Abstract

Studying interaction of zinc (II) with silica and alumina-silica surfaces is important for several reasons. From a practical point of view, it is carried out in the framework of the creation of a medicinal product, the ingredients of which are, in particular, silica(alumina)containing sorbent and zinc compound; from a theoretical point of view, it is a search for the adsorption patterns on the mentioned surfaces in a series of d-elements with a close electronic structure (zinc, copper, nickel, cadmium, etc.). In addition, it is advisable to supplement the experimental adsorption data with the results of quantum chemical simulation of the structure and formation energy of zinc (II) complexes with active surface centers. Adsorption of Zn 2+ ions from a neutral aqueous solution on silica and alumina-silica materials was studied by means of the method of adsorption isotherm. The specific surface of the materials was determined by method of thermal desorption of argon. Quantum chemical analysis of the structure and energy of formation of the hydrated zinc sulfate ion pair on silica and alumina-silica surfaces was performed by means of Hartree-Fock-Roothaan method with extended basis set 6‑31++G(d,p). According to the magnitude of adsorption (A) of zinc, the test materials are divided into three groups: 1) enterosgel, kaolin, nanosilica A-300 and polymethylsiloxane, for which А max is from 0.15 to 0.3 mg/g; 2) Syloid® 244 FP, KG-60 and KG-40, aminopropylaerosil, smectite (А max from 1.2 to 12.0 mg/g); 3) zeolites NaA-TK-1173 and NaX (А max more than 30 mg/g). It is concluded that the high adsorption activity of zinc(II) is primarily due to the presence of developed porous structure. The most probable places of interaction between hydrated zinc ions and hydroxyl group of silica and alumina-silica surfaces are determined by means of quantum chemical simulation. The pK Me values have been calculated of ion exchange of silica surface when interacting with Zn 2+ cations.

Highlights

  • Адсорбцію іонів Zn2+ з нейтрального водного розчину на кремнеземних та алюмосилікатних матеріалах вивчали методом побудови ізотерми адсорбції

  • Силікагель являє собою висушений гель, що утворюється із перенасичених розчинів cилікатних кислот при рН > 5–6 з сильно розвиненою внутрішньою поверхнею

  • Quantum chemical analysis of the structure and energy of formation of the hydrated zinc sulfate ion pair on silica and alumina-silica surfaces was performed by means of Hartree-Fock-Roothaan method with extended basis set 6-31++G(d,p)

Read more

Summary

ЕКСПЕРИМЕНТУ І МОДЕЛЮВАННЯ

Дослідження взаємодії цинку (ІІ) з поверхнями кремнеземної та алюмосилікатної природи важливе з кількох причин. Доцільно доповнити експериментальні дані з адсорбції результатами квантовохімічного моделювання будови й енергії утворення комплексів цинку (ІІ) з активними центрами поверхні. За допомогою квантовохімічного моделювання визначено найбільш імовірні місця взаємодії гідратованих іонів цинку з гідроксильною групою поверхні кремнезему та алюмокремнезему. При взаємодії гідроксильних груп кремнеземної чи алюмосилікатної поверхні з іонами Zn2+ ймовірне утворення внутрішньосферних та зовнішньосферних комплексів [5]. Адсорбція цинку (ІІ) на кремнеземних та алюмосилікатних поверхнях: результати експерименту належать комплекси, в яких у першу гідратну оболонку іона Zn2+ входить гідроксильна група, тоді як структура зовнішньосферних комплексів припускає присутність в першій гідратній оболонці катіона лише молекул води. Метою роботи було визначити параметри адсорбції з водного середовища цинку (ІІ) на різноманітних матеріалах кремнеземної та алюмосилікатної природи та порівняти одержані дані з результатами квантовохімічного моделювання будови адсорбційних комплексів, що утворюються

МАТЕРІАЛИ ТА МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ
РЕЗУЛЬТАТИ ТА ЇХНЄ ОБГОВОРЕННЯ
Каолін непористий
Відстані між атомами наведені в Å
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