Хімія, фізика та технологія поверхні, 2016, 7 (4), 379-388.

Zn-Al шаруваті подвійні гідроксиди для адсорбційного та фотокаталітичного вилучення катіонного барвника



DOI: https://doi.org/10.15407/hftp07.04.379

G. M. Starukh

Анотація


Досліджено адсорбцію та фоторозкладання модельного барвника метиленового блакитного (МБ) Zn-Al шаруватими подвійними гідроксидами (ШПГ), модифікованими аніонною поверхнево-активною речовиною. Модифікування Zn-Al ШПГ здійснювалось методом реконструкції із застосуванням розчинів додецилсульфату натрію різної концентрації. Zn-Al ШПГ були охарактеризовані із застосуванням рентгено-структурного, термогравіметричного та спектрофотометричного методів. При дослідженні оптичних властивостей органо/Zn-Al ШПГ виявлено присутність кристалічного ZnO, що робить можливим застосування Zn-Al ШПГ як фотокаталізатора. Немодифіковані Zn-Al ШПГ демонструють активність в реакції фоторозкладання МБ, в той час як фотокаталітичної активності органо/Zn-Al ШПГ не було виявлено. Встановлено, що найбільш повне вилучення барвника з концентрованих розчинів досягається адсорбцією органо/Zn-Al ШПГ. Для подальшого вивчення фотокаталітичної активності ZnO-вмісних органо/Zn-Al ШПГ необхідно дослідити вплив опромінення на оптичні властивості МБ, адсорбованого на поверхні ШПГ.

Ключові слова


Шаруваті подвійні гідроксиди; органо/неорганічні нанокомпозити; інтеркальовані поверхнево-активні речовини; адсорбція катіонного барвника; фотокаталітичне розкладання; очистка стічних вод

Повний текст:

PDF (English)

Посилання


1. Jiuhui Q.U. Research progress of novel adsorption processes in water purification: A review. J. Environ. Sci. 2008. 20(1):1. https://doi.org/10.1016/S1001-0742(08)60001-7 

2. Grover K, Komarneni S, Katsuki H. Uptake of arsenite by synthetic layered double hydroxides. Water Res. 2009. 43(15): 3884. https://doi.org/10.1016/j.watres.2009.06.003 

3. Zümreoglu-Karan B., Ay A.N. Layered double hydroxides – multifunctional nanomaterials. Chemical Papers. 2012. 66(1): 1. https://doi.org/10.2478/s11696-011-0100-8 

4. Cavani F., Trifirò F., Vaccari A. Hydrotalcite-type anionic clays: Preparation, properties and applications. Catal. Today. 1991. 11(2): 173. https://doi.org/10.1016/0920-5861(91)80068-K 

5. Chuang Y.H., Liu C.H., Tzou Y.M., Chang J.C., Chiang P.N., Wang M.-K. Comparison and characterization of chemical surfactants and bio-surfactants intercalated with layered double hydroxides (LDHs) for removing naphthalene from contaminated aqueous solutions. Colloids Surf., A. 2010. 366(1–3): 170. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2010.06.009 

6. Bruna F, Celis R, Real M, Cornejo J. Organo/LDH nanocomposite as an adsorbent of polycyclic aromatic hydrocarbons in water and soil–water systems. J. Hazard. Mater. 2012. 225–226:74. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2012.04.064 

7. Starukh G., Rozovik O., Oranska O. Organo/Zn-Al LDH nanocomposites for cationic dye removal from aqueous media. Nanoscale Res. Letts. 2016. 11(1): 228. https://doi.org/10.1186/s11671-016-1402-0 

8. Xu S, Ng J., Zhang X., Bai H., Sun D. Adsorption and photocatalytic degradation of Acid Orange 7 over hydrothermally synthesized mesoporous TiO2 nanotube. Colloids Surf., A. 2011. 379(1–3): 169. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2010.11.032 

9. Boumaza S.S, Kaouah F., Omeiri S., Trari. M., Bendjama Z. Removal of dyes by an integrated process coupling adsorption and photocatalysis in batch mode. Res. Chem. Intermed. 2015. 41(4): 2353. https://doi.org/10.1007/s11164-013-1351-5 

10. Alanis C., Natividada R., Barrera-Diaz C., Martínez-Mirandab V., Prince J., Valente J. Photocatalytically enhanced Cr(VI) removal by mixed oxides derived from MeAl (Me:Mg and/or Zn) layered double hydroxides. Appl. Catal., B. 2013. 140–141: 546. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2013.04.053 

11. Patzk’o A., Kun R., Hornok V., D’ek’any I., Engelhardt T., Schall N. ZnAl-layered double hydroxides as photocatalysts for oxidation of phenol in aqueous solution. Colloids Surf., A. 2005. 265(1–3): 64. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2005.01.039 

12. Seftel E., Popovici E., Mertens M., De W., Tendeloo G., Cool P., Vansant E. Zn–Al layered double hydroxides: Synthesis, characterization and photocatalytic application. Microporous Mesoporous Mater. 2008. 113(1–3): 296. https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2007.11.029 

13. Silva C. G., Bouizi Y., Forne’s V., Garcı’a H. Layered double hydroxides as highly efficient photocatalysts for visible light oxygen generation from water. J. Am. Chem. Soc. 2009. 131(38): 13833. https://doi.org/10.1021/ja905467v 

14. Valente J.S., Tzompantzi F., Prince J., Cortez J.G.H., Gomez R. Adsorption and photocatalytic degradation of phenol and 2, 4 dichlorophenoxiacetic acid by Mg–Zn–Al layered double hydroxides. Appl. Catal. B. 2009. 90(3–4): 330. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2009.03.019 

15. Kooli F., Depege C., Ennaqadi A., de Roy A., Besse J.P. Rehydration of Zn-Al Layered Double Hydroxides. Clays Clay Miner. 1991. 45(1): 92. https://doi.org/10.1346/CCMN.1997.0450111 

16. Chaara D., Bruna F., Ulibarri M.A., Draoui K., Barriga C., Pavlovic I. Organo/layered double hydroxide nanohybrids used to remove non ionic pesticides. J. Hazard. Mater. 2011. 196: 350. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2011.09.034 

17. Xiong Z, Xu Y. Immobilization of palladium phthalocyaninesulfonate onto anionic clay for sorption and oxidation of 2, 4, 6-trichlorophenol under visible light irradiation. Chem. Mater. 2007. 19(6): 1452. https://doi.org/10.1021/cm062437x 

18. Voyer N., Soisnard A., Palmer S.J., Martens W., Frost R.L. Thermal decomposition of the layered double hydroxides of formula Cu6Al2(OH)16CO3 and Zn6Al2(OH)16CO3. J. Therm. Anal. Cal. 2009. 96(2): 481. https://doi.org/10.1007/s10973-008-9169-x 

19. Benito P., Guinea I., Labajos F.M., Rocha J., Rives V. Microwave-hydrothermally aged Zn,Al hydrotalcite-like compounds: Influence of the composition and the irradiation conditions. Microporous Mesoporous Mater. 2008. 110(2–3): 292. https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2007.06.013 

20. Leroux F., Pagano M.A., Intissar M., Chauviere S., Rorano C., Besse J.-P. Delamination and restacking of layered double hydroxides. J. Mater. Chem. 2001. 11: 105. https://doi.org/10.1039/b002955f 

21. Clearfield A., Kieke M., Kwan J., Colon J.L., Wang R.C. Intercalation of dodecyl sulfate into layered double hydroxides. J. Inclusion Phenom. Mol. Recogn. Chem. 1991. 11(4): 361. https://doi.org/10.1007/BF01041414 

22. Zhang P., Shi H.S., Ruan X.X., Qian G.R., Frost R. Na-dodecylsulfate modification of hydrocalumite and subsequent effect on the structure and thermal decomposition. J. Therm. Anal. Calorim. 2011. 104(2): 743. https://doi.org/10.1007/s10973-010-1001-8 

23. Janotti A., Van de Walle C. G. Fundamentals of zinc oxide as a semiconductor. Rep. Prog. Phys. 2009. 72(12): 126501. https://doi.org/10.1088/0034-4885/72/12/126501 

24. Aguiar J.E., Bezerra B.T., Braga B.M., Lima P.D., Nogueira R.E., Lucena S.M., Silva I.J. Adsorption of anionic and cationic dyes from aqueous solution on non-calcined Mg-Al layered double hydroxide: Experimental and theoretical study. Sep. Sci. Technol. 2013. 48(15): 2307. https://doi.org/10.1080/01496395.2013.804837 




DOI: https://doi.org/10.15407/hftp07.04.379

Copyright (©) 2016 G. M. Starukh