Materials based on silica and aluminosilicate for environmental protection
| dc.contributor.advisor | Tobilko, Viktoriia | |
| dc.contributor.author | Yu Junjie | |
| dc.date.accessioned | 2025-10-30T11:20:45Z | |
| dc.date.available | 2025-10-30T11:20:45Z | |
| dc.date.issued | 2025 | |
| dc.description.abstract | Yu Junjie. Materials based on silica and aluminosilicate for environmental protection. – Qualification research work presented as a manuscript. Dissertation for the degree of Doctor of Philosophy in specialty 161 Chemical Technologies and Engineering. – National Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute,” Kyiv, 2025. This dissertation is devoted to the development of silicate materials based on natural and artificial raw materials for protecting water from pollution by various toxic substances. The development of water purification technologies for removing heavy metal ions and organic dyes using effective adsorption materials based on accessible and low-cost raw materials is economically justified. Promising materials in this regard include natural (layered aluminosilicates), artificial (synthesized silicas), and even technogenic silicates (fly ash). By applying various surface modification methods to inorganic materials using modern synthesis techniques, it is possible to obtain new chemically and thermally stable sorbents with improved structural-adsorption characteristics and physicochemical properties. The production of so-called “low-cost” materials based on natural aluminosilicate raw materials in granulated form enables quick separation of solid and liquid phases after adsorption purification, without the need for special equipment. A key and topical issue is the study of specific features of obtaining materials based on modified synthetic silicas and aluminosilicates, as well as the investigation of physicochemical patterns involved in the removal of heavy metals and cationic dyes from water using such materials. The first chapter of the dissertation presents an analytical review of scientific literature on adsorption materials used for the protection of aquatic environments. It examines the sources of heavy metal ions and organic dyes entering water, as well as existing methods for purifying natural and wastewater from such pollutants. Special attention is given to adsorption processes, the factors influencing them, and the practical application of sorption materials in water treatment technologies. The chapter also analyzes methods for obtaining mesoporous adsorbents based on syntheticsilicates (silica) and natural or artificial aluminosilicate materials. Various approaches to chemical modification of these materials and their fields of application are studied. The second chapter describes the methodologies for obtaining adsorption materials, including synthetic silica with a zero-valent iron layer, amino-functionalized silica, commercial silica gel modified with nickel oxide, granulated samples based on saponite and sodium alginate, and mesoporous adsorbents synthesized using fly ash. A list of reagents, materials, and equipment used to prepare the adsorbents is provided. The reliability of the obtained results is ensured by the use of modern instrumental research methods. Surface morphology of the materials was studied using scanning electron microscopy with energy-dispersive X-ray spectroscopy and transmission electron microscopy. Phase composition and surface chemistry were analyzed using Xray diffraction, X-ray photoelectron spectroscopy, and infrared spectroscopy. Porous structure parameters were determined using low-temperature nitrogen adsorption– desorption methods. Thermal stability was assessed using differential thermal analysis and thermogravimetric analysis. In addition, the rheological properties of clay suspensions were measured, along with functional group content on the surface of the adsorbents and granule stability in aqueous media. Sorption techniques were used to study the physicochemical characteristics of heavy metal ion and dye removal from water. Inductively coupled plasma atomic emission spectrometry was applied to determine initial and equilibrium concentrations of copper ions, while the spectrophotometric method was used for determining dye concentrations in solution. The third chapter is devoted to the synthesis and characterization of dendritic mesoporous silica nanoparticles (DMSNs) modified with zero-valent iron and 3- aminopropyltriethoxysilane, as well as to the study of their efficiency in removing copper ions from aqueous solutions. The optimal synthesis parameters were determined, particularly the influence of synthesis time on the formation of monodisperse silica microspheres with controlled structural and physicochemical characteristics. X-ray diffraction analysis revealed a broad diffraction peak at 2θ = 22°, indicating the formation of amorphous silica in all samples, regardless of synthesis duration (1.5, 3, and 5 hours – labeled as DMSN-1.5, DMSN-3, and DMSN-5). Infraredspectroscopy confirmed the presence of characteristic vibrational bands for Si – OH, O – Si – O, and Si – O – Si bonds, typical for amorphous SiO2. Surface morphology studies using scanning electron microscopy revealed that the silica microspheres synthesized under different stirring durations are monodisperse spheres with a diameter of approximately 200 nm and contain visible pores. The DMSN-1.5 sample exhibited a nanoscopic rim structure around 7 nm in thickness and well-defined mesopores. Extending the synthesis time to 3 hours caused the thin nanosheet-like edges to transform into thicker ribbon-like rims, increasing their size to 16 nm, while maintaining the overall 200 nm particle diameter. Further extending the reaction time to 5 hours resulted in edge thickening up to 22 nm, but also led to partial loss of monodispersity, suggesting that prolonging the synthesis beyond this point is not advisable. Low-temperature nitrogen adsorption–desorption analysis showed that all SiO2 microsphere samples exhibit type IV isotherms with H3-type hysteresis loops according to IUPAC classification, indicating mesoporous structures formed by uniform spherical particles. The pore sizes ranged from approximately 5 to 50 nm. The specific surface areas were 504 m²/g, 452 m²/g, and 308 m²/g for DMSN-1.5, DMSN3, and DMSN-5, respectively. It was concluded that a synthesis time of 1.5 hours is optimal for achieving a high specific surface area and favorable morphology without significant pore coalescence or excessive rim thickening. A adsorbent material (Fe⁰@DMSN) was obtained by depositing zero-valent iron particles onto the surface of DMSN-1.5. Successful modification was confirmed by scanning and transmission electron microscopy, X-ray phase analysis, and infrared spectroscopy. The low-temperature nitrogen adsorption–desorption isotherms of the studied samples correspond to type IV isotherms according to IUPAC classification, featuring H3-type hysteresis loops typical for mesoporous materials. The specific surface area of the modified sample was found to be nearly half that of the synthesized DMSN, which may be attributed to Fe⁰ occupying or partially blocking the DMSN pore channels. Pore size distribution revealed a broad range of pore diameters between 3 and 50 nm. It was established that under pH = 5.7, the maximum adsorption capacity of Fe⁰@DMSN toward copper ions reached 39.8 mg·g⁻¹, which is approximately 57times higher than that of the unmodified DMSN-1.5 (0.7 mg·g⁻¹). The kinetics of Cu²⁺ removal were described by a pseudo-first-order model. An amino-functionalized adsorbent (DMSN-NH2) was obtained by chemically modifying dendritic mesoporous silica nanoparticles with 3- aminopropyltriethoxysilane. It was determined that the content of – NH₂ groups in the modified sample is significantly higher than the content of – OH groups in the unmodified material: 2.03 meq/g versus 0.16 meq/g, respectively. Successful attachment of amino groups to the surface of the silica particles was confirmed by infrared spectroscopy and thermal analysis methods. The low-temperature nitrogen adsorption–desorption isotherms of both samples correspond to type IV isotherms with H3-type hysteresis loops according to the IUPAC classification. This is characteristic of mesoporous materials, as confirmed by the obtained pore size distribution. It was found that the unmodified DMSN exhibits almost no adsorption capacity toward copper ions at pH 6, with a removal efficiency of only 15%. In contrast, DMSN-NH₂ demonstrates highly efficient Cu(II) removal across the entire tested pH range, with only a slight decrease in removal efficiency from 99% to 87% as the pH increases from 3 to 6. The adsorption equilibrium was reached relatively quickly. Structural-sorption, morphological, and adsorption studies showed that amino functionalization of the DMSN surface significantly enhances its efficiency in removing copper ions from aqueous solutions. X-ray photoelectron spectroscopy results indicate the formation of coordination bonds between Cu²⁺ ions and amino groups, suggesting a combination of physical adsorption and chemisorption processes. Regeneration studies of the used adsorbent indicate its potential for repeated use. The forth chapter presents the results of adsorption removal of copper ions and methylene blue using materials based on commercial silica gel modified with nickel oxide at different mass ratios (SiO₂@0.5NiO and SiO₂@NiO). X-ray diffraction analysis confirmed the successful deposition of nickel oxide on the silica surface. The obtained low-temperature nitrogen adsorption–desorption isotherms correspond to type IV according to IUPAC classification, indicating a mesoporous structure. The hysteresis loop shape suggests that the porous structure of all samples is formed byspherical particles of uniform size, arranged in a homogeneous packing with cylindrical pore channels. These materials also exhibit a narrow mesopore size distribution in the range of approximately 2.5–3 nm, as confirmed by pore size distribution data. It was shown that in the series SiO₂ > SiO₂@0.5NiO > SiO₂@NiO, the specific surface area of the adsorbents decreased from 411 m²/g to 186 m²/g. The commercial SiO₂ exhibited practically no copper ion adsorption, with a maximum capacity of 0.2 mg/g at pH 5.5. For the modified samples, the degree of Cu²⁺ removal increased with increasing pH. The maximum adsorption capacities at pH 5.5 were 0.9 mg/g for SiO₂@0.5NiO and 1.7 mg/g for SiO₂@NiO. Copper ion removal was found to be relatively fast. Adsorption equilibrium was established within 1 hour, with 51% removal achieved within the first 15 minutes for SiO₂@NiO - significantly higher than for unmodified SiO₂. These results indicate that the sorption capacity of silica gel is significantly enhanced after surface modification with nickel oxide. Specifically, the maximum adsorption capacity increased by approximately 5 times for SiO₂@0.5NiO and by nearly 10 times for SiO₂@NiO. The study also showed that methylene blue removal from solution by the synthesized materials occurred rapidly. The highest adsorption capacity (19.3 mg/g) was observed for the sample with a SiO₂ to NiO mass ratio of 1:0.5. The fifth chapter presents experimental data on the removal of copper ions using sorbent materials based on natural and technogenic aluminosilicates. Granules were obtained using saponite modified with ferrihydrite and sodium alginate, as well as a mesoporous adsorbent derived from fly ash coated with a zeolite layer. To obtain granules that are stable in aqueous media, the rheological behavior of clay suspensions based on saponite and biopolymer with varying component mass ratios was investigated. It was established that these systems are thixotropic, and their viscosity— when the same amount of sodium alginate is added-depends on the solid phase content. Based on these results, the appropriate conditions for granulation were selected. It was found that the amount of sodium alginate added significantly affects the stability of the granules in water. The structural-sorption characteristics and thermal properties of the resulting granulated adsorbents were studied, and their potential application for theremoval of heavy metal ions from water was demonstrated. The morphology, phase composition, and chemical structure of sorbents based on aluminosilicate microspheres with a zeolite coating were examined. It was shown that during synthesis, fly ash serves as the source of silicon, while the aluminate solution provides sodium and aluminum. The deposition of a zeolite phase on the surface of fly ash increased the sorption capacity for copper ions from 4.94 mg/g to 6.53 mg/g. However, to further improve efficiency, longer synthesis durations at higher temperatures are required. This study presents, for the first time, an in-depth investigation into the synthesis of adsorption materials based on dendritic mesoporous silica and commercial silica gel with enhanced structural and sorption characteristics. These improvements were achieved through surface modification with zero-valent iron nanoparticles, 3- aminopropyltriethoxysilane, and nickel oxide. The rheological behavior of suspensions based on natural and modified saponite with sodium alginate was examined, and the optimal conditions were determined for producing granulated, water-stable, low-cost adsorbents. Additionally, a mesoporous material coated with a zeolite layer was synthesized using technogenic aluminosilicate waste (fly ash) under relatively simple synthesis conditions and with accessible laboratory equipment. The physicochemical mechanisms of copper ion and methylene blue dye removal using the synthesized adsorbents were studied. The results confirm the promising potential of these materials for efficient purification of water contaminated with such pollutants. From a practical standpoint, the functional materials obtained in this work may be applied in the development of new effective sorbents based on silicates and natural or artificial aluminosilicates for protecting aquatic environments from inorganic and organic toxicants. These sorbents are especially relevant for use in the chemical, food, and mining industries. | |
| dc.description.abstractother | Юй Цзюньцзє. Матеріали на основі кремнезему та алюмосилікатів для захисту навколишнього середовища. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 161 Хімічні технології та інженерія. – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, 2025. Дисертація присвячена одержанню силікатних матеріалів на основі природної та штучної сировини для захисту водного басейну від забруднення токсикантами різної природи. Економічно доцільним є розробка технологій очищення вод від іонів важких металів та органічних барвників із використанням ефективних сорбційних матеріалів на основі доступної і дешевої сировини. Перспективними в цьому плані є природні (шаруваті алюмосилікати), штучні (синтезовані кремнеземи), в тому числі, техногенні (зола-винос) силікати. Застосовуючи різні способи модифікування поверхні неорганічних матеріалів із використанням сучасних методів синтезу, можна отримати новітні хімічно- та термостійкі сорбенти з покращеними структурно-сорбційними характеристиками та фізико-хімічними властивостями. Одержання так званих «low-cost» матеріалів на основі природної алюмосилікатної сировини у гранульованій формі дозволить швидко розділяти тверду та рідкі фази після сорбційного очищення без застосування спеціального обладнання. Важливим та актуальним питанням є дослідження особливостей одержання матеріалів на основі модифікованих синтетичних кремнеземів і алюмосилікатів та вивчення фізико-хімічних закономірностей видалення важких металів та катіонних барвників із вод з їх використанням. У першому розділі дисертаційної роботи викладено аналітичний огляд наукової літератури щодо адсорбційних матеріалів, які використовуються для захисту водного середовища. Розглянуто джерела потрапляння іонів важких металів та органічних барвників у водні об’єкти та існуючі методи очищення природних та стічних вод від такого роду забруднення. Особливу увагу приділено адсорбційним процесам, факторам, які впливають на їх перебіг та практичному використанню сорбційних матеріалів у технології водоочищення. Проаналізовано методи одержання мезопоруватих адсорбентів на основі синтетичних силікатів (кремнеземів) і природної та штучної алюмосилікатної сировини. Вивчено різні способи їх хімічного модифікування та сфери застосування. Другий розділ містить опис методик одержання адсорбційних матеріалів (синтетичного кремнезему з нанесеним шаром нуль валентного заліза, амінофункціоналізованого кремнезему, комерційного силікагелю, модифікованого оксидом нікелю, гранульованих зразків на основі сапоніту і альгінату натрію та мезопоруватих адсорбентів, одержаних з використанням золи-виносу). Приведено список реагентів, матеріалів та перелік обладнання, яке було використано для отримання адсорбентів. Достовірність отриманих результатів у дисертаційній роботі була забезпечена використанням сучасних інструментальних методів досліджень. Для вивчення морфології поверхні одержаних матеріалів була застосована скануюча електронна мікроскопія з енергодисперсійною рентгенівською спектроскопією та трансмісійна електронна мікроскопія, для визначення фазового складу композитів та хімії поверхні - рентгенографічний метод аналізу, рентгенівська фотоелектронна та інфрачервона спектроскопії, для визначення параметрів поруватої структури зразків - метод низько температурної адсорбції-десорбції азоту, для визначення термічної стабільності матеріалів - диференціально-термічний та гравіметричний аналізи. Крім того, було використано метод визначення реологічних характеристик глинистих суспензій, методи для визначення вмісту функціональних груп на поверхні адсорбентів, метод визначення стійкості гранул у водному середовищі, сорбційні методи для визначення фізико-хімічних особливостей видалення іонів важких металів та органічних барвників із вод, метод атомно-емісійної спектрометрії з індуктивно зв’язаною плазмою для визначення вихідних та рівноважних концентрацій іонів міді та спектрофотометричний метод визначення вмісту барвників у розчині. Третій розділ присвячено синтезу та характеризації дендритних мезопоруватих наночасточок кремнезему (DMSN), модифікованих нульвалетним залізом і 3-амінопропілтриетоксисиланом та дослідженню їх ефективності щодо видалення іонів міді з водних розчинів. Встановлено оптимальні параметри, а саме, вплив часу синтезу, на одержання монодисперсних кремнеземних мікросфер з контрольованими структурними та фізико-хімічними характеристиками. Аналіз дифрактограм отриманих зразків виявив наявність одного широкого дифракційного піку при 2θ = 22 ⁰, що свідчить про одержання аморфного кремнезему незалежно від часу синтезу, який складав від 1,5, 3 та 5 годин (DMSN-1.5; DMSN-3; DMSN-5). З використанням методу інфрачервоної спектроскопії підтверджено, що зразки містять коливальні смуги, а саме, Si-OH, O-Si-O та Si-O-Si, які характерні для аморфного SiO2. Дослідження морфології поверхні методом скануючої мікроскопії встановило, що мікросфери кремнезему, отримані в результаті синтезу, проведеному при різній тривалості перемішування, являють собою монодисперсні сфери діаметром приблизно 200 нм та містять пори. Так, сферичний кремнеземний матеріал DMSN-1.5 має нанорозмірний край близько 7 нм та чіткі мезопори. Проведення синтезу впродовж 3 годин призводить до перетворення країв кремнеземних сфер з тонких нанолистів на товстіші стрічкоподібні краї. Зокрема, розміри цих крайових нанолистів збільшуються з 7 нм до 16 нм. При цьому відбувається виключно збільшення товщини країв, тоді як загальна морфологія з діаметром часточок 200 нм зберігається. При проведенні синтезу впродовж 5 годин ширина країв продовжує потовщуватися, досягаючи 22 нм. При цьому частина матеріалу втрачає свою монодисперсну природу, що вказує на те, що подальше збільшення часу реакції є недоцільним. Встановлено, що для всіх зразків мікросфер SiO₂, досліджених методом низькотемпературної адсорбції-десорбції азоту, характерні ізотерми, що належать до ізотерм IV типу з петлями гістерезису типу H3 згідно за класифікацією IUPAC. Характер петель гістерезису вказує на те, що мезопорувата структура всіх зразків складається зі сферичних частинок одного розміру. Для DMSN-1.5; DMSN-3; DMSN-5 розміри пор усіх мікросфер коливаються в діапазоні від 5 нм до 50 нм, а питома поверхня складає 504, 452 та 308 м2 /г відповідно. Встановлено, що час синтезу 1,5 години є оптимальним для досягнення високої питомої площі поверхні та морфології без значної коалесценції пор або потовщення країв. Одержано сорбуючий матеріал (Fe0@DMSN) шляхом нанесення часточок нульвалентного заліза на поверхню DMSN-1.5. Успішне модифікування підтверджено методами скануючої та просвічуючої мікроскопії, рентгенофазовим аналізом та інфрачервоною спектроскопією. Отримані ізотерми низькотемпературної адсорбції/десорбції азоту досліджуваних зразків належать до ізотерм IV типу згідно з класифікацією IUPAC з петлею гістерезису типу H3, що характерно для мезопористих матеріалів. Значення питомої площі поверхні для модифікованого зразка майже вдвічі менше, ніж для синтезованого DMSN, що може бути пов'язано з тим, що часточки Fe0 займають або частково блокують канали пор DMSN. Розподіл пор за розміром показує широкий діапазон від 3 нм 50 нм. Встановлено, що при pH = 5,7 максимальна адсорбційна здатність Fe0@DMSN по відношенню до іонів міді становить 39,8 мг·г -1 , що приблизно в 57 разів вище, ніж у вихідного матеріалу DMSN-1,5 (0,7 мг·г -1 ), а кінетичний процес видалення Cu2+ описується моделлю псевдо-першого порядку. Отримано амінофункціоналізований адсорбент шляхом хімічної модифікації дендритних мезопоруватих наночасточок кремнезему 3- амінопропілтриетоксисиланом (DMSN-NH2). Визначено, що вміст груп -NH2 у модифікованому зразку значно вищий, ніж вміст груп -OH у вихідному матеріалі – 2,03 мекв/г та 0,16 мекв/г відповідно. Підтверджено успішне проходження прикріплення аміногруп на поверхні часточок кремнезему інфрачервоною спектроскопією та термічними методами аналізами. Низькотемпературні ізотерми адсорбції/десорбції азоту обох досліджуваних зразків, згідно з класифікацією IUPAC, відносяться до IV типу з петлями гістерезису H3. Такий тип ізотерми характерний для матеріалів з мезопористою структурою, що підтверджується отриманим розподілом пор. Встановлено, що вихідний DMSN практично не проявляє адсорбційної здатності до іонів міді при pH = 6. Ступінь очищення складає лише 15%. На противагу цьому, DMSN-NH2 демонструє високоефективне видалення Cu(II) у всьому досліджуваному діапазоні, з незначним зниженням ступеня очищення з 99% до 87% при збільшенні pH від 3 до 6. Показано, що встановлення адсорбційної рівноваги відбувається досить швидко. Структурно-сорбційні, морфологічні та адсорбційні дослідження показали, що модифікування поверхні DMSN аміногрупами значно підвищує ефективність видалення іонів міді з водних розчинів. Результати рентгенівської фотоелектронної спектроскопії вказують на утворення координаційних зв'язків між іонами Cu2+ та аміногрупами, що свідчить про поєднання процесів фізичної адсорбції та хемосорбції. Дослідження регенерації відпрацьованого матеріалу свідчать про те, що можливе його повторне використання. У четвертому розділі приведені результати адсорбційного видалення іонів міді та метиленового блакитного матеріалами на основі комерційного силікагелю та оксиду нікелю з різним масовим співвідношенням компонентів (SiO2@0,5NiO та SiO2@NiO). За допомогою рентгенофазового аналізу підтведжено успішне нанесення оксиду нікелю на поверхню діоксиду кремнію. Отримані ізотерми низькотемпературної адсорбції/десорбції азоту належать до ізотерм IV типу згідно з класифікацією IUPAC, що вказує на мезопорувату структуру матеріалів. Характер петель гістерезису вказує, що пориста структура всіх зразків утворена сферичними частинками однакового розміру з однорідною упаковкою, яку утворюють циліндричні канали пор. Також ці матеріали мають вузький діапазон мезопор, близько 2,5 – 3 нм, що підтверджується розподілом пор за радіусами. Показано, що в ряду SiO2 > SiO2@0,5NiO > SiO2@NiO питома площа поверхні адсорбентів зменшилася з 411 м2 /г до 186 м2 /г. Встановлено, що комерційний SiO2 практично не сорбує іони міді, а максимальне значення сорбції становить 0,2 мг/г при pH = 5,5. Для модифікованих зразків ступінь видалення Cu2+ зростає одночасно зі збільшенням pH. Таким чином, максимальні значення сорбції спостерігаються при pH = 5,5 і дорівнюють 0,9 мг/г та 1,7 мг/г для зразків SiO2@0,5NiO та SiO2@NiO відповідно. Показано, що видалення міді відбувається досить швидко. Час встановлення сорбційної рівноваги в системі становить 1 годину. При цьому протягом перших 15 хвилин ступінь видалення для зразка SiO2@NiO становить 51%, що значно вище, ніж у немодифікованого SiO2. Отримані результати свідчать про те, що сорбційна ємність силікагелю після модифікації його поверхні оксидом нікелю значно підвищується. Так, для зразка SiO2@0,5NiO збільшення максимального значення сорбції становить майже 5 разів, а для SiO2@NiO – майже 10 разів. Показано, що видалення метиленового блакитного з розчину синтезованими матеріалами відбувається досить швидко, а максимальну адсорбційну здатність (19.3 мг/г) має зразок з масовим співвідношенням SiO2 до NiO (1:0,5). У п’ятому розділі представлені експериментальні дані по видаленню іонів міді матеріалами на основі алюмосилікатів природного та техногенного походження. Одержано гранули з використанням модифікованого феригідритом сапоніту та альгінату натрію і мезопоруватий адсорбент на основі золи-виносу з нанесеним шаром цеоліту. Для отримання стійких у водному середовищі гранул було досліджено реологічну поведінку глинистих суспензій на основі сапоніту та біополімеру з різними масовими співвідношеннями компонентів. Встановлено, що ці системи є тиксотропними, а їх в'язкість при введенні однакової кількості альгінату натрію залежить від вмісту твердої фази. На основі цих даних підібрано необхідні умови для гранулювання. Встановлено, що на стабільність гранул у водному середовищі суттєво впливає кількість альгінату натрію, доданого до суспензії. Досліджено структурно-сорбційні характеристики та термічні властивості отриманих гранульованих адсорбентів та показано перспективи їх застосування в очищенні води від забруднення іонами важких металів. Досліджено морфологію, фазовий та хімічний склад сорбентів на основі алюмосилікатних мікросфер з нанесеним шаром цеоліту. Показано, що у процесі синтезу зола-винос виступає джерелом силіцію, а алюмінатний розчин – натрію та алюмінію. Встановлено, що осадження цеолітної фази на поверхню золивиносу збільшує сорбційну здатність міді з 4,94 мг/г до 6,53 мг/г, але для підвищення ефективності необхідно проводити більш тривалий синтез при вищій температурі. У роботі вперше досліджено особливості одержання адсорбційних матеріалів на основі дендритного кремнезему та комерційного силікагелю із покращеними структурно-сорбційними характеристиками за рахунок модифікування їх поверхні часточками нульвалентного заліза, 3- амінопропілтриетоксисиланом та оксидом нікелю. Вивчено реологічну поведінку суспензій природного та модифікованого сапоніту із альгінатом натрію та підібрано необхідні умови для отримання гранульованих і стабільних у водному середовищі «low-cost» адсорбентів. Одержано мезопоруваний матеріал із нанесеним цеолітним шаром, на основі техногенних алюмосилікатних відходів (золи-виносу), використовуючи відносно прості умови синтезу та доступне апаратурне забезпечення. Вивчено фізико-хімічні особливості видалення сполук міді та метиленового блакитного отриманими адсорбентами і встановлено перспективність їх використання для ефективного очищення вод від таких забруднювачів. Практична значимість роботи полягає в тому, що отримані функціональні матеріали можуть бути використані при розробці нових ефективних сорбентів на основі силікатів, природних та штучних алюмосилікатів для захисту водного середовища від токсикантів неорганічної та органічної природи на підприємствах хімічної, харчової та гірничо-видобувної промисловостей. | |
| dc.format.extent | 194 p. | |
| dc.identifier.citation | Yu Junjie. Materials based on silica and aluminosilicate for environmental protection : dissertation submitted for the Doctor of Philosophy degree : 161 Chemical technologies and engineering / Yu Junjie. – Kyiv, 2025. – 194 p. | |
| dc.identifier.uri | https://ela.kpi.ua/handle/123456789/77037 | |
| dc.language.iso | en | |
| dc.publisher | Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute | |
| dc.publisher.place | Kyiv | |
| dc.subject | silicon dioxide | |
| dc.subject | tetraethoxysilane | |
| dc.subject | silica | |
| dc.subject | aluminosilicates | |
| dc.subject | modification | |
| dc.subject | morphology | |
| dc.subject | water purification | |
| dc.subject | adsorption | |
| dc.subject | sorption capacity | |
| dc.subject | heavy metals | |
| dc.subject | organic dyes | |
| dc.subject | діоксид кремнію | |
| dc.subject | тетраетоксисилан | |
| dc.subject | кремнезем | |
| dc.subject | алюмосилікати | |
| dc.subject | модифікація | |
| dc.subject | морфологія | |
| dc.subject | очищення води | |
| dc.subject | адсорбція | |
| dc.subject | сорбційна ємність | |
| dc.subject | важкі метали | |
| dc.subject | органічні барвники | |
| dc.subject.udc | [661.183:666.363-048.77]:502.17(043.3) | |
| dc.title | Materials based on silica and aluminosilicate for environmental protection | |
| dc.title.alternative | Матеріали на основі кремнезему та алюмосилікатів для захисту навколишнього середовища | |
| dc.type | Thesis Doctoral |
Файли
Контейнер файлів
1 - 1 з 1
Вантажиться...
- Назва:
- Yu_Junjie_dys.pdf
- Розмір:
- 4.65 MB
- Формат:
- Adobe Portable Document Format
Ліцензійна угода
1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
- Назва:
- license.txt
- Розмір:
- 8.98 KB
- Формат:
- Item-specific license agreed upon to submission
- Опис: