СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ НОВОГО СОЕДИНЕНИЯ НА ОСНОВЕ ПОЛИКРЕМНИЕВОЙ КИСЛОТЫ МОДИФИЦИРОВАННОЙ МОНОЭТАНОЛАМИНОМ

SYNTHESIS AND RESEARCH OF A NEW COMPOUND BASED ON POLYSILICIC ACID MODIFIED WITH MONOETHANOLAMINE
Цитировать:
СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ НОВОГО СОЕДИНЕНИЯ НА ОСНОВЕ ПОЛИКРЕМНИЕВОЙ КИСЛОТЫ МОДИФИЦИРОВАННОЙ МОНОЭТАНОЛАМИНОМ // Universum: химия и биология : электрон. научн. журн. Гелдиев Ю.А. [и др.]. 2021. 10(88). URL: https://7universum.com/ru/nature/archive/item/12335 (дата обращения: 06.12.2021).
Прочитать статью:
DOI - 10.32743/UniChem.2021.88.10.12335

 

АННОТАЦИЯ

В статье представлены модификация поликремниевой кислоты этаноламином и синтез из него нового сорбента с мочевиной и формальдегидом. Приведены результаты ИК-спектроскопического и термического анализов полученного продукта.

ABSTRACT

The article presents the modification of polysilicic acid with ethanolamine and the synthesis of a new sorbent from it with urea and formaldehyde. The IR-spectroscopic and thermal analyzes of the obtained product are presented.Kalitso’zlar: polisilikatkislota, etanolamin, formaldegid, karbamid, termiktahilil, IQ-spektroskopiya.

 

Ключевые слова: поликремниевая кислота, этаноламин, формальдегид, мочевина, термический анализ, ИК-спектроскопия.

Keywords: polysilicic acid, ethanolamine, formaldehyde, urea, thermal analysis, IR spectroscopy.

 

Введение. По мере роста индустриализации увеличивается количество углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу. Содержимое мусорных свалок под действием микроорганизмов, солнечного света и атмосферного кислорода подвергается биоконверсии, что также спосообствует выбросу CO2 и CH4 в атмосферу. Образующаяся смесь также содержит пары воды, сероводорода, аммиака и азота. Эти газы могут быть использованы для получения тепла при их сжигании [7. Однако одним из ключевых факторов, снижающих калорийность такого топлива, является повышенное содержание, до 30%, диоксида углерода [6]. Поэтому повышение калорийности попутных газов за счет удаления негорючих компонентов, к которым относится СО2, является актуальной проблемой энергетики.

Наиболее технологичным методом разделения смеси CO2 / CH4 является адсорбционный метод. Обычно для этого используют силикагель – широко распространенный адсорбент с большой площадью поверхности. Однако скорость абсорбции CO2 силикагелем невысокая. В то же время благодаря наличию большого количества гидроксильных групп на его поверхности и введению в состав силикагеля различных модификаторов, при использовании различных веществ, появляется возможность синтезировать новые эффективные сорбенты на его основе[ 4].

Так, была рассмотрена возможность использования силикагеля, модифицированного моноэтаноламином, в качестве катализатора в различных реакциях. Согласно реакции Генри, модифицированный силикагель также может быть использован для синтеза нитроалкенов. Было обнаружено, что в гетерогенной среде катализатор наиболее эффективен для производных бензилальдегида, хранящихся в 4-м положении.[4].

Также была разработана композиция модифицированного этаноламином силикагеля с полимерами, модифицированными малеиновым ангидридом ТЭОС, что привело к увеличению термической стабильности композита в среднем на 150 ° C и улучшению модуля Юнга.[5]. 

Авторами настоящей статьи изучалась экстракция поликремниевой кислоты из мочевины и формальдегида и анализ полученных продуктов методом ИК-спектроскопии. Эти соединения показали  улучшение их адсорбционных свойств за счет включения органических функциональных групп в обычный силикагель. [6].

Модификаторы, олигомеры и смолы с улучшенной термической стабильностью были получены путем использования спиртов и сложных эфиров в синтезе кремнийсодержащих органических соединений[1,3].

Методы исследования. Предметом исследований был синтез сорбентов с моноэтаноламином, мочевиной и формальдегидом на основе поликремниевой кислоты, при этом использовались реагенты с квалификацией «чистые». Моноэтаноламин марки «технический» очищали путем перегонки.

ИК-спектроскопический анализ выполнен на спектрофотометре IRTracer-100 при частоте 400-4000 см-1. Получено графическое представление полученного спектра и определены максимальные частоты колебаний с помощью соответствующего программного обеспечения. Соответствующие частоты функциональных групп были определены на основании литературных данных.

Термический анализ выполнен на приборе DTG-60 фирмы SHIMADZU. Для термогравиметрического и дифференциального термогравиметрического анализов эксперимент проводили в инертной среде в диапазоне 40–600 ° C. Результаты основаны на изучении изменений массы и энергии с использованием соответствующего программного обеспечения.

Экспериментальная часть.

Модификация поликремниевых кислоты с этаноламином.

Для этого процесса поликремниевую кислоту получают из метасиликата натрия, обработанного соляной кислотой. В реакции используется полисиликатная кислота, которую сушат и подвергают термообработке при 200°C до тех пор, пока масса не изменится. Возьмите 10 г полисахаридной кислоты и добавьте 30 г свежеперегнанного моноэтаноламина. Реакцию проводят в течение 5 ч при 150°C при перемешивании.

Полученный продукт фильтруют. Твердый остаток сушат при температуре 80 ° С в течение одного часа. Масса продукта составляет 10,52 гр.

Синтез сорбентов с мочевиной и формальдегидом.

Полученный полисиликат получают после модификации кислоты моноэтаноламином и добавляют к 5 г раствора формальдегида при перемешивании. Постепенно добавляли в смесь 1 г мочевины. Реакцию продолжают при перемешивании при 90° C в течение 3 часов. Полученный твердый остаток отфильтровывают. Отверждается при 60° C в течение одного часа. Масса продукта составляет 1,04 г.

Анализ полученных результатов

Строение полученных соединений изучено методом ИК-спектроскопии. ИК-спектр продукта показан на рисунке 1.

 

Рисунок 1. ИК-спектр соединения, полученного на основе поликремниевой кислоты, модифицированной этаноламином

 

ИК-спектр конечного продукта показывает широкую полосу поглощения валентных колебаний свободных гидроксильных групп поликремниевой кислоты 3240 см-1. Валентные колебания связи N-C наблюдаются в области 1233 см -1, а валентные колебания связей N-H наблюдаются в области 1158 см -1. В области 1652 см-1 наблюдаются колебания карбонильных групп под действием аминогруппы. В областях высокой интенсивности 1084 см-1 и 1027 см-1 наблюдаются валентные колебания кремний-кислородных связей: связанных и несвязанных групп. 

 

Рисунок 2. Термический анализ сорбента на основе поликремниевой кислоты, модифицированной этаноламином.

 

Проведен термический анализ соединения, полученного с мочевиной и формальдегидом на основе модификации поликремниевой кислоты этаноламином (рис. 2). Продукт термически разлагается в 3 стадии. Первый этап проходит при температуре 195 ° С с потерей 12,25% массы. На этом этапе выделяется избыточная вода, образовавшаяся в результате реакции. Азот в аминогруппах выделяется в виде аммиака при термическом разложении. Вторая ступень достигает 398 ° С и теряет 8,66% своей массы. В этом случае органические соединения полностью разлагаются с образованием оксида углерода, диоксида углерода и аммиака. Третий этап продолжался до тех пор, пока процесс не был остановлен и не было потеряно 6,4% массы.

Линия  DTA характеризуется одним большим экзотермическим пиком, соответствующим наиболее активной точке разложения органического слоя при 275 ° C.

Даже при нагревании до 600 ° C разложение соединения примерно на 25% можно объяснить тем фактом, что основная масса вещества представляет собой термостойкую поликремниевую кислоту.

Выводы

Получено новое модифицированное соединение мочевины и формальдегида с поликремниевой кислотой, модифицированной этаноламином. Его состав и структура изучены методами ИК-спектроскопии. Проведен термический анализ, по результатам которого можно судить, что полученное вещество пригодно для использования в качестве термостабильного сорбента, позволяющего работать с ним при температуре до 200 ° C.

 

Список литературы:

  1. Б.Б.Э. Получение и исследование модифицированных глифталевых смол с кремнийорганическим соединением / Х.Э. Эшмуродов, Ю.А. Гелдиев, Х.Х. Тураев, И.А. Умбаров [и др.] // Universum: технические науки. – 2020. – Vol. 81, № 12.
  2. Гелдиев Ю.А., Тураев Х.Х., Умбаров И.А. Д.А.Т. Cинтез и ИК-спектроскопический анализ производных поликремниевой кислоты с мочевиной и формальдегидом // Universum: химия и биология. – 2021. – Vol. 85, № 7–1. – P. 95–98.
  3. Эшмуродов Х.Э., Гелдиев, Ю.А., Тураев Х.Х. Д.А.Т. Cинтез и исследование олигомеров на основе эфиров кремниевой кислоты // Universum: химия и биология. – 2020. – Vol. 7, № 70.
  4. Adsorption Separation of CO2/CH4 from Landfill Gas by Ethanolamine-Modified Silica Gel / Y. Zhang [et al.] // Water. Air. Soil Pollut. – 2021. – Vol. 232, № 2.
  5. Chuang P.L., Nien Y.H. Preparation and characterization of maleic anhydride grafted SEBS/silica composites through modification by ethanolamine // Polym. Bull. – 2020. – Vol. 77, № 5. – P. 2521–2537.
  6. Hollow fiber membrane process for the pretreatment of methane hydrate from landfill gas / K. Kim [et al.] // Fuel Process. Technol. – Elsevier, 2014. – Vol. 121. – P. 96–103.
Информация об авторах

докторант, Термезский государственный университет, 190111, Республика Узбекистан, г. Термез, ул. Ф. Ходжаев, 43

Postdoctoral Student, Termez State University, 190111, the Republic of Uzbekistan, Termez, F. Khodzhayev Street, 43

д-р хим. наук, профессор, Термезский государственный университет, 190111, Республика Узбекистан, г. Термез, улица Ф. Ходжаева, 43

doctor of chemical sciences, professor, Termez State University, 190111, Republic of Uzbekistan, Termez, F.Hojayev str., 43

д-р техн. наук, доц., Термезский государственный университет,

Республика Узбекистан, г. Термез

Doctor of technical sciences, associate professor, Termez State University, Republic of Uzbekistan, Termez

PhD (техн. науки), Термезский государственный университет, Республика Узбекистан, г. Термез

PhD, Termez State University, Republic of Uzbekistan, Termez

д-р хим. наук, профессор, академик АН РУз., директор ГУП «Ташкентский научно-исследовательский институт химической технологии», 111116, Узбекистан, Ташкентская область, Зангиатинский район, п/о Шуро-базар

doctor of chemistry, professor, Academician of the Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan, director of the Stat Unitary Enterprise Tashkent Scientific Research Institute of Chemical Technology, 111116, Uzbekistan, Tashkent region, Zangiata district, P / o Shuro-bazaar

Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор), регистрационный номер ЭЛ №ФС77-55878 от 17.06.2013
Учредитель журнала - ООО «МЦНО»
Главный редактор - Ларионов Максим Викторович.
Top