Danchenko, Yuliya, Kariev, Artem, Andronov, Vladimir, Cherkashina, Anna, Lebedev, Vladimir, Shkolnikova, Tetiana, Burlutskyi, Oleksii, Kosse, Anatoliy, Lutsenko, Yuriy, and Yavors'ka, Dayana
Chemical nature and surface properties of plant disperse fillers are investigated: buckwheat (BH) and oat (OH) husk, wood (WF) and conifer flour (CF). Using IR spectroscopy, it was found that oxygen-containing atomic groups –OH, –C–O–, –C=O prevail in the filler components. It was found that a hydroxyl-hydrate layer of functional groups is present on the surface of air-dry fillers. By potentiometric titration of aqueous suspensions using the Parks–Bobyrenko method, it was determined that all fillers are of the «polyfunctional solid» type. It is shown that the hydroxyl-hydrate surface layer consists of functional groups with similar values of acid-base characteristics. Functional groups of acidic nature were additionally found on the surface of the fillers: groups with pKa≈4.37−5.66 on the BH surface, groups with pKa≈4.49−4.90 on the CF surface and groups with pKa≈3.91−4.30 on the WF surface. As a result of potentiometric titration, it was shown that the surface acidity of the fillers decreases in the WF>CF>BH>ОH series, which coincides with the one in which the total cellulose and lignin content decreases, and the resistance of fillers to thermal-oxidative breakdown increases. It was found that the rate of hydrolytic processes in aqueous suspensions at the interface decreases in the ОH>CF>BH>WF series and inversely depends on the concentration of functional groups on the surface of the fillers, and also that the change in the rate of hydrolytic processes at the interface depending on the content of fillers is described by step functions. It is revealed that for the effective use of the studied disperse waste in composite materials and as adsorbents for the extraction of pollutants, dispersion media with the following ranges of the hydrogen index are required: for BH − pH>4.4; OH − pH>6.4; WF − pH>3.9; CF − pH>4.5. The results obtained make it possible to predict and control acid-base interfacial interactions, as well as reasonably approach the development of new effective technologies, Исследованы химическая природа и поверхностные свойства дисперсных наполнителей растительного происхождения: гречневой (ГШ) и овсяной (ОШ) шелухи, древесной (ДМ) и хвойной муки (ХМ). Методом ИК-спектроскопии установлено, что в составе компонентов наполнителей преобладают кислородсодержащие атомные группы –ОН, −С−О−, −С=O. Обнаружено, что на поверхности воздушно-сухих наполнителей присутствует гидроксильно-гидратный слой функциональных групп. Методом потенциометрического титрования водных суспензий по способу Паркса – Бобыренко установлено, что все наполнители относятся к типу «полифункциональное твердое тело». Показано, что гидроксильно-гидратный поверхностный слой состоит из функциональных групп с близкими значениями кислотно-основных характеристик. На поверхности наполнителей дополнительно обнаружены функциональные группы кислотного характера: на поверхности ГШ группы с pKa≈4,37−5,66, на поверхности ХМ группы с pKa≈4,49−4,90 и на поверхности ДМ группы с pKa≈3,91−4,30. В результате потенциометрического титрования показано, что кислотность поверхности наполнителей уменьшается в ряду ДМ>ХМ>ГШ>ОШ, который совпадает с рядом, в котором уменьшается суммарное содержание целлюлозы и лигнина, и увеличивается стойкость наполнителей к термоокислительной деструкции. Обнаружено, что скорость гидролитических процессов в водных суспензиях на границе раздела фаз уменьшается в ряду ОШ>ХМ>ГШ>ДМ и обратнопропорционально зависит от концентрации функциональных групп на поверхности наполнителей, а также, что изменение скорости гидролитических процессов на границе раздела фаз в зависимости от содержания наполнителей описывается степенными функциями. Установлено, что для эффективного применения исследуемых дисперсных отходов в композиционных материалах и в качестве адсорбентов для извлечения загрязнителей необходимы дисперсионные среды со следующими диапазонами водородного показателя: для ГЛ – рН>4,4; ВЛ − рН>6,4; ДБ − рН>3,9; БХ − рН>4,5. Полученные результаты позволяют прогнозировать и регулировать кислотно-основные межфазные взаимодействия, а также обоснованно подходить к разработке новых эффективных технологий, Досліджено хімічну природу та поверхневі властивості дисперсних наповнювачів рослинного походження: гречаного (ГЛ) та вівсяного (ВЛ) лушпиння, деревного (ДБ) та хвойного (ХБ) борошна. Методом ІЧ-спектроскопії встановлено, що у складі компонентів наповнювачів переважають кисневмісні атомні групи –ОН, −С−О−, −С=O. Виявлено, що на поверхні повітряно-сухих наповнювачів присутній гідроксильно-гідратний шар функціональних груп. Методом потенціометричного титрування водних суспензій за способом Паркса – Бобиренка встановлено, що усі наповнювачі відносяться до типу «поліфункціональне тверде тіло». Показано, що гідроксильно-гідратний поверхневий шар складається з функціональних груп, які мають близькі величини кислотно-основних характеристик. На поверхні наповнювачів додатково виявлені функціональні групи кислотного характеру: на поверхні ГЛ групи з pKa≈4,37−5,66, на поверхні БХ групи з pKa≈4,49−4,90, а на поверхні ДБ групи з pKa≈3,91−4,30. В результаті потенціометричного титрування показано, що кислотність поверхні наповнювачів знижується у ряду ДБ>ХБ>ГЛ>ВЛ, який співпадає з рядом, в якому зменшується сумарний вміст целюлози і лігніну та зростає стійкість наповнювачів до термоокислювальної деструкції. Виявлено, що швидкість гідролітичних процесів у водних суспензіях на межі поділу фаз зменшується у ряду ВЛ>ХБ>ГЛ>ДБ та оберненопропорційно залежить від концентрації функціональних груп на поверхні наповнювачів, а також, що зміна швидкості гідролітичних процесів на межі поділу фаз в залежності від вмісту наповнювачів описується ступеневими функціями. Встановлено, що для ефективного застосування досліджуваних дисперсних відходів у композиційних матеріалах та в якості адсорбентів для вилучення забруднюючих речовин з рідин необхідні дисперсійні середовища з наступними діапазонами водневого показника: для ГЛ – рН>4,4; ВЛ − рН>6,4; ДБ − рН>3,9; БХ − рН>4,5. Отримані результати дозволяють прогнозувати та регулювати кислотно-основні міжфазні взаємодії, а також обґрунтовано підходити до розробки нових ефективних технологій