Peculiarities of sulfur dioxide sorption from air by weak base anion exchangers

Abstract

Институт физико-органической химии Национальной академии наук Беларуси, Минск, Беларусь ОСОБЕННОСТИ СОРБЦИИ ДИОКСИДА СЕРЫ ИЗ ВОЗДУХА СЛАБООСНОВНЫМИ АНИОНИТАМИ Аннотация. С помощью неэмпирических квантово-химических расчетов (в рамках теории функционала плотности с использованием уровня DFT/B3LYP/6-31G(3d,p)) рассчитаны геометрические характеристики сорбционных комплексов диоксида серы с первичными, вторичными и третичными аминогруппами анионитов, которые синтезированы аминированием нитрильных групп полиакрилонитрильного волокна этилендиамином или диметиламинопропиламином, визуализированы их структуры. Установлены основные закономерности сорбции SO 2 из воздуха и особенности протекающих взаимодействий в фазе полимеров: 1) SO 2 с первичными и вторичными аминогруппами анионита в основном взаимодействует с молекулами воды и практически не образует связей непосредственно с азотом функциональной группы; введение молекулы кислорода не изменяет состояние системы; 2) в фазе анионита с третичными аминогруппами SO 2 , взаимодействуя с молекулами воды, самопроизвольно трансформируется в гидросульфит-ион с передачей протона на третичный азот; при наличии в системе молекулы кислорода происходит безбарьерное образование аниона пероксокислоты (SO 3 OO 2-) с возможным дальнейшим окислением гидросульфита в гидросульфат. Ключевые слова: волокнистый ионит, сорбция, воздух, диоксид серы, каталитическое окисление, квантовохимические расчеты Для цитирования. Особенности сорбции диоксида серы из воздуха слабоосновными анионитами / Е. Г. Косандрович [и др.] // Вес. Нац. акад. навук Беларусi.

Non-Woven Ion-Exchange Fibrous Materials in Air Sanitary Cleaning

“…EDA-based fibrous anion-exchange resin has a lower sorption capacity for SO 2 compared to N,N-dimethylpropylenediamine (DMPDA)ba sed anion-exchange resin [29,50], although EDA (pK a1 = 7.49; pK a2 = 10.17 [51]) is more basic than DMPDA (pK a1 = 7.67; pK a2 = 9.91 [52]). The authors of [29,50] based only on UCJ № 7 / Vol. 87 quantum chemical calculations conclude that the processes of SO 2 ⋅nH 2 O ionization and sulfoxidation on the surface of PAN-EDA fibers are unlikely.…”

“…This contradicts the experimental data from the study of interaction products in the systems SO 2 -Am -H 2 O and SO 2 -Am -H 2 O -O 2 [44,49]. In addition, nothing is said about the effect of the PAN matrix on the chemisorption of sulfur (IV) oxide by fibrous anion-exchangers [29,50]. Obviously, the participation of the primary and secondary amino groups of EDA in the formation of strong N-H•••O=C hydrogen bonds creates a steric hindrance to their further protonation, which contributes to the above [29,50].…”