Адсорбція барвників різної природи на пористих сорбентах на основі полівінілформалю

Abstract

Синтезовано високопористий губчатий полімер на основі полівінілформалю (ПВФ), а також наповнені композитні сорбенти на його основі з добавками вуглецевих нанотрубок, лапоніту та амінопропілаеросилу. Вивчено закономірності сорбції барвників різної природи (катіонного — метиловий фіолетовий, аніонного — азорубін та неіоногенного — нігрозин) на отриманих сорбентах. Встановлено залежність степеня сорбції барвників від рН розчину: азорубін вилучається при рН < 4, а метиловий фіолетовий при рН > 4. Час досягнення адсорбційної рівноваги для усіх сорбентів при сорбції барвників становить 15—30 хв. Найвищу сорбційну ємність щодо азорубіну та нігрозину має ПВФ, наповнений амінопропілаеросилом (11,4 та 7,1 мг/г відповідно), а метилового фіолетового — ненаповнений ПВФ (5,0 мг/г). Кінетика адсорбції описується моделлю псевдодругого порядку. Для опису адсорбції метилового фіолетового на усіх сорбентах найкраще підходить теоретична модель ізотерм Ленгмюра, а у випадку нігрозину — модель Фрейндліха. Моделі Ленгмюра також краще підпорядковується адсорбція азорубіну на чистому ПВФ та ПВФ, наповненому амінопропілаеросилом, моделі Фрейндліха — на ПФВ, наповнених вуглецевими нанотрубками та лапонітом.

Синтезирован высокопористый губчатый полимер на основе поливинилформаля (ПВФ), а также наполненные композитные сорбенты на его основе с добавками углеродных нанотрубок, лапонита и аминопропилаэросила. Изучены закономерности сорбции красителей различной природы (катионного — метиловый фиолетовый, анионного — азорубин и неионогенного — нигрозин) на полученных сорбентах. Установлена зависимость степени сорбции красителей от рН раствора: азорубин извлекается при рН < 4, а метиловый фиолетовый — при рН > 4. Время установления адсорбционного равновесия для всех сорбентов при сорбции красителей составляет 15—30 мин. Самую высокую сорбционную емкость по отношению к азорубину и нигрозину имеет ПВФ, наполненный аминопропилаэросилом (11,4 и 7,1 мг/г соответственно), а метилового фиолетового — ненаполненный ПВФ (5,0 мг/г). Кинетика адсорбции описывается моделью псевдовторого порядка. Для описания адсорбции метилового фиолетового на всех сорбентах лучше всего подходит теоретическая модель изотерм Ленгмюра, а в случае нигрозина — модель Фрейндлиха. Модели Ленгмюра также лучше подчиняется адсорбция азорубина на чистом ПВФ и ПВФ, наполненном аминопропилаэросилом, модели Фрейндлиха — на ПВФ, наполненных углеродными нанотрубками и лапонитом.

This paper deals with the study of the adsorption properties of polyvinylformal (PVF). A highly porous sponge sorbent based on polyvinylformal, as well as filled sorbents with additives of carbon nanotubes, laponite, and aminopropyl aerosil (APA), is synthesized. The adsorption patterns on the obtained sorbents for different dyes (cationic — methyl violet, anionic — azorubine, and non-ionic — nigrosine) are studied. It is established that the polyvinylformal sorbent removes azorubine at pH < 4 and methyl violet at pH > 4. Аdsorption equilibrium for all sorbents during the sorption of dyes is reached in 15-30 min. PVF filled with aminopropyl aerosil showed the highest sorption capacity toward azorubine and nigrosine and amounts to 11.4 and 7.1 mg/g, respectively, for methyl violet — unfilled PVF (5.0 mg/g). The kinetic measurements for all the composites and dyes indicate that the adsorption process follows the pseudo-second order kinetics. To describe the obtained adsorption isotherms of methyl violet on all sorbents and azorubine on pure PVF and PVF-APA, the Langmuir theoretical model fits better. In the case of nigrosine on all sorbents and azorubine on PVF filled with carbon nanotubes and laponite, the Freundlich model is preferable.