliminary treatments involving water and solutions of hydrochloric acid having a concentration of 0.1 and 1.0 mol/l. It was shown that the content of silicon dioxide in the samples varies from 33 to 98 % depending on the conditions of processing of raw materials. Preliminary processing of the raw material with an acid solution prior to roasting results in the formation of ash having a high silicon oxide content. The main impurity elements are calcium, potassium, magnesium, aluminum and iron. Samples prepared without preliminary treatment, as well as those treated with water, are characterised by a large amount of alkaline earth metal- and potassium oxides. A comparative characteristic of the surface condition of the obtained ash samples is given using pH measurements and the Hammett acidity function method. The pH measurements allow the integral acidity of the surface to be evaluated, while the Hammett method, based on the selective adsorption of acid-base indicators, is used to study the distribution of surface centres by acid-base properties. The pH values of the aqueous suspensions of neutral, alkaline or acidic samples are determined depending on the plant tissue processing scheme. It was found that the surface of the samples is characterised by the presence of Lewis acid- (pKa +16.8), Bronsted basic- (pKa +7.15; +9.45) and acid- (pKa +2.5) active sites, the amount of which is determined by the composition of the samples. The high content of Lewis acid sites in the ash is associated with silicon atoms. The number of Bronsted sites depends on the horsetail treatment scheme. On the surface of samples obtained by oxidative roasting and those pretreated with water, the number of Bronsted active sites at pKa +2.5 and pKa +9.45 is higher compared to ash isolated following hydrolysis with hydrochloric acid. A comparative characteristic of the distribution curves of acid-base centres of silicon-containing ash samples obtained from the above-ground parts of field horsetail and rice straw is given, indicating their similarity.

Highlights

  • For citation: Arefieva OD, Pirogovskaya PD, Zemnukhova LA, Kovekhova AV

  • Acid-base properties of silicon-containing compounds isolated from horsetails (Equisetum Equisetaceae)

  • Этот элемент сохраняет и улучшает целостную структуру растительных культур и может повысить устойчивость и восприимчивость растений к заболеваниям и засухе [3]

Read more

Summary

Условия получения

Прокаливание при 650 °C – схема 1 Гидролиз сырья водой, далее – по схеме 1 Гидролиз сырья 0,1 М раствором HCl, далее – по схеме 1 Гидролиз сырья 1,0 М раствором HCl, далее – по схеме 1. Параметрами, характеризующими кислотно-основное состояние поверхности, являются значения pH суспензий образцов золы после их контакта с водой от 10 до 900 с. Предварительная обработка сырья раствором кислоты перед обжигом (образцы No 3, 4) приводит к образованию золы с большим содержанием оксида кремния. Значения pH суспензий имеют щелочную реакцию среды (11,28 и 11,31), обусловленную большим содержанием оксидов калия и кальция. Реакция среды образца No 3 менее щелочная (рН = 10,05), поскольку в процессе кислотного гидролиза исходного сырья 0,1 М раствором соляной кислоты происходит выщелачивание оксидов кальция и калия в раствор. В образце No 4, полученном после гидролиза 1 М раствором соляной кислоты, содержится незначительное количество этих оксидов, что существенно влияет на кислотно-основные свойства поверхности. В зависимости от схемы переработки тканей растения значения рН водной суспензии образцов золы изменяются от основных до кислотных

Фазовое состояние
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Критерии авторства
Конфликт интересов
Full Text
Published version (Free)

Talk to us

Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have

Schedule a call