Синтез гранулированных гидрофобных магнитных сорбентов и губчатых композитов на основе Fe3O4/Zn-Al-СДГ для удаления нефтяных загрязнений

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Разработан способ модификации поверхности магнитных композитных материалов на слоистых двойных гидроксидах (СДГ) Fe3O4/Zn-Al-СДГ для увеличения гидрофобности. Исследованы механизмы взаимодействия стеарата, олеата и додецилсульфата натрия с поверхностью Fe3O4/Zn-Al-СДГ. Изучено влияние гидрофобизации в среде этанола на пористую и кристаллическую структуры исходного материала. Показаны способы синтеза магнитных гранулированных и губчатых сорбентов с использованием меланин-формальдегидной смолы в качестве основы. Полученные в оптимальных условиях образцы гранулированных и губчатых сорбционных материалов Fe3O4/СДГ-CТ и МЕЛ-Fe3O4/СДГ-CТ обладают высокой сорбционной емкостью по отношению к нефти (0.60 и 21.36 г/г соответственно), магнитной восприимчивостью, гидрофобностью и возможностью регенерации. Синтезированные материалы перспективны для удаления нефтяных разливов с поверхности морских акваторий и экологического мониторинга.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Н. П. Иванов

Дальневосточный Федеральный Университет

Email: ivanov.np@dvfu.ru
Россия, Владивосток

О. О. Шичалин

Сахалинский Государственный Университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: ivanov.np@dvfu.ru
Россия, Южно-Сахалинск

В. Л. Расторгуев

Дальневосточный Федеральный Университет

Email: ivanov.np@dvfu.ru
Россия, Владивосток

В. М. Захаренко

Тихоокеанский институт биоорганической химии им. Г.Б. Елякова ДВО РАН

Email: ivanov.np@dvfu.ru
Россия, Владивостока

А. В. Мягчилов

Дальневосточный Федеральный Университет

Email: ivanov.np@dvfu.ru
Россия, Владивосток

П. А. Мармаза

Сахалинский Государственный Университет

Email: ivanov.np@dvfu.ru
Россия, Южно-Сахалинск

Я. Г. Зернов

Дальневосточный Федеральный Университет

Email: ivanov.np@dvfu.ru
Россия, Владивосток

С. М. Писарев

Дальневосточный Федеральный Университет

Email: ivanov.np@dvfu.ru
Россия, Владивосток

И. Ю. Буравлев

Дальневосточный Федеральный Университет

Email: ivanov.np@dvfu.ru
Россия, Владивосток

Е. К. Папынов

Дальневосточный Федеральный Университет

Email: ivanov.np@dvfu.ru
Россия, Владивосток

Список литературы

  1. Huang L., Liow J., Lim K. et al. // Adv. Sustain. Syst. 2024. V. 8. № 8. https://doi.org/10.1002/adsu.202300659
  2. Riyal I., Sharma H., Dwivedi C. // Groundw. Sustain. Dev. 2024. V. 26. P. 101274. https://doi.org/10.1016/j.gsd.2024.101274
  3. Paul J., Qamar A., Ahankari S.S. et al. // Carbohydr. Polym. 2024. V. 338. P. 122198. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2024.122198
  4. Vialkova E., Korshikova E., Fugaeva A. // Water. 2024. V. 16. № 18. P. 2626. https://doi.org/10.3390/w16182626
  5. Li A., Huber T., Barker D. et al. // Carbohydr. Polym. 2024. V. 343. P. 122432. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2024.122432
  6. Chakraborty S., Tripathi A. // J. Water Process Eng. 2024. V. 67. P. 106242. https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2024.106242
  7. Liu Z., Gao B., Zhao P. et al. // Sep. Purif. Technol. 2024. V. 337. P. 126347. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2024.126347
  8. Papynov E.K., Dran’kov A.N., Tkachenko I.A. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2020. V. 65. № 6. P. 820. https://doi.org/10.1134/S0036023620060157
  9. Tkachenko I.A., Panasenko A.E., Odinokov M.M. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2020. V. 65. № 8. P. 1142. https://doi.org/10.1134/S0036023620080173
  10. Shapkin N.P., Panasenko A.E., Khal’chenko I.G. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2020. V. 65. № 10. P. 1614. https://doi.org/10.1134/S0036023620100186
  11. Krasnobaeva O.N., Belomestnykh I.P., Nosova T.A. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2017. V. 62. № 7. P. 879. https://doi.org/10.1134/S0036023617070129
  12. Seliverstov E.S., Pisarenko A.S., Yapryntsev M.N. et al. // Ceram. Int. 2024. № September. P. 10. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2024.11.024
  13. Krasnobaeva O.N., Belomestnykh I.P., Nosova T.A. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2019. V. 64. № 8. P. 1010. https://doi.org/10.1134/S0036023619080060
  14. Simonenko E.P., Mokrushin A.S., Nagornov I.A. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2024. V. 69. P. 1291. https://doi.org/10.1134/S0036023624601715
  15. Ivanov N.P., Drankov A.N., Papynov E.K. et al. // Prot. Met. Phys. Chem. Surfaces. 2023. V. 59. № 5. P. 868. https://doi.org/10.1134/S2070205123701058
  16. Bian K., Guo H., Lai Z. et al. // Sep. Purif. Technol. 2025. V. 358. № PB. P. 130263. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2024.130263
  17. Simonenko T.L., Simonenko N.P., Gorobtsov P.Y. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2022. V. 67. № 5. P. 622. https://doi.org/10.1134/S0036023622050175
  18. Fadeev V.V., Tronov A.P., Tolchev A.V. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2023. V. 68. № 5. P. 538. https://doi.org/10.1134/S0036023623600478
  19. Duan J., Jia P., Liu Z. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2024. V. 69. P. 1646. https://doi.org/10.1134/S0036023624601624
  20. Gowda A.H.D., Mendke T., Srilakshmi C. // J. Porous Mater. 2024. V. 31. № 3. P. 959. https://doi.org/10.1007/s10934-024-01576-x
  21. Sobhana S.S.L., Zhang X., Kesavan L. et al. // Colloids Surfaces A Physicochem. Eng. Asp. 2017. V. 522. P. 416. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2017.03.025
  22. Dutta K., Pramanik A. // Chem. Commun. 2013. V. 49. № 57. P. 6427. https://doi.org/10.1039/c3cc42260g
  23. Qiao W., Bai H., Tang T. et al. // Colloids Surfaces A Physicochem. Eng. Asp. 2019. V. 577. P. 118. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2019.05.046
  24. Santosa S.J., Krisbiantoro P.A., Minh Ha T.T. et al. // Colloids Surfaces A Physicochem. Eng. Asp. 2021. V. 614. P. 126159. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2021.126159
  25. Chengqian F., Wanbing L., Yimin D. et al. // Colloids Surfaces A Physicochem. Eng. Asp. 2023. P. 130921. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2023.130921
  26. Balybina V.A., Dran’kov A.N., Shichalin O.O. et al. // J. Compos. Sci. 2023. V. 7. № 11. P. 458. https://doi.org/10.3390/jcs7110458
  27. Ivanov N.P., Dran A.N., Shichalin O.O. et al. // Prot. Met. Phys. Chem. Surf. 2023. V. 59. № 5. P. 868. https://doi.org/10.1134/S2070205123701058
  28. Rajabi M., Abolhosseini M., Hosseini-Bandegharaei A. et al. // Microchem. J. 2020. V. 159. P. 105450. https://doi.org/10.1016/j.microc.2020.105450
  29. Biata N.R., Jakavula S., Mashile G.P. et al. // Hydrometallurgy. 2020. V. 197. P. 105447. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2020.105447
  30. Jung I.K., Jo Y., Han S.C. et al. // Sci. Total Environ. 2020. V. 705. P. 135814. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.135814
  31. Gao Y., Xing H., Zhang Y. // Sep. Purif. Technol. 2025. V. 354. № July 2024. P. 128721. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2024.128721
  32. Khumsap S., Parapichai N., Lertsarawut P. et al. // Radiat. Phys. Chem. 2025. V. 226. № May 2024. P. 112287. https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2024.112287
  33. Ghasemi F., Jamshidi M., Ghamarpoor R. // Water Resour. Ind. 2024. V. 32. P. 100268. https://doi.org/10.1016/j.wri.2024.100268
  34. Tomon T.R.B., Omisol C.J.M., Aguinid B.J.M. et al. // Sci. Rep. 2024. V. 14. № 1. P. 1. https://doi.org/10.1038/s41598-024-64178-2
  35. Akanji I.O., Iwarere S.A., Sani B.S. et al. // Chem. Eng. Sci. 2024. V. 298. № November 2023. P. 120383. https://doi.org/10.1016/j.ces.2024.120383
  36. Tomkowiak K., Mazela B., Szubert Z. et al. // Molecules. 2024. V. 29. № 19. P. 4661. https://doi.org/10.3390/molecules29194661
  37. Saleem S., Khalid S., Nazir A. et al. // RSC Adv. 2024. V. 14. № 35. P. 25393. https://doi.org/10.1039/d4ra03924f
  38. Farahat M., Sobhy A., Sanad M.M.S. // Sci. Rep. 2022. V. 12. № 1. P. 1. https://doi.org/10.1038/s41598-022-15187-6

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Дифрактограммы исходных и модифицированных гранулированных сорбционных материалов на основе Fe3O4/Zn-Al-СДГ.

Скачать (185KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Дифференциальные кривые распределений пор по размерам в исходных и модифицированных гранулированных сорбционных материалах на основе Fe3O4/Zn-Al-СДГ.

Скачать (169KB)
Метаданные
4. Рис. 3. РЭМ-изображения и ЭДС-карты элементного распределения по поверхности исходных и модифицированных гранулированных сорбционных материалов: а – Fe3O4/СДГ, б – Fe3O4/СДГ-ОЛ-0.01, Fe3O4/СДГ-СТ-0.01, Fe3O4/СДГ-ДОД-0.01.

Скачать (1MB)
Метаданные
5. Рис. 4. Сорбционная емкость по отношению к нефти, моторному маслу и воде для исходных и модифицированных гранулированных сорбционных материалов на основе Fe3O4/Zn-Al-СДГ.

Скачать (202KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Краевые углы смачивания водой для губчатых гидрофобных магнитных композитов: а – МЕЛ-Fe3O4/СДГ-ОЛ-0.01, б – МЕЛ-Fe3O4/СДГ-ОЛ-0.05.

Скачать (98KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Сорбционная емкость по отношению к нефти, моторному маслу и воде для исходных и модифицированных губчатых сорбционных материалов МЕЛ-Fe3O4/СДГ.

Скачать (126KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Сорбционные показатели по отношению к нефти во множественных циклах адсорбции–десорбции для модифицированных гранулированных сорбционных материалов МЕЛ-Fe3O4/СДГ-ОЛ-0.01 и -0.05.

Скачать (138KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Сорбционные показатели по отношению к нефти во множественных циклах адсорбции–десорбции для модифицированных губчатых сорбционных материалов МЕЛ-Fe3O4/СДГ-ОЛ-0.01: а – сорбционная емкость, б – краевой угол смачивания водой после пяти циклов.

Скачать (137KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Предполагаемый механизм гидрофобизации поверхности СДГ на примере взаимодействия со стеаратом натрия.

Скачать (164KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025