УГЛЕРОДНЫЕ ВОЛОКНА В АДСОРБЦИОННЫХ ПРОЦЕССАХ
Аннотация
Исследованы параметры пористой структуры углеродных волокнистых сорбентов на основе полиакрилонитрильного волокна различной активации. Проанализированы волокнистые углеродные сорбенты для адсорбции водорастворимых органических соединений. Построены изотермы сорбции в координатах уравнения Ленгмюра исследуемых веществ на неактивированном и активированном углеродных волокнах, а также изотермы Брунауэра – Эммета – Теллера, которые позволяют достоверно рассчитать удельную поверхность углеродного волокнистого сорбента. Изотермы сорбции удовлетворительно описываются уравнением Фрейндлиха. Рассмотрена избирательность адсорбции с описанием изотерм адсорбции из растворов органических веществ. Отмечено, что линейная форма зависимости изотерм Дубинина-Радушкевича позволяет определить предельную величину адсорбции. Рассчитаны параметры систем «углеволокнистый сорбент-сорбат» по уравнениям Дубинина-Радушкевича и Брунауэра-Эммета-Теллера. Показано, что уравнения Дубинина-Радушкевича для анализа адсорбции в жидкой фазе позволяют описать более широкий интервал относительных концентраций, чем уравнения Ленгмюра, Френдлиха и Брунауэра – Эммета – Теллера. Показано, что для исследованных сорбентов изотермы адсорбции зависят от температуры, и характеристические кривые не являются инвариантными, что не лишает возможности применения уравнения Дубинина-Радушкевича для описания адсорбции в жидкой фазе для анализа экспериментальных данных изотерм адсорбции. Проанализированы значения сорбционной емкости извлечения органических веществ с использованием углеродного волокнистого сорбента. Показана эффективность применения в качестве сорбента органических соединений углеродного сорбента на основе полиакрилонитрильного волокна.
Для цитирования:
Меньшова И.И., Аверина Ю.М., Заболотная Е. Углеродные волокна в адсорбционных процессах. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2023. Т. 66. Вып. 3. С. 52-58. DOI: 10.6060/ivkkt.20236603.6715.
Литература
Varshavsky V.Ya. Carbon fibres. M.: Mir. 2005. 500 p. (in Russian).
Zemskova L.A., Sheveleva I.V. Modified sorption-active carbon fiber materials. Ros. Khim. Zhurn. 2004. V. 48. N 5. P. 53-57 (in Russian).
Lysenko A.A. Prospects for the development of research and production of carbon fiber sorbents. Khim. Volokna. 2007. N 2. P. 4-11 (in Russian). DOI: 10.1007/s10692-007-0023-x.
Water strategy of the Russian Federation for the period up to 2020: approved. Decree of the Government of the Russian Federation dated August 27, 2009 N 1235-r. (accessed 15.06.2022) (in Russian).
Water Code of the Russian Federation: Law of the Russian Federation N 74-FZ (as amended by Federal Law No. 209 of July 24, 2009). (accessed 15.06.2022) (in Russian).
Postnov V.N., Rodinkov O.V., Moskvin L.N., Novikov A.G., Bugaichenko A.S., Krokhina O.A. From carbon nanostructures to high-performance sorbents for chroma-tographic separation and concentration. Russ. Chem. Rev. 2016. V. 85. N 2. P. 115–138. DOI: 10.1070/RCR4551.
MICROMERITICS, USA, 4356 Communications Drive, Norcross, GA 30093, U.S.A.; http://www.micromeritics.com. (accessed 15.06.2022).
Microsoft Excel. https://www.microsoft.com/ru-ru/microsoft-365/excel.
Origin Pro. https://www.originlab.com.
Misra D.N. Adsorption on heterogeneous surface in Dubinin-Radushkevich equation. Surfase Sci. 1969. V. 18. N 2. P. 367-372. DOI: 10.1016/0039-6028(69)90179-4.
Dubinin M.M., Plavnik G.M. Carbon. Chem. Soc. (London). 1968. V. 6. N 2. P. 183-192. DOI: 10.1016/0008-6223(68)90302-3.
Gavrilova N.N., Nazarov V.V. Analysis of the porous structure based on adsorption data: textbook. Benefit. M.: RKhTU im. D.I. Mendeleev. 2015. 132 p. (in Russian).
Htet Win Aung, Sheshin E.P., Wei Zin Hlaing. Basic properties of carbon fibers based on polyacrylonitrile (PAN). Elektronika Mikroelektronika SVCh. 2019. V. 1. P. 265-267 (in Russian).
Gorina V.A., Cheblakova E.G., Peshneva V.B. Influ-ence of activation on the specific surface area and porous structure of carbon fibers based on viscose and PAN fi-bers. Vestn. MITKhT. 2013. V. 8. N 6. C. 63-67 (in Rus-sian).
Tabarov F.S., Astakhov M.V., Kalashnik A.T., Klimont A. A., Krechetov I.S., Isaeva N.V. Micro-mesoporous carbon materials prepared from the hogweed (Heracleum) stalks as electrode materials for supercapacitors. Russ. J. Electrochem. 2019. V. 55. N 4. P. 265–271. DOI: 10.1134/S1023193519020125.
Komarov V.S. Synthesis and regulation of the porous structure of adsorbents. Mn.: Bel. ed. Tov-vo "Khata". 2003. 276 p. (in Russian).
Balathanigaimani M.S., Shim W.G., Park K H., Lee J.W., Moon H. Effects of structural and surface energetic heterogeneity properties of novel corn grain-based activated carbons on dye adsorption. Microporous Mesopo-rous Mater. 2009. V. 118. P. 232 – 238. DOI: 10.1016/j.micromeso.2008.08.028.
Valinurova E.R., Shaymukhametova G.F., Kozhanova A.A., Fokina E.O. Modified carbon fiber. using them to remove metal and organic impurities from aquatic environments. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2018. V. 61. N 11. P. 103-108 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20186111.9y.
Fazylova G.F., Valinurova E.R., Khamitov E.M., Kudasheva F.Kh. Sorption of aniline derivatives on car-bon fabric. Zhurn. Fizich. Khim. 2015. V. 89. N 6. P. 1020-1024 (in Russian). DOI: 10.7868/S0044453715060096.
Fazylova G.F., Valinurova E.R., Khatmullina R.M., Kudasheva F.Kh. Sorption parameters of phenol derivatives on various carbon materials. Sorp. Khromat. Prots. 2013. N 5. P. 728-735 (in Russian).
Yagodovsky V.D. Adsorption. M.: BINOM. Laboratoriya znaniy. 2015. 216 p. (in Russian).
Zabolotnaya E., Menshova I.I. Physico-chemical method for extracting organic compounds from wastewater. Usp. Khim. Khim. Tekhnol. 2018. V. 32. N 8. Р. 6-7 (in Russian).
Zabolotnaya E., Menshova I.I. The effectiveness of the use of a new promising material for wastewater treatment based on zeolite. Nov. Mater. Perspektiv. Tekhnol. 2019. V. 5. Р. 333-335 (in Russian).
Menshova I.I., Zabolotnaya E., Chelnokov V.V., Garabadzhiu A.V. Adsorption of organic substances using ze-olites. ChemChemTech [Izv.Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim.Tekhnol.]. 2021. V. 64. N 8. P. 131-138 (in Rus-sian). DOI: 10.6060/ivkkt.20216408.6427.
Tolmachev A.M. Adsorbtion of gases, vapors and solutions. Discription and a priori calculations of adsorption equilibria. Protect. Metals Phys. Chem. Surf. 2010. V.46. N 3. P. 291-308. DOI: 10.1134/S2070205110030020.
Tolmachev A.M. Description of adsorption equilibrium. Sorbts. Khromatograf. Prots. 2009. V. 9. N 1. P. 5-32 (in Russian).
Menshova I.I., Zabolotnaya E. Carbon fiber sorbent in the treatment of water-soluble wastewater. Sovr. Probl. Ekologii. Innov. Tekhnol. 2022. V. 28. Р. 11-15 (in Russian).
