ECOLOGY AND ENVIRONMENTAL SECURITY
Ir-Fourier Spectral and X-Ray Phase Studies of Topochemical Reactions on the Surface of a Mixed Sorbent in the Process of Multifunctional Plastic Lubricants Preparation
Keywords
copper(II) chelate
IR spectroscopy
topochemical reactions
X-ray phase analysis
plastic lubricants
sorption purification
waste processing technology
Abstract
The effectiveness of the implementation of the 3R principle (Reduce – Reuse – Recycle) in relation to industrial waste is substantiated, which allows minimizing the amount of industrial waste and using it as secondary raw materials. It is shown that the adsorption with the reuse of regenerated mixed sorbent (activated carbon (АС) and kieselguhr (К)) is a fairly effective method for the secondary treatment of industrial wastewater.
The improved method of recycling, separation and purification of various chemical components of industrial waste has been proposed. The possibility of reducing the toxicity of some chemicals by processing them and converting them into other non-toxic compounds has been investigated. It has been shown that the research has allowed not only to save material resources during their repeated production, but also to reduce the ecological load on the environment by reducing the use of recycled water and reducing pollution of groundwater and natural water sources in the event of uncontrolled release of used hydraulic oil into the soil.
Main stages of topochemical transformations on a solid surface (AC + K) with the obtaining of bis-(diethyldithiocarbamate)copper(II) as the main active substance of C,N,S-containing multifunctional plastic lubricants were investigated. It was established that the mineral composition of the mixed sorbent (AC + K) consisted of two main phases: SiO2-cristabolite (85…95 %) and SiO2-α-quartz (3…6 %), an amorphous phase 3…15 % and trace amounts of kaolin. The presence of a small amount of bis-(diethyldithiocarbamate)copper(II) (1…2 %) in the form of an amorphous phase in the total mass of the modified sorbent (AC + K) was shown. The presence of the Cu–S bond (399 cm–1) on the surface of the mixed sorbent (AC + K) was recorded, which unambiguously indicates the presence of bis-(diethyldithiocarbamate)copper(II) on the surface. The presence of basic organic groups (M–OH, –OH, –С(=О)О–, Si–O–Si, C=O, C=C) on the solid surface of the sorbent was confirmed, and the structure of the synthesized/sorbed copper(II) chelate was identified using IR-Fourier spectral studies.
How to Cite
[1]
“Ir-Fourier Spectral and X-Ray Phase Studies of Topochemical Reactions on the Surface of a Mixed Sorbent in the Process of Multifunctional Plastic Lubricants Preparation”, Вісник ВПІ, no. 4, pp. 38–48, Aug. 2025, doi: 10.31649/1997-9266-2025-181-4-38-48.
References
Global waste management outlook, 2015. [Online]. Available: https://digitallibrary.un.org/record/1324051?ln=en&v=pdf .
«2.12. Проблеми і перспективи розвитку в Україні цифрової економіки в контексті забезпечення економічної безпеки держави,» на VII Міжнародну науково-практичну конференції Сталий розвиток – ХХІ століття. Дискусії 2021, Київ, Ураїна, 2021, с. 194-201.
N. S. Kakwani, and P. P. Kalbar “Review of Circular Economy in urban water sector: Challenges and opportunities in India,” Journal of Environmental Management. vol. 271, p. 111010, 2020. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2020.111010 .
J. J. Klemeš, Y. V. Fan, and P. Jiang, “Plastics: friends or foes? The circularity and plastic waste footprint,” Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects, vol. 43, iss. 13, pp. 1549–1565, 2020.
T. Tong, and M. Elimelech, “The Global Rise of Zero Liquid Discharge for Wastewater Management: Drivers, Technologies, and Future Directions,” Environmental Science & Technology, vol. 50(13), pp. 6846-55, 2016. https://doi.org/10.1021/acs.est.6b01000.
R. A Sheldon, “Organic Synthesis – Past, Present, and Future,” Chemistry & Industry, pp. 903-906, 1992.
A. J Toth, Waste management in the chemical industry. Tatabánya, Hungary: Typotex Kiadó. 2020.
Б. В. Коріненко, О. С. Худоярова, К. Ю. Гура, і А. П. Ранський, «Циркулярна економіка та термохімічна конверсія твердих відходів,» Вісник Вінницького політехнічного інституту, № 4, с. 7-19, 2021. https://doi/org/10.31649/1997-9266-2021-157-4-7-19.
Т. В. Писаренко, Т. К. Кваша, Л. А. Мусіна, В. М. Богомазова, О. Ф. Паладченко, і І. В. Молчанова, Дорожня карта використання науки, технологій, інновацій для досягнення цілей сталого розвитку, колективна моногр. Київ, Україна: УкрІНТУІ, 2023, 393с. http://doi.org/10.35668/978-966-479-135-6 .
Тітов Тарас Сергійович, «Підвищення екологічної безпеки коксохімічних виробництв хімічним вилученням сірковуглецю із бензольної фракції.» дис. канд. хім. наук, ВНТУ, Вінниця, 2016.
А. П. Ранський, О. М. Сандул, Р. В. Коріненко, і О. А. Гордієнко, «Альтернативна енергетика. Повідомлення IV. Селективне очищення гідравлічної оливи AW-46,» Вісник Вінницького політехнічного інституту, вип. 6, с. 19-26, Груд. 2024. https://doi.org/10.31649/1997-9266-2024-177-6-19-26 .
A. P. Ranskiy, O. S. Khudoyarova, O. A. Gordienko, T. S. Titov, and R. D. Kryklyvyi, “Regeneration of Sorbents Mixture After the Purification of Recycled Water in Production of Soft Drinks,” Journal of Water Chemistry and Technology, vol. 41 (5), pp. 318-321, 2019. https://doi.org/10.3103/s1063455x19050084 .
О. А. Гордієнко, «Технології переробки хлорвмісних пестицидних препаратів з одержанням присадок до олив.» дис. канд. техн. наук, ВНТУ, Вінниця, 2013.
А. П. Ранський, О. А. Гордієнко, М. В. Євсєєва, і Т. М. Авдієнко «Утилізація хлорвмісних пестицидних препаратів,» Voprosy Khimii i khimickeskoi tekhnologii, № 6, с. 121-124. 2010.
А. П. Ранський, О. М. Сандул, О. А. Гордієнко, Т. С. Тітов, Г. В. Сакалова, і Т. М. Василінич, «Спосіб регенерації суміші активованого вугілля та кізельгуру,» Патент України C01B 32/30, C01B 32/36. № 158466МПК (2024). 12.02.2025.
А. П. Ранський, О. А. Гордієнко, і С. П. Прокопчук, «Спосіб переробки пестицидних препаратів на основі похідних хлорвмісних арилкарбонових кислот,» Патент України В 09 В 3/00. №48145 МПК8 (2029). 10.03.2010.
А. П. Ранський, Т. С. Тітов, і О. В. Бондарчук, «Спосіб очищення головної фракції сирого бензолу коксохімічного виробництва від сірковуглецю,» Патент України C01B 21/00. №69639 U МПК (2012.01). 10.05.2012.
А. П. Ранський, Т. С. Тітов, І. І. Безвозюк, і О. В. Полонець, «Спосіб очищення головної фракції сирого бензолу коксохімічного виробництва від сірковуглецю,» Патент України С01В 21/00. №69645 U МПК (2012.01). 10.05.2012.
А. П. Ранський, Т. С. Тітов, І. І. Безвозюк, і О. К. Балалаєв, «Спосіб очищення головної фракції сирого бензолу коксохімічного виробництва від сірковуглецю,» Патент України С01В 21/00. №93610 U МПК (2014.01). 10.10.2014.
А. П. Ранський, Т. С. Тітов, С. П. Прокопчук, і Т. М. Авдієнко, «Спосіб очищення головної фракції сирого бензолу коксохімічного виробництва від сірковуглецю,» Патент України C01B 21/00. №93608 U МПК (2014.01). 10.10.2014.
А. П. Ранський, Т. С. Тітов, О. А. Гордієнко, Н. С. Звуздецька, і О. В. Полонець, «Спосіб переробки високотоксичних речовин та вилучення іонів міді(ІІ) з промивних вод електрохімічного міднення,» Патент України В09B 3/00, С02F1/62. №66946 U МПК (2012.01). 25.01.2012.
А. П. Ранський, О. М. Сандул, О. А. Гордієнко, Т. С. Тітов, Г. В. Сакалова, і Т. М. Василінич, «Спосіб регенерації активованого вугілля та кізельгуру,» Патент України С01B 32/30, С01В32/36. №158466 U МПК. 12.02.2025.
A. Ranskiy, O. Sandul, O. Gordienko, N. Didenko, and T. Titov, “Development of new C, S, N-containing plastic lubricants based on products from industrial waste integrated processing,” Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, vol. 1, № 6 (127), pp. 13-21, 2024. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.296622 .
Г. В. Сакалова, О. М. Сандул, А. П. Ранський, і Т. М. Василінич, «Очищення стічних вод молокопереробної промисловості сумішевими сорбентами,» Вісник Вінницького політехнічного інституту, № 3, с. 14-20, 2024. https://doi/org/10.31649/1997-9266-2024-174-3-14-20 .
Технічна інформація/BECO Filtertechnic 7A1.3.1.18/97 RW/HG від виробника Е. Begerow GmbH & Co, Німеччина.
О. Балалаєв, «Different interpretations FTIR diffuse reflections of coals in is minimum broken condition», Збірник наукових праць «Геотехнічна механіка», № 98, с. 77-84, 2012.
А. П. Ранський, О. А. Гордієнко, та О. В. Резніченко, «Спосіб переробки пестицидних препаратів на основі алкіл(діалкіл)амонієвих солей хлорвмісних арилкарбонових кислот,» Патент України B09B 3/00, A62D 3/00. №96324 С2 МПК (2011.01). 25.10.2011.
Л. К. Седокур, Гігієна застосування та токсикологія: довідник по пестицидах. Київ, Україна: Урожай, 1986.
О. О. Пасенко, Л. А. Фролова, і І. С. Шункін, «Характеристика композиту діатоміт-альгінат – Fe2O3, як адсорбенту фосфатів,» Вісник Національного технічного університету «ХПІ» Серія Нові рішення в сучасних технологіях», №3(9), с. 61-65, 2021. http://dx.doi.org/10.20998/2413-4295.2021.03.09 .
Н. О. Михайленко, О. В. Макарчук, Т. А. Донцова, С. В. Горобець, і І. М. Астрелін, “Purification of aqeous media by magnetically operated saponite sorbents,” Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, № 4/10 (76), pp. 13-20, 2015. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2015.46573 .
L. R. Harutyunyan, L. S. Tangamyan, A. V. Manukyan, and R. S. Harutyunyan, “Characterization of both anionic and cationic sutfactant-modified natural zeolite and its application for removal of metal-ions from agucons medium,” Voprosy Khimii i khimickeskoi tekhnologii, no 2, pp. 31-40, 2023. http://dx.doi.org/10.32434/0321-4095-2023-147-2-31-40 .
В. С. Білецький, В. Г. Омельченко, і Г. Д. Горванко, Мінералогічний словник. Маріуполь, Україна: Східний видавничий дім, 2016.
В. А. Богатиренко, В. А. Нестеровський, Д. С. Каменських, В. О. Євдокименко, Т. В. Ткаченко, і О. В. Андрєєва, «Природа активних центрів поверхні сапонітів Ташківського родовища України,» Хімія, фізика і технологія поверхні, т. 15, № 2, с. 183-199, 2024. https://doi.org/10.15407/hftp15.02.183 .
Г. М. Джига, «Модифіковані сполуками Pd (ІІ) та Cu (ІІ) бентоніти в реакціях окиснення моно оксиду карбону, діоксину сульфуру та розкладання озону.». дис. канд. хім. наук. Одес. нац. ун-т ім. І. І. Мечникова, Одеса, 2018.
О. С. Худоярова, О. А. Гордієнко, Т. І. Сидорук, Т. С. Тітов, і А. П. Ранський, «Модифікація поверхні сумішевих сорбентів сульфід-іонами для очищення гальванічних промивних вод процесу міднення,» Вісник Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського». Серія «Хімічна інженерія, екологія та ресурсозбереження» №2 (19), с. 36-46, 2020. https://doi.org/10.20535/2617-9741.2.2020.208054 .
K. Nakamoto, Infrared and Raman spectra of inorganic and coordination compounds: Part B: Applications in Coordination, Organometallic, and Bioinorganic Chemistry. New York, United States: John Wiley&Sons Inc., 2009.
ECOFILTER – Активоване вугілля. [Електронний ресурс]. Режим доступу: [Електронний ресурс]. https://activcarbon.com.ua/uk/product-category/absorbent-carbon-uk/ .
А. Р. Гайдай, та ін., «Отримання та властивості нанокомпозитів на основі кремнеземної матриці, модифікованої антимікробними препаратами,» Voprosy Khimii i khimickeskoi tekhnologii, no 3, pp. 6-16, 2019. http://dx.doi.org/10.32434/0321-4095-2019-124-3-6-16 .
L. I. Sliusarchuk, N. B. Ivakha, L. I. Zheleznova, S. V. Kuleshov, and O. K. Trunova, “Synthesis and studu of mixed-ligand heterometallic complexes of cobalt and neodyminm succinates with pyridine of phenanthroline,” Voprosy Khimii i khimickeskoi tekhnologii, no 4, pp. 94-104, 2023. http://dx.doi.org/10.32434/0321-4095-2023-149-4-94-104 .
В. В. Співак, І. М. Астрелін, Н. М. Толстопалова, і І. В. Аманюк, «Регулювання фізико-хімічних та адсорбційних властивостей українських сапонітів,» Доповіді Національної академії наук України, № 10, с. 143-148, 2012.
