Сорбция тимолового синего пенополиеретаном (1113619), страница 3
Текст из файла (страница 3)
В колбы с притертыми пробками вносилинеобходимые количества красителя и разбавляли водой до 25 мл.Нужные значения рН водной фазы создавали введением 0,05 МNaOH и 0,01 M HCl. Затем в раствор опускали обработанную поуказанной выше методике пену, прожимали ее стеклянной палочкойв течение 1 мин. Для удаления пузырьков воздуха и встряхиваликолбы на механическом вибраторе в течение времени, необходимогодля установления равновесия (60 мин.). Раствор над сорбентомсливали и использовали для определения равновесной концентрации20красителя с помощью спектрофотометрического метода анализа.Образцы для спектроскопических исследований сорбированногокрасителя получали аналогично с дополнительным ихвысушиванием до воздушно-сухого состояния.Оптические плотности измеряли на фотоэлектроколориметре КФК2, рН растворов – на рН-метре рН-121.
Значения диффузногоотражения в видимой области регистрировали на колориметре«Спектротон».Таблица 5Некоторые характерис тики тимолового синегоааКрасительМолекул ярная массарК 2 , (рК 1 )Тимоловый синий466,599,30(1,56)Интервал переходарН и окраскаиндикатора8,0–9,6желтая– синяяλмах 430– 575(1,2–2,8)красная –желтаяλмах 544– 4302. Сорбция разных форм тимолового синегоРанее было показано [15], что время установления сорбционногоравновесия и степень извлечения красителя зависят от формысуществования его в растворе. Молекулярная форма красителя H2 Rсорбируется ППУ-140 за 15-20 мин.
количественно, тогда как–степень извлечения анионной формы HR составляет 40 %,сорбционное равновесие устанавливается при этом за 45- 60 мин.Двухзарядная анионная форма ТС не извлекается ППУ. Изщелочных растворов, окрашенных в синий цвет, характерный дляэтой формы, ППУ в незначительной степени (менее 5%) извлекаетжелтую форму.21Изучена сорбция нейтральной и однозарядной форм тимоловогосинего в зависимости от его концентрации из 0,3 М HCl и водногораствора с рН 4 соответственно. В табл. 6, 7 приведенырассчитанные значения равновесных концентраций красителя,степеней извлечения (R, %) и величин предельной сорбции.Таблица 6Сорбция нейтральной формы тимолового синего на ППУ 5-30 взависимости от его концентрации (λ =560 нм)CH2R , MA до сорбцииА после1, смMППУ, г[H2 R]водн, М50,04891,5*107R,%а*10-7854,3-7899,3-79018,9-79028,2-69046,5-69195,4-695194,3-586450,6-572737,1сорбции-61*10-62*10-64*10-66*10-51*10-52*10-54*10-41*10-42*100,1650,3000,5800,8300,3400,5901,4001,4501,5000,0250,0350,0600,0800,0350,0550,0750,210,43555111110,04740,04750,04800,04840,04770,04890,04740,04852,3*104,1*105,8*101,0*101,8*102,0*101,4*105,7*10Таблица 7Сорбция однозарядной формы тимолового синего на ППУ 5-30 взависимости от его концентрации (λ=440 нм)CHR-, МА до сорбцииА после-1, смMППУ, г[HR ]водн50,04861,0*107R,%а*10-8995,3-89921,5-89819,5-79228,6-65528,8-55051,7-545111,5-541207,9сорбции-61*10-62*10-64*10-66*10-51*10-52*10-54*101*10-40,0550,1700,2400,3550,5800,9300,6001,5000,0010,0020,0050,0300,2600,4900,2800,8855555110,04800,05000,04810,04850,04830,04780,04972,3*108,3*105,0*104,5*101,0*101,8*105,8*1022Из сравнения данных видно, что в области низких концентраций-6(~10 М) и нейтральная и однозарядная формы тимолового синего-5сорбируются количественно.
При концентрациях ~10 Моднозарядная форма красителя сорбируется на 50%, в то время какнейтральная– на 90%. Двухзарядная форма тимолового синего изводного раствора с рН 11,5 в изученном интервале концентраций несорбируется. Приведенные данные хорошо согласуются срезультатами, полученными в лаборатории ранее для других типовППУ.3. Изотермы сорбцииОдним из традиционных подходов к исследованию состояниясоединений на поверхности твердых тел является построениеизотерм сорбции в системе раствор– твердое тело.На рис.
1 приведены изотермы сорбции нейтральной иоднозарядной форм тимолового синего. Обе они относятся кизотермам Ленгмюра. Считается, что сорбция описываетсяизотермой L-типа, когда энергия взаимодействия сорбата ссорбентом дольше энергии взаимодействия молекул растворителя ссорбентом.
На основании работ, выполненных в лаборатории ранее,можно предположить, что более высокая сорбируемостьнейтральной формы тимолового синего связана с тем, что наряду сгидрофобными взаимодействиями образуются и водородные связи сдонорными атомами сорбента. Основными типамимежмолекулярных взаимодействий при сорбции однозарядногоаниона являются гидрофобные и электростатические.23изотермы сорбции нейтральной иоднозарядной форм тимоловогосинего7а*10 , моль/г654H2R3HR-2100510С*10 ,МРис. 1. Изотермы сорбции нейтральной и однозарядной формтимолового синего244.
Спектры поглощения и диффузного отражения разных формтимолового синегоС применениемспектроскопии диффузногоотраженияизучено состояние красителя в фазе ППУ 5-30. Для полученияспектра двухзарядной формы красителя, образцы ППУ послесорбцииоднозаряднойформыобрабатывалитетрабутиламмонийгидроксидом. На рис. 2 приведены спектрыдиффузного отражения разных форм тимолового синего. Изсравнения этихспектровсо спектрами поглощения водныхрастворов красителя, приведенных на рис. 3, видно, что припереходе в фазу сорбента не наблюдается существенных измененийни в форме спектров, ни в положении их максимумов (табл. 8), чтосвидетельс твует об отсутствии сильных взаимодействий в системесорбент- сорбат.Таблица 8Значения λ max для водных растворов разных форм красителя исорбатовλмакс, нмФорма красител яH2 R (0,3 М HCl)–HR (pH~4)2–R (pH~11)Водный растворППУ 5-3054555043043060561025F(R)спектры диффузного отраженияразных форм тимолового синего20181614121086420380HRH2RR2-480580680780длина волны, нмРис.
2спектры поглощения водныхрастворов разных формтимолового синего0,350,3А0,25H2R0,2HR-0,15R2-0,10,050390490590длина волны, нмРис. 3690265. Методические вопросы количественных измерений вспектроскопии диффузного отражения с применениемпенополиуретановБыли изучены факторы, влияющие на диффузное отражение:толщина слоя образца, его влажность и концентрация сорбатов.5.1 Толщина поглощающего слояПроблема измерения диффузного отражения сорбатов наППУ при различной толщине слоя возникает при практическойреализациисорбционно-спектроскопическихметодиканализа,поскольку полимеры выпускаются промышленнос тью в виде лис товразличнойтолщины,объемныхупаковочныхинабивочныхматериалов и др.
Поэтому геометрические параметры такихсорбентов весьма разнообразны.В работе [16] показано, что независимо от β красителя и типаППУ с увеличением толщины слоя l диффузное отражениеуменьшается, а оптические артефакты, связанные и изменением l,исчезают при l>4 мм.Эксперимент состоял в следующем: после установленияравновесия, таблетку ППУ извлекали из раствора, высушивалифильтровальной бумагой до влажного состояния и измерялидиффузное отражение, затем таблетку разрезали и вновь проводилиизмерения.Полученные зависимости говорят о том, что оптимальныйразмер образца соответс твует размерам кюветы прибора, притолщине поглощающего слоя <4 мм в формировании сигналаучаствуют дно и стенки кюветы.27На рис.
4 и в табл. 9 приведены зависимости величиныF(R)диффузного отражения от толщины поглощающего слоя.0,120,10,080,060,040,020R(HR-)R(H2R)0510l, ммРис. 4. Зависимость диффузного отражения тимолового синего,сорбированного на ППУ 5-30 от толщины поглощающего слояТаблица 9Зависимость диффузного отражения от толщины поглощающегослояL,см2479R(HR-)R(H2R)0.107750.076250.086250.092250,0370,0280,02650,03155.2 Влажность образцовПоказано [16], что диффузное отражение воздушно-сухих образцовпо сравнению с влажными незначительно уменьшается, чтообусловленоувеличениемвэтомнаправлении эффективнойтолщины поглощающего слоя и коэффициента рассеяния света; поэтой же причине эффект влияния влажности больше при меньшихдлинах волн.28Для изучения изменения диффузного отражения в зависимости отвлажности образцов, спектры сорбатов снимали по мере высыханияобъектов на воздухе.
Полученные данные отображены на рис. 5, 6.влияние времени хранения таблеток навоздухе на величину F(R)3530F(R)25H2R, 5 мин20H2R, 30 мин15H2R,60 мин1050380480580680780дл ина вол ны, нмРис. 5. Спектры диффузного отражения сорбатов нейтральнойформы красителя от времени хранения на воздухе (V=25 мл, с=-52*10 )29влияние времени хранениятаблеток на воздухе на величинуF(R)8F(R)6HR-, 5 минHR-, 60 мин420380580780длина волны, нмРис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
