Материал
Есть много оксидов марганца. Фактически, марганец может принимать больше степеней окисления, чем любой другой переходный металл. При использовании в качестве высокоэффективного химического реагента для реакций окисления в лаборатории (перманганат калия) до красителя в керамической и строительной промышленности (марганцевая умбра), применение оксидов марганца столь же разнообразно, как и количество самих соединений.
В этом обзоре обсуждаемый оксид марганца представляет собой оксид марганца (iii), Mn2O3 - также известный как сесквиоксид марганца. В отличие от многих других оксидов марганца, сесквиоксид не принимает типичную кристаллическую структуру корунда, а обладает двумя кристаллическими состояниями. ɑ-Mn2O3 (структура типа биксбиита, часто стабилизированная включениями железа(iii)) и ɣ-Mn2O3 (со структурой, аналогичной смешанному оксиду Mn3O4). Манганитовая руда содержит более 89% сесквиоксида марганца по весу – и это является основным источником оксида. Он может быть синтетически получен путем окисления MnO2 с последующим обезвоживанием полученного гидроксида марганца.
Он также существует в виде гидрата, Mn2O3. H2O, который является гораздо более реактивным
Применение для очистки воды
Очистка воды
является одним из наиболее распространенных применений оксидов металлов, в котором сесквиоксид марганца не является исключением. Опираясь на сочетание пористости и интересной окислительно-восстановительной химии, нетоксичный сесквиоксид марганца может быть высокоэффективным в рамках режима очистки воды.
Сесквиоксид марганца несет марганец, как уже упоминалось, в состоянии окисления +3. Поэтому он может быть использован для удаления ионов марганца (ii) из раствора через окислительно-восстановительный путь (1), при условии, что сесквиоксид был достаточно поддержан, например, на песке или антраците. Такая мультимодальная фильтрация может быть эффективной при удалении загрязняющих веществ широкого спектра из воды. Было показано, что при использовании наряду с оксидом железа марганцевые и железные кофильтры эффективно удаляют аммиак (и связанные с ним соединения) из воды (2). Биологические соединения также не выходят за рамки компетенции сесквиоксида - этинилэстрадиол легко иммобилизуется поддерживаемым сесквиоксидом на песке или антрацитовом фильтре (3). Этинилэстрадиол оказывает известное воздействие на эндокринную систему и содержится в противозачаточных препаратах.
Пористость также была описана как ключевой фактор, в дополнение к другим поверхностным научным явлениям, когда было показано, что оксид марганца (iii) эффективен при удалении мышьяка (iii) и мышьяка (v) из воды. Демонстрируя абсорбционные характеристики при низких и нейтральных значениях рН, оксид марганца (iii) обеспечил почти полное (более 95%) удаление, хотя мышьяк (iii) имел приоритет над (v). Пористость сесквиоксида марганца является ключом к его сильным характеристикам в этой области (4).
Применение этого было продемонстрировано в портативной системе для обеспечения питьевой водой из воды, богатой мышьяком, наряду с другими оксидами марганца (5), причем система способна удалять ионы мышьяка ниже уровней, предписанных Всемирной организацией здравоохранения. Дальнейшее исследование показало, что поглощение мышьяка марганцем и оксидом железа улучшается, когда некоторое количество мышьяка уже адсорбировано на поверхности - якобы из-за создания большего количества участков, пригодных для адсорбции видов мышьяка (6). Дальнейшие исследования подтверждают, что комбинация оксида железа и оксида марганца (iii) особенно эффективна для удаления мышьяка в широком диапазоне значений рН (7).
Хотя мышьяк или другие соединения тяжелых металлов менее токсичен, удаление красителей имеет важное значение, особенно из промышленных стоков. Опять же, основываясь на пористости и химическом составе поверхности, сесквиоксид марганца эффективно поглощает ряд красителей, таких как Congo Red, который является водорастворимым и канцерогеном (8). Удаление такого красителя имеет решающее значение. Механизм действия заключается в сорбции в мезопоры в высокопористых материалах Mn2O3 «куба». Исследователи предполагают, что адсорбционная емкость превышает 125 мг на г.
Одна из причин, по которой марганец используется при обработке и восстановлении загрязняющих веществ, заключается в том, что механизм действия перекликается с тем, что наблюдается в природе. Оксиды марганца действуют как концевые акцепторы электронов в опосредованных микроорганизмами восстановительных реакциях растворения - посредством действия оксалата и пирувата (9), с сорбцией широкого спектра материалов, модифицированных присутствующим марганцем (10). Исследования показали, что в биологических системах сорбция марганца благоприятствует при умеренно более низких значениях рН (11).
Для отправки комментария необходимо войти на сайт.