Яновська, Еліна СтаніславівнаЕліна СтаніславівнаЯновська0000-0002-2269-4280Савченко, Ірина ОлександрівнаІрина ОлександрівнаСавченкоАнтонець, МаріяМаріяАнтонець2026-02-272026-02-272025-12-28Яновська, Е., Савченко, І., & Антонець, М. (2025). Новий полімер-неорганічний матеріал на основі силікагелю з адсорбованим кополімером 8-метакрилоксихінолін-5-сульфокислоти та метилметакрилату: синтез та сорбційні властивості щодо йонів Сu(ІІ), Cd(II) ТА Pb(ІІ). Вісник київського національного університету імені Тараса Шевченка. Хімія, 1 (60), 5-13. https://doi.org/10.17721/1728-2209.2025.1(60).1УДК 544.72310.17721/1728-2209.2025.1(60).1https://ir.library.knu.ua/handle/15071834/11079Background. As a result of active hostilities during the Russian-Ukrainian war, the territory of Ukraine is polluted with a huge amount of toxic metals. Therefore, the problem of cleaning them, in particular water bodies, will be of critical importance for the preservation of ecosystems and the national security of our country for a long time to come. Adsorption is one of the most economically attractive and environmentally friendly ways to remove various pollutants from wastewater, and polymer-inorganic adsorbents are widely used in the processes of wastewater purification from dyes and toxic metal ions. In order to increase their effectiveness in relation to the excess amount of toxic metal ions on the surface of porous inorganic matrices, it is advisable to fix polymers that have in their composition groups that are active in complex formation processes as ligands. This work is devoted to the synthesis of a polymer-inorganic composite material based on silica gel with an adsorbed copolymer of 8-methacryloxyquinoline-5-sulfonic acid with methyl methacrylate, to the study of its physicochemical and sorption properties with respect to Cu(II), Cd(II) and Pb(II) ions. Methods. The fact of copolymer immobilization on the saponite surface was confirmed by comparative analysis of IR spectra and thermograms of the synthesized composite and the original silica gel. Based on the results of thermogravimetric analysis, the stages of thermal destruction of the fixed copolymer were established and the mass fraction of the immobilized copolymer in the synthesized composite was calculated. Using thermogravimetric analysis combined with IR spectroscopy, assumptions were made about the composition of the thermal degradation products of the adsorbed copolymer. Changes in the parameters of the silica gel surface after modification with the selected copolymer were determined using the low-temperature nitrogen adsorption-desorption method. The geometric shape of the location of the copolymer on the surface of silica gel was investigated using scanning electron microscopy. The study of the sorption activity of the synthesized composite with respect to Cu(II), Pb(II), and Cd(II) ions was carried out in the static mode of sorption from nitrate solutions without the addition of buffer solutions. Results. According to the results of thermogravimetric analysis, there was the mass fraction of the immobilized copolymer in the synthesized composite was calculated, which is 20.0±0.5 wt.%. Based on the analysis of scanning electron microscopy photographs of the surface of the synthesized composite, it can be stated that the immobilized copolymer covers most of the silica gel surface with a thin film. It was established that the sorption capacity of the synthesized composite increases by 3.8 times for Cu(II) ions, more than 3 times for Cd(II) ions, and almost ten times for Pb(II) ions compared to the original silica gel. Conclusions. As a result of adsorption of the previously synthesized copolymer of 8-methacryloxyquinoline-5-sulfonic acid with methyl methacrylate on the surface of mesoporous silica gel, a new polymer-inorganic composite material was obtained. Changes in the values ​​of specific surface area, average diameter and pore volume, obtained by computer processing of low-temperature nitrogen adsorption-desorption isotherm data by various methods, indicate that the modification of the silica gel surface with this copolymer does not affect its surface structure, but only reduces its porosity. It was found that the replacement of nitro and azo groups in the composition of the adsorbed copolymer with sulfo groups leads to an improvement in the sorption properties for Cd(II) ions, but to a deterioration in relation to Cu(II) ions.Вступ. У результаті активних бойових дій у ході російсько-української війни територія України забруднюється величезною кількістю токсичних металів. Тому проблема очищення від них, зокрема водних об'єктів, ще довго буде мати критичне значення для збереження екосистем та національної безпеки нашої країни. Адсорбція є одним з найбільш економічно привабливих та екологічно сприятливих способів видалення різноманітних забруднень зі стічних вод, а полімер-неорганічні адсорбенти широко застосовуються у процесах очищення стічних вод від барвників та іонів токсичних металів. З метою підвищення їх ефективності щодо надлишкової кількості іонів токсичних металів на поверхні поруватих неорганічних матриць доцільно закріплювати полімери, які мають у своєму складі групи, активні до участі у процесах комплексоутворення у якості лігандів. Дана робота присвячена синтезу полімер-неорганічного композитного матеріалу на основі силікагелю з адсорбованим кополімером 8-метакрилоксихінолін-5-сульфокислоти та метилметакрилату, дослідженню його фізико-хімічних і сорбційних властивостей щодо іонів Cu(ІІ), Cd(ІІ) та Pb(ІІ). Методи. Факт іммобілізації кополімеру на поверхні силікагелю підтверджували шляхом порівняльного аналізу ІЧ-спектрів та термограм синтезованого композиту та вихідного силікагелю. За результатами термогравіметричного аналізу встановлювали стадії термодеструкції закріпленого кополімеру та розраховували масову частку іммобілізованого кополімеру у складі синтезованого композиту. З використанням термогравіметричного аналізу, об’єднаного ІЧ-спектроскопією, були зроблені припущення про склад продуктів термодеструкції адсорбованого кополімеру. Зміни параметрів поверхні силікагелю після модифікації обраним кополімером встановлювали з використанням методу низькотемпературної адсорбції-десорбції азоту. Геометричну форму розташування кополімеру на поверхні силікагелю дослідили за допомогою сканувальної електронної мікроскопії. Дослідження сорбційної активності синтезованого композиту щодо іонів Сu(ІІ), Pb(ІІ), та Cd(ІІ) проводили у статичному режимі сорбції з розчинів нітратів без додавання буферних розчинів. Результати. За результатами термогравіметричного аналізу розрахована масова частка іммобілізованого кополімеру у складі синтезованого композиту, яка становить 20,0±0,5 мас.%. На основі аналізу фотографій сканувальної електронної мікроскопії поверхні синтезованого композиту можна стверджувати, що іммобілізований кополімер вкриває переважну частину поверхні силікагелю тонкою плівкою. Встановлено, що сорбційна ємність синтезованого композиту підвищується у порівнянні з вихідним силікагелем щодо іонів Cu(ІІ) 3,8 разів, щодо іонів Cd(II) – у понад 3 рази, щодо іонів Pb(ІІ) – майже у десять разів. Висновки. У результаті адсорбції попередньо синтезованого кополімеру 8-метакрилоксихінолін-5-сульфокислоти з метилметакрилатом на поверхні мезопоруватого силікагелю отримано новий полімер-неорганічний композитний матеріал. Зміни значень питомої площі поверхні, середнього діаметру та об’єму пор, отримані шляхом комп’ютерної обробки даних ізотерм низькотемпературної адсорбції-десорбції азоту різними методами, свідчать про те, що модифікація поверхні силікагелю даним кополімером не впливає на структуру його поверхні, а лише знижує її поруватість. Виявлено, що заміна нітро- та азогруп в складі адсорбованого кополімеру на сульфогрупи приводить до покращення сорбційних властивостей стосовно іонів Cd(II), але до погіршення щодо іонів Cu(II).ukадсорбціякополімеркомпозитсорбційна ємністьadsorptioncopolymercompositesorption capacityСтаття