МОДИФИЦИРОВАННЫЕ УГЛЕРОДНЫЕ ВОЛОКНА. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИХ ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ МЕТАЛЛОВ И ОРГАНИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ ИЗ ВОДНЫХ СРЕД
Аннотация
Исследованы адсорбционные свойства активированного и графитированного углеродных волокон к ионам тяжелых металлов, фенолам и анилинам. Показано, что модифицированные окислением концентрированными азотной и серной кислотами углеродные волокна количественно извлекают ионы тяжелых металлов из воды. Рассчитаны коэффициенты распределения и селективности адсорбции ионов тяжелых металлов на активированном углеродном волокне и его окисленных образцах, представлены ряды селективности адсорбции. Проведена предварительная обработка углеродных волокон органическими реагентами, содержащими гетероатомы-доноры активности и селективности. Предварительное нанесение на поверхность углеродного волокна мочевины сокращает время установления адсорбционного равновесия с 1,5 – 2 ч до 40 мин, и повышает степень извлечения висмута до 64%. Модифицирование углеродного волокна тиомочевиной позволяет количественно (99%) извлекать висмут из воды за 20 мин. Степень извлечения олова модифицированным тиомочевиной волокном возрастает на 14% и достигает 53%. Молибден (VI) и ртуть (II) извлекаются активированным углеродным волокном, модифицированным 15%-ным раствором тиомочевины на 80% и 99%, соответственно. Модифицирование поверхности активированного и графитированного углеродных волокон фуллеренами С60 повышает адсорбционную способность активированного углеродного волокна к ионам кадмия до 69%, а графитированного углеродного волокна – до 64%. Из спрямленных в координатах уравнения Лэнгмюра изотерм адсорбции органических и неорганических адсорбатов рассчитаны емкости монослоя, константы сорбционного равновесия. Статические обменные емкости углеродных адсорбентов по ионам тяжелых металлов изменяются в пределах от 2,8 до 23,0 мг/г, константы адсорбционного равновесия – от 0,1·103 до 9,0·103. Показано, что адсорбция фенолов и анилинов зависит от взаимного расположения функциональных групп в молекулах адсорбатов. Константы адсорбционного равновесия пара-замещенных производных фенола и анилина несколько ниже, чем мета- и орто-производных, функциональные группы которых связаны внутримолекулярной водородной связью и не могут в полной мере принимать участие в адсорбции.
Литература
Valinurova E.R., Gimaeva A.R., Kudasheva F.Kh., Ig-davletova D.К. Sorption of ions of heavy metals from water by activated carbon adsorbents. Sorb. Khromatograf. Pro-cessy. 2011. V. 11. N 3. P. 350-356 (in Russian).
Valinurova E.R., Kudasheva F.Kh., Grigorieva A.V., Kamaltdinov I.M., Mavletov M.V., Kovaleva L.A., Akhatov I.Sh. Investigation of the process of chromium complexation with modified carbon fibers. Fizikokhim. Pov-erkh. Zashch. Mater. 2015. V. 51. N 5. P. 483-486 (in Rus-sian) DOI: 10.7868 / S0044185615050277
Varshavsky V.Ya. Carbon fibers. M.: Varshavsky. 2007. 500 p. (in Russian).
Belyaeva O.V., Golubeva N.S., Velikanova E.S., Gora N.V. Use of new carbon adsorbents for purification of water from phenol. Tekh. Tekhnol. Pishchev. Proizv. 2012. N 1. P. 1-4 (in Russian).
Krasnova T.A., Anikina A.V., Belyaeva O.V. Wastewater treatment from aniline using carbon adsorbents. Polzunov. vestn. 2011. N 4-2. P. 152-154 (in Russian).
Kotel L.Yu., Brichka A.V., Chernyavskaya Т.V. Adsorp-tion of phenol by modified multilayer carbon nanotubes. Vestn. Kharkov Natsional. Un-ta. 2011. V. 42. N 20. P. 192-199 (in Russian).
Zemskova L.A. Modified carbon fibers: sorbents, electrode materials, catalysts. Vestn. LVO RAN. 2009. N 2. P. 39-52 (in Russian).
Soldatov A.I. Study of the possibility of target formation of centers of a basic character on the carbon surface. Vestn. SU-SU. 2008. N 7. P. 105-110 (in Russian).
Tarkovskaya I.A. Oxidized coal. Kiev: Naukova Dumka. 1981. 200 p. (in Russian).
Myasoedova G.V., Savvin S.B. Chelating-forming sorbents. M.: Nauka. 1984. 171 p. (in Russian).
Zemskova L.A., Voit A.V., Sheveleva I.V., Mironova L.N. Sorption properties of chitosan-carbon fibrous materi-als. Zhurn. Fizich. Khim. 2007. V. 81. N 10. P. 1856-1859 (in Russian).
Zemskova L.A., Avramenko V.A., Chernykh V.V. Ex-traction of cadmium (II) ions with a sulfur-containing carbon sorbent. Zhurn. Prikl. Khim. 2004. V. 77. N 7. P. 1116-1119 (in Russian).
Basargin N.N., Rozovsky Yu.G., Zharova V.М. Organic reagents and chelating sorbents in the analysis of mineral ob-jects. M.: Nauka. 1980. 254 p. (in Russian).
Revina A.A., Suvorova O.V. Influence of modifying the surface of carbon materials on adsorption of metal nanoparti-cles // Actual problems of adsorption: (to the 115 th anniver-sary of Academician M.M. Dubinin): III All-Russian Con-ference with International Participation, October 17-21, 2016, Moscow-Klyazma. (in Russian).
Samonin V.V., Nikonova V.Yu., Podvayznikov M.L. Sorption properties of active carbons modified with fuller-enes in relation to cations of copper, silver and lead in aque-ous solutions. Zhurn. Fizich. Khim. 2008. V. 82. N 8. P. 1542-1546 (in Russian).
Samonin V.V., Nikonova V.Yu., Podvyaznikov M.L. The selectivity of active carbon modified with fullerenes relative to mixtures of cations of non-ferrous metals in aqueous solutions. Zhurn. Fizich. Khim. 2008. V. 82. N 8. P. 1547-1551 (in Russian).
Podvyaznikov M.L., Samonin V.V., Nikonova V.Yu. Influence of surface adsorbents surface modification on their sorption properties. Khim..Promysh. Segodnya. 2008. N 11. P. 35-41 (in Russian).
Alekseeva O.V., Bagrovskaya N.A., Noskov A.V., Kuz-netsov V.V. Structural and adsorption properties of polysty-rene modified with fullerene. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2012. V. 55. N 10. P. 108-111 (in Russian).
Bagrovskaya N.A., Alekseeva O.V. Sorption properties of cellulose modified with fullerenes. Zhid. Krist. Prakt. Ispolz. 2009. V. 28. N 2. P. 52 - 59 (in Russian).
Fazylova G.F., Valinurova E.R., Khamitov E.M., Kudasheva F.Kh. Sorption of aniline derivatives on carbon fabric. Zhurn. Fizich. Khim. 2015. V. 89. N 6. P. 1020-1024 (in Rusian). 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).
Valinurova E.R., Fazylova G.F., Khatmullina R.M., Kudasheva F.Kh. Sorption of anilines from water by car-bon materials. Vestn. Bashkir. Un-ta. 2010. V. 15. N 3. P. 604-606 (in Russian).
