vestichИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия химических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, Chemical Series1561-83312524-2342The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8331-2021-57-4-391-399vestich-682Research ArticleФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯPHYSICAL CHEMISTRYТитрование слабоосновных волокнистых анионитов в присутствии комплексообразующих двухвалентных катионовTitration of weak base fibrous anion exchangers in the presence of complex-forming divalent cationsСолдатовВ. С.SoldatovV. S.

Солдатов Владимир Сергеевич – академик, д-р хим. наук, профессор, гл. науч. сотрудник

ул. Сурганова, 13, 220072, Минск, Республика Беларусь

Vladimir S. Soldatov – Academician, D. Sc. (Chemistry), Professor, Chief Researcher

13, Surganov Str., 220072, Minsk, Republic of Belarus

soldatov@ifoch.bas-net.byШаченковаЛ. Н.ShachenkovaL. N.

Шаченкова Лариса Николаевна – канд. хим. наук, ст. науч. сотрудник

ул. Сурганова, 13, 220072, Минск, Республика Беларусь

Larisa N. Shachenkova – Ph. D. (Chemistry), Senior Researcher

13, Surganov Str., 220072, Minsk, Republic of Belarus

sln13102005@mail.ruКосандровичЕ. Г.KasandrovichE. G.

Косандрович Евгений Генрихович – д-р хим. наук, доцент, зав. лаб.

ул. Сурганова, 13, 220072, Минск, Республика Беларусь

Evgenii G. Kasandrovich – D. Sc. (Chemistry), Associate Professor, Head of the Laboratory

13, Surganov Str., 220072, Minsk, Republic of Belarus

kosandrovich@ifoch.bas-net.byНестеронокП. В.NesteronokP. V.

Нестеронок Петр Викторович – канд. хим. наук, ст. науч. сотрудник

ул. Сурганова, 13, 220072, Минск, Республика Беларусь

Petr V. Nesteronok – Ph. D. (Chemistry), Senior Researcher

13, Surganov Str., 220072, Minsk, Republic of Belarus

petr.nester@gmail.comИнститут физико-органической химии Национальной академии наук БеларусиInstitute of Physical Organic Chemistry of the National Academy of Sciences of Belarus202103122021574391399Copyright © Солдатов В.С., Шаченкова Л.Н., Косандрович Е.Г., Нестеронок П.В., 20212021Солдатов В.С., Шаченкова Л.Н., Косандрович Е.Г., Нестеронок П.В.Soldatov V.S., Shachenkova L.N., Kasandrovich E.G., Nesteronok P.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestichem.belnauka.by/jour/article/view/682

Получены кривые потенциометрического титрования полностью протонизированных волокнистых ионитов гидроксидом калия на фоне 1 М KCl в присутствии хлоридов Ni2+, Со2+, Сu2+ и Ca2+. Иониты были получены модификацией промышленного полиакрилонитрильного волокна диэтилентриамином и триэтилентетраамином, преимущественно содержали функциональные группы R-CO-NH-(CH2CH2NH)nH (n = 2 или 3) и небольшое количество карбоксильных групп. Из полученных данных рассчитана сорбция Ni2+, Со2+, Сu2+ и Ca2+ ионитами в зависимости от рН среды. Установлено, что исследованные иониты с высокой селективностью сорбируют ионы тяжелых металлов в широком интервале кислотности растворов (рН 2–9) благодаря образованию металл-полимерных комплексов с полиаминными функциональными группами. Максимальная сорбционная емкость составляет 1,5–2,7 и 4–5 мэкв/г для ионитов с n = 2 и 3 соответственно.

Curves of potentiometric titration of fully protonized fibrous ion exchangers with potassium hydroxide against the background of 1 M KCl in the presence of chlorides of Ni2+, Со2+, Сu2+ and Ca2+ were obtained. The ion exchangers were synthesized by modifying of industrial polyacrylonitrile fiber with diethylenetriamine and triethylenetetraamine and predominantly contained functional groups R-CO-NH- (CH2CH2NH)nH (n = 2 or 3) and a small amount of carboxyl groups. The sorption of Ni2+, Со2+, Сu2+ и Ca2+by ion exchangers was calculated from the data obtained depending on the pH of the medium. It was found that the investigated ion exchangers with high selectivity sorb heavy metal ions in a wide range of acidity of solutions (pH 2–9) due to the formation of metal-polymer complexes with polyamine functional groups. The maximum sorption capacity is 1.5–2.7 and 4–5 meq/g for ion exchangers with n = 2 and 3, respectively.

волокнистые анионитысорбция тяжелых металловметалл-полимерные комплексыпотенциометрическое титрование ионитовfibrous anion exchangerssorption of heavy metalsmetal-polymer complexespotentiometric titration of ion exchangersReferencesСинтез аминокарбоксильных ионитов на основе полиакрилонитрильного волокна / И. О. Мельников [и др.] // Вода: химия и экология. – 2015. – № 6. – С. 29–38.Mel’nikov I. O., Podobedov R. E., Kosandrovich E. G., Korshunova T. A., Soldatov V. S. Synthesis of aminocarboxylic ion exchangers based on polyacrilonitrile fiber. Voda: khimiya i ecologiya = Water: chemistry and ecology, 2015, no. 6, pp. 29–38 (in Russian).Солдатов, В. С. Новые фильтрационные материалы для очистки воздуха в электронной промышленности / В. С. Солдатов, Е. Г. Косандрович // New Electrical and Electronic Technologies and their Industrial Implementation: Proc. of the 5th International conference (NEET-2007), Zakopane, Poland, 12–15 June, 2007. – Zakopane, 2007. – С. 55.Soldatov V. S., Kosandrovich E. G. New filtering materials for air purification in the electronic industry. Proc. of the 5th International conference “New Electrical and Electronic Technologies and their Industrial Implementation” (NEET-2007), Zakopane, Poland, 12-15 June, 2007. Zakopane, 2007, pp. 55 (in Russian).Общеобменная вентиляция с рециркуляционной очисткой воздуха в животноводческих помещениях / В. Н. Гутман [и др.] // Механизация и электрификация сельского хозяйства: Межведом. темат. сб. – 2009. – Вып. 43, № 2. – С. 80–88.Gutman V. N., Shevchuk I. O., Rapovich S. P., Pulaeva I. V. General exchange ventilation with recirculated air purification in livestock buildings. Mezhvedomstvennyi tematicheskii sbornik “Mekhanizatsiya i electrifikatsiya selskogo khozaistva” [Mechanization and electrification of agriculture: Interdepartmental thematic collection], 2009, iss. 43, no. 2, pp. 80–88 (in Russian).Салдадзе, К. М. Комплексообразующие иониты / К. М. Салдадзе, В. Д. Копылова-Валова. – М.: Химия, 1980. – 335 с.Saldadze K. M., Kopylova-Valova V. D. Complexing ion exchangers. Moscow, Khimiya Publ., 1980. 335 p. (in Russian).Мясоедова, Г. В. Применение комплексообразующих сорбентов ПОЛИОРГС в неорганическом анализе / Г. В. Мясоедова // Журн. аналит. химии. – 1990. – Т. 45, № 10. – С. 1878–1887.Myasoedova G. V. The use of complexing sorbents POLIORGS in inorganic analysis. Zhurnal analiticheskoy khimii = Journal of analytical chemistry, 1990, vol. 45, no. 10, pp. 1878–1887 (in Russian).Исследование сорбции некоторых металлов на синтезированных комплексообразующих ионитах / Ф. Б. Эшкурбонов [и др.] // Высокомол. соед. – 2015. – Т. 58, № 10. – С. 85–89.Eshkurbonov F. B., Turaev Kh. Kh., Amonova N. D., Abdurakhmonova N. Kh., Djalilov A. T. Investigation of the sorption of some metals on synthesized complexing ion exchangers. Vysokomolekularnye soedineniya = Polymer science, 2015, vol. 58, no. 10, pp. 85–89 (in Russian).Челнакова, П. Н. Определение устойчивости ионитных комплексов при сорбции катионов меди слабоосновным анионитом АМ-7 / П. Н. Челнакова, В. А. Колодяжный, Е. С. Волкова // Журн. физ. химии. – 2008. – Т. 82, № 12. – С. 2353–2357.Chelnakova P. N., Kolodyazhnyi V. A., Volkova E. S. The estimation of the stability of ionite complexes formed in the sorption of copper cations by weakly alkaline AM-7anionite. Russian journal of Physical Chemistry A, 2008, vol. 82, no. 12, pp. 2122–2125. https://doi.org/10.1134/s0036024408120261Soldatov, V. S. Synthesis, structure and properties of new fibrous ion exchangers / V. S. Soldatov, A. A. Shunkevich, G. I. Sergeev // Reactive Polymers, Ion Exchangers, Sorbents. – 1988. – Vol. 7, N 1-2. – P. 159–172. https://doi.org/10.1016/0167-6989(88)90136-5Soldatov V. S., Shunkevich A. A., Sergeev G. I. Synthesis, structure and properties of new fibrous ion exchangers. Reactive Polymers, Ion Exchangers, Sorbents, 1988, vol. 7, no. 1-2, pp. 159–172. https://doi.org/10.1016/0167-6989(88)90136-5Сорбция никеля (II) и кобальта (II) из аммонийных растворов волокнистым ионитом с иминодиацетатными группами / В. С. Солдатов [и др.] // Вес. Нац. акад. навук Беларусi. Сер. хiм. навук. – 2010. – № 3. – С. 64–69.Soldatov V. S., Zelenkovskii V. M., Mosunova N. V., Sosinovich Z. I. Sorption of nickel (II) and cobalt (II) from ammonium solutions by fibrous ion exchanger with iminodiacetate groups. Vestsi Natsyyanal’nai akademii navuk Belarusi. Seryya khimichnykh navuk = Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Chemical series, 2010, no. 3, pp. 64–69 (in Russian).Селективное выделение меди и цинка из модельных растворов шахтных вод волокнистыми ионитами / В. С. Солдатов [и др.] // Вес. Нац. акад. навук Беларусi. Сер. хiм. навук. – 2011. – № 2. – С. 41–45.Soldatov V. S., Zelenkovsky V. M., Sosinovich Z. I., Mosunova N. V., Sokol V. P. Selective isolation of copper and zinc from model solutions of mine waters by fibrous ion exchangers. Vestsi Natsyyanal’nai akademii navuk Belarusi. Seryya khimichnykh navuk = Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Chemical series, 2011, no. 2, pp. 41–45 (in Russian).Титрование хелатообразующего волокнистого сорбента в присутствии комплекс-образующих двухвалентных катионов / В. С. Солдатов [и др.] // Вес. Нац. акад. навук Беларусi. Сер. хiм. навук. – 2021. – Т. 57, № 3. – С. 263–269. https://doi.org/10.29235/1561-8331-2021-57-3-263-269Soldatov V. S., Korshunova T. A., Kosandrovich E. G., Nesteronok P. V. Titration of chelating fibrous sorbent in the presence of complex-forming divalent cations. Vestsi Natsyyanal’nai akademii navuk Belarusi. Seryya khimichnykh navuk = Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Chemical series, 2021, vol. 57, no. 3, pp. 263–269 (in Russian). https://doi.org/10.29235/1561-8331-2021-57-3-263-269Polymer supported inorganic nanoparticles: characterization and environmental applications / L. Cumbel [et al.] // Reactive Polymers, Ion Exchangers, Sorbents. – 2003. – Vol. 54, N 1–3. – P. 167–180. https://doi.org/10.1016/s1381-5148(02)00192-xCumbel L., Greenleaf J., Leun D., SenGupta A. Polymer supported inorganic nanoparticles: characterization and environmental applications. Reactive Polymers, Ion Exchangers, Sorbents, 2003, vol. 54, no. 1–3, pp. 167–180. https://doi.org/10.1016/s1381-5148(02)00192-xA new hybrid (polymer/inorganic) fibrous sorbent for arsenic removal from drinking water / O. M. Vatutsina [et al.] // Reactive Polymers, Ion Exchangers, Sorbents. – 2007. – Vol. 67, N 3. – P. 184–201. https://doi.org/10.1016/j.reactfunctpolym.2006.10.009Vatutsina O. M., Soldatov V. S., Sokolova V. I., Johann J., Bissen M., Weissenbacher A. A new hybrid (polymer/inorganic) fibrous sorbent for arsenic removal from drinking water. Reactive Polymers, Ion Exchangers, Sorbents, 2007, vol. 67, no. 1–3, pp. 184–201. https://doi.org/10.1016/j.reactfunctpolym.2006.10.009Kosandrovich, E. G. Fibrous ion exchangers / E. G. Kosandrovich, V. S. Soldatov // Ion exchange technology I: theory and materials / Inamuddin Dr. Mohammad Luqman (eds.). – UK: Springer, 2012. – P. 299–371. https://doi.org/10.1007/978-94-007-1700-8_9Kosandrovich E. G., Soldatov V. S. Fibrous ion exchangers. Inamuddin Dr. Mohammad Luqman (eds.). Ion exchange technology I: theory and materials. UK: Springer, 2012, pp. 299–371. https://doi.org/10.1007/978-94-007-1700-8_9Soldatov, V. S. Acid-base properties of ion exchangers. II. Determination of the acidity parameters of ion exchangers with arbitrary functionality / V. S. Soldatov, Z. I. Sosinovich, T. V. Mironova // Reactive Polymers, Ion Exchangers, Sorbents. – 2004. – Vol. 58. – N 1. – P. 13–26. https://doi.org/10.1016/j.reactfunctpolym.2003.11.004Soldatov V. S., Sosinovich Z. I., Mironova T. V. Acid-base properties of ion exchangers. II. Determination of the acidity parameters of ion exchangers with arbitrary functionality. Reactive Polymers, Ion Exchangers, Sorbents, 2004, vol. 58, no. 1, pp. 13–26. https://doi.org/10.1016/j.reactfunctpolym.2003.11.004Зеленковский, В. М. Компьютерное моделирование структуры полимерных ионитов: дис. ... д-ра хим. наук: 02.00.04 / В. М. Зеленковский. – Минск, 2012. – 327 л.Zelenkovskiy V. M. Computer modelling of structure of polymeric ion exchanger. Minsk, 2012. 327 p. (in Russian).Бьеррум, Я. Образование аминов металлов в водном растворе: теория обратимых ступенчатых реакций / Я. Бьеррум; пер. с англ. Г. Ф. Губской, Г. С. Терешина; под ред. И. В. Тананаева. – М.: Ин. лит-рa, 1961. – 308 с.Bjerrum J. Metal ammine formation in aqueous solution: theory of the reversible step reaction. Copenhagen, P. Haase Publ., 1957. 296 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.