Структурно-адсорбционные характеристики пирогенных нанокомпозитов кремнезема, алюмо- и титанокремнеземов, модифицированных поливиниловым спиртом и полиэтиленгликолем

Abstract

Методом вискозиметрии исследована адсорбция полимеров (поливинилового спирта, полиэтиленгликоля) на поверхности пирогенных кремнезема, алюмо- и титано-кремнеземов. С помощью ИК спектроскопии обнаружено, что при монослойном покрытии поверхности пирогенных нанооксидов ПВС значительная часть гидроксильных групп не взаимодействует с полимером, в то время как монослой ПЭГ возмущает все ОН-группы поверхности.

Исследования водных суспензий наноокидов методом терморстимулированной деполяризации показывают, что модифицирование поверхности оксидов полимерами изменяет условия кластерообразования молекул воды на границе раздела фаз поверхность оксида – вода, причем определяющими факторами являются природа активных центров поверхности оксидов и функциональные группы модификатора.

С помощью адсорбционного метода и потенциометрического титрования исследовано влияние модифицирования на адсорбцию ионов тяжелых металлов. Обнаружено, что покрытие поверхности пирогенных оксидов монослоем полимера увеличивает адсорбцию ионов металлов при pH < 7. В области pH > 7 ПВС, адсорбированный на кремнеземе, незначительно увеличивает адсорбцию ионов Cd(II), в то время как ПЭГ приводит к противоположному результату, поскольку имеет только электроно-донорные функциональные группы (C-O-C,) в отличие от ПВС, имеющего группы с электроно-донорными и протоно-донорными свойствами.

Adsorption of linear polymers (poly(vinyl)alcohol (PVA), poly(ethylene)glycol (PEG)) onto surface of fumed oxides was measured by viscosimetric method. According to the IR spectroscopy data, a portion of surface hydroxyls does not interact with polymer molecules at monolayer coverage with PVA while PEG monolayer disturbs all the free surface hydroxyls.

Thermostimulated depolarization current study of aqueous suspensions of nanooxides showed that modification of oxide surfaces with polymers changes conditions of water clustering at the oxide-water interface. The nature of both surface active sites and modificator functionalities is determinative factors of the adsorption.

The modification effect on the adsorption of heavy metal ions was studied by using adsorption and potentiometric titration methods. The polymer monolayer coverage of fumed oxides enhances the adsorption of metal ions at pH < 7. At pH > 7 PVA adsorbed on silica does not enhances the Cu(II) adsorption while adsorbed PEG leads to the opposite result because it has the electron donor functionalities (C-O-C) only, in contrast to PVA having COH groups with both electron-donor and proton-donor properties.