Hybrid polymer containing ferric oxides obtain using a redox polymer. Part II. Sorption properties towards chromate

• Autorzy: Jacukowicz-Sobala, I. , Ciechanowska, A. , Kociołek-Balawejder, E.

Warianty tytułu

PL

Polimer hybrydowy zawierający tlenki żelaza otrzymany z wykorzystaniem polimeru redoksowego. Cz. II. Badanie właściwości sorpcyjnych wobec chromianów

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this work a hybrid material containing iron oxide was used as an effective sorbent for removal of Cr(VI) from water solutions. The hybrid sorbent was obtained by new method using redox S/DVB copolymer containing N-chlorosulfonamide functional groups in reduction/oxidation reaction with Fe(II) ions. The obtained product contained sulfonamide functional groups which are not charged in wide pH range (till pH = 11.0), what differs our product from other polymeric hybrid sorbents with iron oxide reported in the literature and obtained on the basis of ion exchangers. The sorption kinetic data were well described by pseudo-second order model indicating the chemisorption of chromate onto iron oxide surface. These data also correlated well with intraparticle diffusion model, what showed that diffusion within the polymer structure was the rate determining step of the chromate sorption process. The equilibrium studies showed that removal of Cr(VI) was pH dependent and was favored under acidic conditions (pH = 2.5—5.0). After adsorption process chromates were effectively desorbed from the adsorbent surface by NaOH solution.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań sorpcji jonów Cr(VI) przy użyciu zsyntezowanego polimeru hybrydowego zawierającego tlenki żelaza. Hybrydowy sorbent otrzymano w wyniku reakcji utleniania jonów Fe(II) z wykorzystaniem makroporowatego, redoksowego polimeru S/DVB z N-chlorosulfonamidowymi grupami funkcyjnymi w formie Na⁺. Uzyskany produkt zawiera sulfonamidowe grupy funkcyjne charakteryzujące się wysokim pK_a = 11, dzięki czemu nie wykazuje on właściwości jonowymiennych, a jedynie sorpcyjne (w odróżnieniu od opisanych w literaturze polimerów hybrydowych otrzymywanych z wykorzystaniem wymieniaczy jonowych). Badano sorpcję z roztworów Cr(VI), o stężeniach od 5 do 100 mg Cr(VI)/dm³ i o różnym pH, od 2,5 do 11,0 a także w obecności innych jonów: Cl- (500 mg/dm³) i SO₄^2- (1000 mg/dm³). Badania kinetyczne wykazały, że sorpcja chromianów przebiega zgodnie z modelem chemicznym (pseudo-second order model) (rys. 1), co dowodzi chemisorpcji chromianów na powierzchni tlenków żelaza. Z kolei, dobre dopasowanie danych eksperymentalnych do modelu dyfuzyjnego (intraparticle diffusion model) wskazuje, że czynnikiem determinującym szybkość procesu jest dyfuzja chromianów w głąb struktury ziarna polimeru (rys. 2). Wykazano również, że sorpcja chromianów jest zależna od pH roztworu i przebiega najbardziej efektywnie w środowisku kwasowym (pH = 2,5—5,0) (rys. 3). Przemywanie zużytego złoża hybrydowego polimeru roztworem 0,1 M NaOH, pozwoliło na zdesorbowanie 93 % jonów Cr(VI).

Słowa kluczowe

PL

polimery hybrydowe; tlenki żelaza; nanokompozyty; adsorpcja chromianów

EN

hybrid polymers; iron oxides; nanocomposites; chromate adsorption

• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2014
• Tom: T. 59, nr 3
• Strony: 213--219
• Opis fizyczny: Bibliogr. 30 poz., rys.

Twórcy

autor

Jacukowicz-Sobala, I.

• Wrocław University of Economics, Department of Industrial Chemistry, ul. Komandorska 118/120, 53-345 Wrocław, Poland

autor

Ciechanowska, A.

• Wrocław University of Economics, Department of Industrial Chemistry, ul. Komandorska 118/120, 53-345 Wrocław, Poland

autor

Kociołek-Balawejder, E.

• [e-mail]
• Wrocław University of Economics, Department of Industrial Chemistry, ul. Komandorska 118/120, 53-345 Wrocław, Poland

Bibliografia

• [1] Hyatt A., Hart J. A., Brown S., Simon M., Latuzt N., Jacobs A., Guertin J.: “Chromium(VI) waste stream processing”, in: “Chromium(VI) Handbook” (Ed., Guertin J., Jacobs J. A., Avakian C.P.), CRC Press Washington DC 2005, p. 465—489.
• [2] Hawley E.L., Jacobs J.A.: “Chromium: policy and regulations” in: “Chromium(VI) Handbook” (Ed., Guertin J., Jacobs J.A., Avakian C.P.), CRC PressWashington DC 2005, p. 491—521.
• [3] Jacukowicz-Sobala I.: Przem. Chem. 2009, 88, 51.
• [4] Owlad M., Aroua M.K.,Wan DaudW.A., Baroutian S.: Water Air Soil Pollut. 2009, 200, 59, http://dx.doi.org/10.1007/s11270-008-9893-7
• [5] Mohan D., Pittman C.U.Jr: J. Hazard. Mater. 2006, B137, 762, http://dx.doi.org/10.1016/j.jhazmat.2006.06.060
• [6] Sen M., Ghosh Dastidar M.: Iran J. Environ. Health Sci. Eng. 2010, 7, 182.
• [7] Fendorf S., Eick M.J., Grossl P., Sparks D.L.: Environ. Sci. Technol. 1997, 31, 315, http://dx.doi.org/10.1021/es950653t
• [8] He Y.T., Traina S.J.: Environ. Sci. Technol. 2005, 39, 4499, http://dx.doi.org/10.1021/es0483692
• [9] Hu J., Lo I.M.C., Chen G.: Sep. Purif. Technol. 2007, 56, 249, http://dx.doi.org/10.1016/j.seppur.2007.02.009
• [10] Wang P., Lo I.M.C.: Water Res. 2009, 43, 3727, http://dx.doi.org/10.1016/j.watres.2009.05.041
• [11] Cumbal L.H., SenGupta A.K.: Ind. Eng. Chem. Res. 2005, 44, 600, http://dx.doi.org/10.1021/ie040126v
• [12] Cumbal L.H., SenGupta A.K.: Environ. Sci. Technol. 2005, 39, 6508, http://dx.doi.org/10.1021/es050175e
• [13] DeMarco M.J., SenGupta A.K., Greenleaf J.E.: Water Res. 2003, 37, 164, http://dx.doi.org/10.1016/S0043-1354(02)00238-5
• [14] Pan B., Qiu H., Pan B., Nie G.: Water Res. 2010, 44, 815, http://dx.doi.org/10.1016/j.watres.2009.10.027
• [15] Blaney L.M., Cinar S., SenGupta A.K.: Water Res. 2007, 41, 1603, http://dx.doi.org/10.1016/j.watres.2007.01.008
• [16] Hristovski K., Wasterhoff P., Moller T., Sylvester P.: J. Hazard. Mater. 2008, 152, 397, http://dx.doi.org/10.1016/j.jhazmat.2007.07.016
• [17] Iesan C.M., Capat C., Ruta F., Udrea I.: Water Res. 2008, 42, 4327, http://dx.doi.org/10.1016/j.watres.2008.06.011
• [18] Iesan C.M., Capat C., Ruta F., Udrea I.: React. Funct. Polym. 2008, 68, 1578, http://dx.doi.org/10.1016/j.reactfunctpolym.2008.08.011
• [19] Sarkar S., Blaney L.M., Gupta A., Ghosh D.: React. Funct. Polym. 2007, 67, 1599, http://dx.doi.org/10.1016/j.reactfunctpolym.2007.07.047
• [20] Pat. USA 7 291 578 B2 (2004).
• [21] Sheha R.R., El-Zahhar A.A.: J. Hazard. Mater. 2008, 150, 795, http://dx.doi.org/10.1016/j.jhazmat.2007.05.042
• [22] Jacukowicz-Sobala I., Ciechanowska A., Kocio³ek-Balawejder E.: Polimery 2014, 59, 131.
• [23] HermanowiczW., Dojlido J., Do¿añskaW., Koziorowski B., Zerbe J. „Fizyko-chemiczne badanie wody i ścieków”, Arkady, Warszawa 1999.
• [24] Ho Y.S.: Scientometrics 2004, 59, 171.
• [25] Ho Y.S., McKay G.: Adsorp. Sci. Technol. 1998, 16, 243.
• [26] Ho Y.S., Ofomaja A.E.: J. Hazard. Mater. 2006, B129, 137, http://dx.doi.org/10.1016/j.jhazmat.2005.08.020
• [27] Sutherland C., Venkobachar Ch.: Int. Res. J. Plant Sci. 2010, 1, 107.
• [28] Cornell R.M., Schwertmann U.: “The iron oxides — structure, properties, reactions, occurrences and uses”,Wiley—VCH, Weinheim 2003.
• [29] Qiu H., Lv L., Pan B., Zhang Q.: J. Zhejiang Univ. Sci. 2009, A10, 716, http://dx.doi.org/10.1631/jzus.A0820524
• [30] Peak D., Ford R.G., Sparks D.L.: J. Colloid Interf. Sci. 1999, 218, 289, http://dx.doi.org/10.1006/jcis.1999.6405