Adsorption of Barium and Zinc Ions by Mesoporous TiO2 with Chemosorbed Carbonate Groups

In the present paper the mesoporous TiO2 with chemosorbed carbonate groups was investigated as an adsorbent for the removal of Zn2+ and Ba2+ cations from aqueous solutions. The dependence of the adsorption values of Zn2+ and Ba2+ on the agitation time, solution’s acidity, and modification of surface of TiO2 was determined. The process of Zn2+ and Ba2+ adsorption fit well by Lagergren’s pseudo-second-order kinetic model. The equilibrium adsorption was investigated in the concentration of heavy metal’s ranges 27.46 mg/L - 7809 mg/L. The experimental data was approximated by Langmuir and DubininRadushcevich adsorption theories. The energy of adsorption Zn2+ and Ba2+ onto modified TiO2 and unmodified TiO2 was calculated using Dubinin-Radushkevich equations, and was found to be 15.82 - 9.399 kJ/mol, which corresponds to the mechanism of physical adsorption. The application of Langmuir theory to experimental adsorption data gives high R2, close to unit. Separation factor RL indicates, that adsorption Zn2+ and Ba2+ onto modified TiO2 is very favorable. Modified mesoporous ТіО2 is very efficient adsorbent toward Zn2+ and Ba2+ cations from their individual solutions as well as from their mixture, and able to compete with the best world analogues.У даній роботі запропоновано мезопористий TiO2 з хемосорбованими карбонатними групами у якості адсорбенту для вилучення катіонів цинку і барію із водних розчинів. Досліджено залежність величини адсорбції від тривалості взаємодії, кислотності розчину, рівноважної концентрації катіонів Zn2+ і Ba2+ а також модифікації поверхні ТіО2. До одержаних результатів застосовано чотири найбільш поширені кінетичні моделі: Лагергрена псевдо-першого та псевдо-другого порядку, модель внутрішньочастинкової дифузії та модель хемосорбції Еловича. Показано, що експериментальні величини адсорбції Zn2+ і Ba2+ апроксимуються кінетичною моделлю Лагергрена псевдо-другого порядку з великою степінню достовірності ( R2= 0.99). Досліджено рівноважну адсорбцію у інтервалі концентрацій важких металів 27.46 мг/л - 7809 мг/л. До одержаних експериментальних даних застосовано теорії адсорбції Ленгмюра і Дубініна- Радушкевича. З використанням рівняння Дубініна-Радушкевича розраховано енергію адсорбції цинку і барію модифікованим і немодифікованим ТіО2, значення якої лежать у межах 15.82 - 9.399 кДж/моль, що відповідає механізмові фізичної адсорбції. Експериментальні результати адсорбції катіонів барію і цинку добре описуються теорією Ленгмюра (R2 =0,99). Мезопористий ТіО2 з хемосорбованими карбонатними групами є дуже ефективним адсорбентом щодо катіонів Zn2+ і Ba2+. Він здатний адсорбувати катіони Zn2+ і Ba2+ як із індивідуальних розчинів, так і з сумішей. Досліджений адсорбент є кращим у цьому плані, ніж більшість світових аналогів.&nbsp

Структурно-морфологічні та електропровідні властивості вуглецевих матеріалів, отриманих на основі сахарози і лимонної кислоти

The article explores the effect of citric acid as a pore-forming agent on the structure, morphology and electroconductive properties of porous carbon materials (PCMs) obtained from carbon precursor (saccharose) using the methods of small-angle X-ray scattering, low-temperature porometry and impedance spectroscopy. It was found that the volumetric fractal structure is formed in the samples, and the fractal dimension Dv decreases from 2.15 to 1.91 with the addition of citric acid due to surface loosening. It was set that the use of 20 wt.% of citric acid causes the most effective modification of the porous structure of the material, i.e. an increase in specific surface area of 1.35 times, total pore volume of 1.14 times and a significant development of micro- and mesoporosity. It is shown that the use of citric acid as a pore-forming agent leads to an increase in the specific electrical conductivity of PCMs almost 5 times.У роботі з використанням методів малокутового Х-променевого розсіяння, низькотемпературної порометрії та імпедансної спектроскопії досліджено вплив лимонної кислоти як пороутворювача на структуру, морфологію та електропровідні властивості пористих вуглецевих матеріалів (ПВМ), отриманих із вуглецевого прекурсору (сахарози). З’ясовано, що в зразках формується об’ємна фрактальна структура, причому фрактальна розмірність Dv зменшується від 2,15 до 1,91 при додаванні лимонної кислоти за рахунок розрихлення поверхні. Встановлено, що застосування 20 мас.% лимонної кислоти зумовлює найбільш ефективну модифікацію пористої структури матеріалу – збільшення питомої поверхні в 1,35 рази, загального об’єму пор в 1,14 рази та значний розвиток мікро- і мезопористості. Показано, що використання лимонної кислоти як пороутворювача призводить до зростання питомої електропровідності ПВМ майже у 5 разів

МЕДИКО-ДЕМОГРАФІЧНА СИТУАЦІЯ ЯК ГЛОБАЛЬНА ПРОБЛЕМА ГРОМАДСЬКОГО ЗДОРОВ’Я УКРАЇНИ

Purpose: to determine the main medical and demographic problems of Ukraine, which are to be resolved in the framework of the country’s public health system. Materials and Methods. Source: data of state and industry statistical reporting and operational data of the Public Health Center of the Ministry of Health of Ukraine on the medical and demographic situation in the country. The statistical method and the method of structural logical analysis are used. Results. The demographic situation in Ukraine is characterized by a decrease in the birth rate for the period 2014–2019 by 19.4 % with an excess of the mortality rate by 6.16 per 100 thousand people. Moreover, the proportion of deaths of men of working age in the total number of deaths is 20.3 %. The part of the rural population tends to decrease and amounts to 30.99 % in its total number. There are high levels of reported cases of disease prevalence, both among all and among the child population. There is a tendency towards a decrease in these indicators; it is a factor in the decrease in the population overrun in public health institutions. A sharp deterioration in the epidemiological situation in the country and high levels of self-destructive behavior of the population have been established. Moreover, the majority of the population is irresponsible to personal health. Conclusions. A difficult medical and demographic situation is being recorded in Ukraine, which requires a comprehensive, targeted and effective action from the public health system aimed at reducing the mortality rate of children and people of working age, prevention, early detection and effective treatment of noncommunicable diseases, epidemics of vaccine-preventable infections, ensuring access of the population to health-saving technologies and the formation of the population’s prestige of personal health and responsible attitude to it.Мета: визначити основні медико-демографічні проблеми України, які підлягають рішенню в межах діяльності системи громадського здоров’я країни. Матеріали і методи. Матеріалами дослідження слугували дані державної і галузевої статистичної звітності та оперативні дані Центру громадського здоров’я МОЗ України з питань медико-демографічної ситуації в країні. Використано статистичний метод та метод структурно-логічного аналізу. Результати. Демографічна ситуація в Україні характеризується зниженням рівня народжуваності за період 2014–2019 рр. на 19,4 % з перевищенням показника смертності населення на 6,16 на 100 тис. населення. При цьому частка випадків смерті чоловіків працездатного віку в загальній кількості смертей складає 20,3 %. Частка сільського населення має тенденцію до скорочення і становить 30,99 % в його загальній кількості. Відзначають високі рівні зареєстрованих випадків поширеності хвороб як серед всього, так і серед дитячого населення. Спостерігають тенденцію до зниження вказаних показників, що є чинником зменшення звертань населення до закладів охорони здоров’я. Встановлено різке погіршення епідемічної ситуації в країні та високі рівні саморуйнівної поведінки населення. При цьому більшість населення безвідповідально ставиться до власного здоров’я. Висновки. В Україні реєструють складну медико-демографічну ситуацію, яка потребує від системи громадського здоров’я комплексних, цілеспрямованих та ефективних дій, спрямованих на зниження рівня смертності дітей та осіб працездатного віку, профілактику, раннє виявлення та ефективне лікування неінфекційних хвороб, подолання епідемій вакцинокерованих інфекцій, забезпечення доступу населення до здоров’язберігальних технологій та формування у населення відповідального ставлення до власного здоров’я

Оксид титану, легований залізом: синтез, структурні, магнітні та фотокаталітичні властивості

Вплив масової концентрації іонів Fe3+ на фазовий склад та морфологію допованого залізом діоксиду титану (Fe:TiO2), отриманого методом двостадійного гідролізу TiCl4 та FeCl3∙6H2O при фінальному pH = 3.5, досліджувався методами XRD, FTIR, Месбауерівської спектроскопії, термічного аналізу та низькотемпературної адсорбції азоту. Збільшення вмісту іонів Fe3+ в діапазоні 0-10 мас. % викликає ріст вмісту фази анатазу від 0 до 85-90 %. Середній розмір частинок анатазу зменшується з 31 нм при вмісті заліза 0,5 мас. % до приблизно 4 нм для вмісту заліза 10 мас. %. Матеріал, синтезований при концентрації іонів заліза 20 мас. %, аморфний (дані XRD) без присутності магнітовпорядкованих залізовмісних фаз. Месбауерівські спектри всіх зразків Fe:TiO2 формуються тільки дублетною компонентою зі значеннями ізомерного зсуву 0,55-0,57 мм/с, що відповідає Fe3+ у високоспіновому стані в октаедрічній координації, тому високоймовірним є ізоморфне заміщення іонів Ti4+ на Fe3+ в кристалічних гратках анатазу та рутилу. Відпал зразка Fe:TiO2 з максимальним ступенем допування (20 мас. %) при температурі 900 °C призводить до утворення фази псевдобрукіту Fe2TiO5 та переходу аморфного анатазу в моноклінний діоксид титану (просторова група симетрії С12/m1). Спостерігається лінійний ріст питомої площі поверхні (BET) Fe:TiO2 з 70 до 350 м2/г при збільшенні вмісту іонів заліза від 0 до 5 мас. %; подальше збільшення вмісту іонів заліза не впливає на значення питомої площі поверхні матеріалів. Зростання концентрації кисневих вакансій зі збільшенням вмісту Fe3+, спостережуване методом FTIR, відповідає зниженню величин сталої гратки фаз анатазу та рутилу. Температура фазового переходу анатаз-рутил (дані термічного аналізу) найвища (близько 575 °C) для матеріалу з максимальним вмістом іонів Fe. Фотокаталітична активність допованих Fe зразків TiO2, досліджувана на прикладі реакції деградації метиленового синього, зростає зі збільшенням вмісту іонів Fe, корелюючи з відносним вмістом фази анатазу. Константа реакції фотодеградації при застосуванні Fe:TiO2 зростає від 0,008 до 0,028 хв – 1, в той час як аналогічний параметр при застосуванні в тих же експериментальних умовах комерційного фотокаталізатора Degussa P25 становить 0,029 хв – 1.Ultrafine Fe-doped TiO2 (Fe content of 0, 0.5, 2, 5, 10, and 20 wt. %) was prepared using two-stage TiCl4 and FeCl3∙6H2O hydrolysis at final pH = 3.5. The effect of the Fe ion weight concentration on the phase composition and morphology was investigated using XRD, FTIR, Mossbauer spectroscopy, thermal analysis, and low-temperature nitrogen adsorption. Increasing the content of Fe3+ ions in the range of 0-10 wt. % causes an increase in the amount of the anatase phase from 0 to 85-90 %. The average size of anatase particles decreases from 31 nm for a Fe content of 0.5 wt. % to about 4 nm for a Fe content of 10 wt. %. The material synthesized at an Fe ion concentration of 20 wt. % is amorphous (XRD data) without any magnetically ordered iron-containing phase. The Mossbauer spectra of all Fe-doped TiO2 samples consist of doublets only, with isomer shift values of 0.55-0.57 mm/s corresponding to Fe3+ in a high-spin state in octahedral coordination, so isomorphic substitution of Ti4+ ions for Fe3+ is highly probable. Annealing of Fe-doped TiO2 sample with a maximum doping degree (20 wt. %) at 900 °C leads to the formation of the Fe2TiO5 pseudobrookite phase and the transition of amorphous anatase to monoclinic titania (space group symmetry С12/m1). The BET specific surface area values of Fe-doped titania increase linearly from 70 to 350 m2/g with increasing iron content from 0 to 5 wt. %. Further increase in the iron content does not affect the BET surface area. The growth of oxygen vacancies concentration with increasing Fe3+ content was observed by FTIR that corresponds to the reduction of the rutile lattice constant. The anatase-rutile transition temperature (thermal analysis data) is the highest (about 575 °C) for the material with the maximum Fe ion content. Photocatalytic activity of Fe-doped TiO2 samples in reaction of methylene blue degradation increases with an increase in the Fe content and correlates with the anatase phase relative concentration. The reaction rate increases from about 0.008 to 0.028 min – 1, while the reaction rate for commercial photocatalyst Degussa P25 under the same experimental conditions is about 0.029 min – 1

Методи синтезу титан (IV) оксиду (огляд)

TiO2-based nanomaterials are attracting much attention in many areas, such as photocatalysis, photoelectricity, probing, electrochromism, photochromism, etc. They are widely used in paints, polymers, sunscreens, and toothpaste. There are various ways of synthesis that affect the size, shape, and crystallinity of TiO2 nanoparticles. The main methods of obtaining titanium dioxide (with the structure of anatase, rutile or brookite) in the form of spheres, rods, fibers, and tubes include: sol-gel technology, hydrothermal and solvothermal methods, microwave method involving high-frequency electromagnetic waves, template method, electrodeposition, a sonochemical method using ultrasound, chemical and physical vapor deposition, "green" methods, etc. This literature review presents modern scientific results on the production of TiO2 nanoparticles by various methods.Наноматеріали на основі ТіО2 привертають велику увагу в багатьох сферах застосування, таких як фотокаталіз, фотоелектрика, зондування, електро-хромність, фотохромність тощо. Вони широко використовуються у лакофарбових та полімерних матеріалах, сонцезахисній косметиці та зубних пастах. Існують різноманітні шляхи синтезу, що впливають на розмір, форму та кристалічність наночастинок ТіО2. До основних методів отримання діоксиду титану у вигляді сфер, стержнів, волокон та трубок (зі структурою анатазу, рутилу або брукіту) можна віднести золь-гель технології, гідротермальні та сольвотермальні способи, мікрохвильовий метод за участю високочастотних електромагнітних хвиль, темплатний метод, способи прямого окиснення, електроосадження, сонохімічний метод з використанням дії ультразвуку, хімічне та фізичне осадження з парової фази, «зелені» методи тощо. У даному літературному огляді приведені сучасні наукові результати з питань отримання наночастинок ТіО2 різноманітними методами

Ba2+ ions adsorption by titanium silicate

This paper is devoted to the adsorption capacity of titanium silicate toward Ba2+ cations. Titanium silicate can be synthesized from titanium production waste by sol-gel synthesis, which is of additional benefit to environmental protection. The determination of the surface area of the adsorbent was performed by the method of low-temperature N2 adsorption-desorption isotherm. The elemental composition of titanium silicate was also investigated by XRF and EDS analysis. The dependence of the adsorption values of Ba2+ on the duration of interaction, the equilibrium concentration of adsorbate, and the acidity of the solution has been investigated. The adsorption theories of Langmuir, Freundlich, and Dubinin-Radushkevich were applied to the equilibrium adsorption of barium ions. The experimentally measured maximal adsorption value of Ba2+ ions is 144 mg/g. Barium is adsorbed onto titanium silicate by the mechanism of physical adsorption, this is indicated by the value of the adsorption energy equal to 0.947 kJ per mole, which was calculated using the D-R equation. This may be useful for researching the possibility of adsorbent regeneration

TUBERCULOSIS OUTBREAK INVESTIGATION USING MOLECULAR GENETIC TECHNIQUES IN THE SOCIOMEDICAL FACILITY OF THE ARKHANGELSK REGION

Вспышки туберкулезной инфекции в медико-социальных учреждениях являются актуальной проблемой вследствие тесного контакта пациентов в закрытом учреждении. Несмотря на высокую вероятность распространения инфекции от одного больного, не исключается возможность возникновения в медико-социальном учреждении новых случаев заболевания, обусловленных контактами с другими больными туберкулезом