Магнитоуправляемый глиносодержащий глинистый сорбент для удаления красителей из водных растворов

Проблематика. Сорбенти на основі сапонітової глини є дешевими і водночас ефективними відносно органічних забруднювачів, барвників, іонів важких металів. Проте сапонітова глина як сорбент широко не використовується через складність її видалення з води після процесу сорбції. Для подолання цієї трудності частинки глини можуть бути модифіковані магнетитом, що дасть змогу легко видалити їх із води магнітною сепарацією. Мета дослідження. Метою дослідження є створення магнітокерованих сорбентів на основі сапоніту і магнетиту за різними схемами, їх характеризація та вибір конструкції магнітного модуля. Методика реалізації. Було використано сучасні фізико-хімічні та експериментальні методи дослідження: рентгенівську флуоресценцію, рентгеноструктурний аналіз, фізичну адсорбцію/десорбцію азоту, експериментальні дослідження з адсорбції та магнітної сепарації. Результати досліджень. Встановлено, що модифікація сапоніту магнетитом (2 % від маси) методом просочування дає змогу отримати мезопористі сорбенти з високими сорбційними та магнітними властивостями. Виявлена адсорбційна ємність магнітокерованих сорбентів для всіх типів барвників (аніонних, катіонних і неіоногенних) становила в 1,5–2,5 разу більше, ніж для нативного сапоніту. Висновки. Показано, що модифікація сапоніту магнетитом не тільки збільшує його магнітні властивості, але й покращує сорбційно-структурні характеристики. Магнітокерований сорбент, отриманий способом просочування, є більш ефективним при видаленні барвників із низькоконцентрованих розчинів барвників. Найбільш ефективно магнітокерований сорбент видаляється в пірамідальному магнітному модулі.Background. Saponite is low-cost sorbent and is effective for removal of organic pollutants, dyes, heavy metal ions from water. However, saponite sorbents are not widely used. The saponite particles waste is removed from the solution after sorption process with considerable difficulties due to their high dispersion. To overcome this difficulty clay particles can be magnetized by magnetite, then by simple procedure (magnetic separation) removed from the water. Objective. The purpose of this article is synthesis magnetically controlled sorbents based on saponite and magnetite (Fe₃O₄) by different schemes; the characterization of obtained sorbents and determination of their adsorption properties towards dyes; choice of magnetic module design. Methods. In the paper modern physic-chemical and experimental research methods were used: X-ray fluorescence, X-ray analysis, physical adsorption/desorption of Nitrogen, sorption and magnetic separation process. Results. It was found that magnetic modification (in an amount of 2 % magnetite by weight) of saponite by impregnation method allows obtaining mesoporous sorbents with good sorption and magnetic properties. The detected adsorption capacity of magnetically sorbents for all types of dyes (anionic, cationic and nonionic) was 1.5—2.5 times bigger than that for native saponite. Conclusions. It is shown that modification of saponite by magnetite not only improves its magnetic properties, but also increases its absorption characteristics (specific surface area, sorption capacity). The impregnation method allows obtaining magnetic clay sorbent with better sorption and magnetic characteristics. The pyramid magnetic module was the most effective magnetic module design for deposition of spent magnetic sorbent.Проблематика. Сорбенты на основе сапонитовой глины являются дешевыми и одновременно эффективными по отношению к органическим загрязнителям, красителям, ионам тяжелых металлов. Тем не менее сапонитовая глина как сорбент широко не используется из-за сложности ее удаления из воды после процесса сорбции. Для преодоления этой трудности частицы глины могут быть модифицированы магнетитом, что позволит достаточно легко удалить их из воды магнитной сепарацией. Цель исследования. Целью исследования является создание магнитоуправляемых сорбентов на основе сапонита и магнетита по различным схемам, их характеризация и выбор конструкции магнитного модуля. Методика реализации. Были использованы современные физико-химические и экспериментальные методы исследования: рентгеновская флуоресценция, рентгеноструктурный анализ, физическая адсорбция/десорбция азота, экспериментальные исследования по адсорбции и магнитной сепарации. Результаты исследований. Установлено, что модификация сапонита магнетитом (2 % от массы) методом пропитки позволяет получить мезопористые сорбенты с высокими сорбционными и магнитными свойствами. Обнаруженная адсорбционная емкость магнитоуправляемых сорбентов для всех типов красителей (анионных, катионных и неионогенных) была в 1,5–2,5 раза больше, чем для природного сапонита. Выводы. Показано, что модификация сапонита магнетитом не только увеличивает его магнитные свойства, но и улучшает сорбционно-структурные характеристики. Магнитоуправляемый сорбент, полученный методом пропитки, является более эффективным при удалении красителей из низкоконцентрированных растворов красителей. Наиболее эффективно магнитоуправляемый сорбент удаляется в пирамидальном магнитном модуле

Одномерные наноструктуры олова (IV) оксида как чувствительный элемент для газовых сенсоров

Проблематика. Сенсори, чутливим елементом яких є SnO₂, характеризуються малим розміром та низькою вартістю. Однак значними недоліками є їх недостатня чутливість, низька селективність та невисока стабільність. Тому визначення основних параметрів, зміна яких дасть змогу створити ефективні, високочутливі та селективні напівпровідникові сенсори на основі наноструктур SnO₂, є вкрай актуальним. Мета дослідження. Метою роботи є встановлення основних параметрів, що впливають на чутливість, селективність і стабільність напівпровідникових сенсорів. Методика реалізації. Здійснено критичний огляд сучасної наукової літератури, в результаті якого встановлено, що використання стануму (IV) оксиду у вигляді 1D наноструктур (як допованих, так і недопованих) дасть можливість збільшити чутливість та селективність металоксидних датчиків за рахунок високих значень питомої площі поверхні та створення додаткових активних центрів відносно газів, які детектуються. Результати досліджень. Визначено, що для створення ефективних і чутливих напівпровідникових датчиків необхідними є використання 1D наноструктур SnO₂ та їх спрямована модифікація різноманітними домішками. Висновки. Виходячи з даних, наведених у сучасній науковій літературі, для створення ефективних напівпровідникових датчиків на основі SnO₂ необхідно поліпшувати їх 3S характеристики. З цієї точки зору 1D наноструктури SnO₂ заслуговують на особливу увагу за рахунок сукупності їх фізико-хімічних властивостей. Досить ефективним для синтезу 1D наноструктур є метод парогазового транспорту (метод CVD), що має високу продуктивність при відносній простоті і доступності та дає змогу отримувати монокристалічні наноструктури контрольованої морфології. Проте на сьогодні майже відсутні відомості щодо впливу режимних параметрів синтезу CVD на фізико-хімічні характеристики отримуваного нанорозмірного SnO₂. Таким чином, головною задачею є поглиблене вивчення наукових засад цілеспрямованого синтезу та систематизація підходу при виборі допанту для підвищення селективності металоксидних газових сенсорів.Background. Gas sensors based on SnO₂ are characterized by small size and low cost. However, its significant disadvantages are insufficient sensitivity, small selectivity and low stability. Therefore, the determination of basic parameters, a change that will create effective, highly sensitive and selective semiconductor sensors based on SnO₂ nanostructures, is extremely important. Objective. The purpose of this paper is to establish the main parameters affecting the sensitivity, selectivity and stability of semiconductor sensors. Methods. A critical review of recent scientific literature is done. Found that the usage of 1D tin (IV) oxide nanostructures (as pure and doped) will increase the sensitivity and selectivity of the metal oxide sensors due to high values of surface to volume ratio and the creation of active centers in relation to the detected gases. Results. It was determined that the creation of efficient and sensitive semiconductor sensors requires the use of 1D SnO₂ nanostructures and their directed modification by various additives. Conclusions. In terms of data presented in contemporary scientific literature, to create effective semiconductor tin (IV) oxide based sensors 3S parameters of these sensors need to be improved. From this point of view, 1D SnO₂ nanostructures deserve special attention due to the totality of their physical and chemical properties. Vapor transport method (method CVD) is enough effective for the synthesis of 1D nanostructures. It secures superior performance in conjunction with relative simplicity and availability. And this method allows us to obtain single-crystal nanostructures of controlled morphology. However, as of day there is no almost information on the impact of operational parameters of CVD synthesis on physico-chemical characteristics of obtained nanosized SnO₂. Therefore, the advanced study of scientific bases of purposeful synthesis and systematization of approach in the selection a dopant to increase selectivity of metal oxide gas sensors is the main task.Проблематика. Сенсоры, чувствительным элементом которых является SnO₂, характеризуются малым размером и низкой стоимостью. Однако значительными недостатками являются их недостаточная чувствительность, низкая селективность и невысокая стабильность. Поэтому определение основных параметров, изменение которых позволит создать эффективные, высокочувствительные и селективные полупроводниковые сенсоры на основе наноструктур SnO₂, является крайне актуальным. Цель исследования. Целью работы является установление основных параметров, влияющих на чувствительность, селективность и стабильность полупроводниковых сенсоров. Методика реализации. Проведен критический обзор современной научной литературы, в результате которого установлено, что использование олова (IV) оксида в виде 1D наноструктур (как допированных, так и недопированных) позволит увеличить чувствительность и селективность металлоксидних датчиков за счет высоких значений удельной площади поверхности и создания активных центров по отношению к детектируемым газам. Результаты исследования. Определено, что для создания эффективных и чувствительных полупроводниковых датчиков необходимы использование 1D наноструктур SnO₂ и их направленная модификация различными добавками. Выводы. Исходя из данных, представленных в современной научной литературе, для создания эффективных полупроводниковых датчиков на основе SnO₂ необходимо улучшать их 3S характеристики. С этой точки зрения 1D наноструктуры SnO₂ заслуживают особенного внимания в виду совокупности их физико-химических свойств. Достаточно эффективным для синтеза 1D наноструктур является метод парогазового транспорта (метод CVD), который владеет высокой производительностью при относительной простоте и доступности и позволяет получать монокристаллические наноструктуры контролируемой морфологии. Однако на сегодняшний день практически отсутствуют сведения относительно влияния режимных параметров синтеза CVD на физико-химические характеристики получаемого наноразмерного SnO₂. Таким образом, главной задачей являются углубленное изучение научных основ целеустремленного синтеза и систематизация подхода при выборе допанта для повышения селективности металлоксидных газовых сенсоров