АДСОРБЦІЙНІ ВЛАСТИВОСТІ НАНОПОРИСТИХ ВУГЛЕЦЕВИХ МАТЕРІАЛІВ, ОТРИМАНИХ ЛУЖНОЮ АКТИВАЦІЄЮ З ТЕПЛОВИМ УДАРОМ

Автор(и)

  • В. О. САБЄРОВА Інститут фізико-органічної хімії і вуглехімії ім. Л.М.Литвиненка НАН України
  • Ю. В. ТАМАРКІНА Інститут фізико-органічної хімії і вуглехімії ім. Л.М.Литвиненка НАН України
  • А. В. РЕДЬКО Інститут фізико-органічної хімії і вуглехімії ім. Л.М.Литвиненка НАН України
  • В. О. КУЧЕРЕНКО Інститут фізико-органічної хімії і вуглехімії ім. Л.М.Литвиненка НАН України

DOI:

https://doi.org/10.30857/2786-5371.2024.4.11

Ключові слова:

нанопористі вуглецеві матеріали, адсорбція, фенольні сполуки, метиленовий блакитний, катіони свинцю

Анотація

Мета. Дослідження адсорбційної активності нанопористих вуглецевих матеріалів (НВМ), отриманих лужною активацією з тепловим ударом.

Методика. Характеристики пористості НВМ розраховано за ізотермами низькотемпературної (77 K) адсорбції – десорбції азоту (метод 2D-NLDFT-НS). Адсорбційні вимірювання виконано при 25°С та постійному вмісті НВМ (1 г/л) у водних розчинах. Дані з кінетики адсорбції розраховано моделями І-го і ІІ-го другого порядку та внутрішньочасткової дифузії. Ізотерми адсорбції апроксимовано моделями Ленгмюра та Фрейндліха.

Результати. Досліджено кінетику адсорбції фенолу (Ф), 4-хлорфенолу(ХФ), барвника метиленового блакитного(МБ) та катіонів свинцю зразками НВМ, які утворюються з бурого вугілля (НВМ(Б)) та довгополуменевого вугілля (НВМ(Д)) у новому процесі – лужній активації з тепловим ударом. Кінетичні дані отримано при однаковій початковій концентрації адсорбатів 5,0 ммоль/л. Встановлено, що адсорбційна рівновага досягається за 2-4 години залежно від адсорбату. Кінетика адсорбції підпорядковується рівнянню II-го порядку, а розраховані з нього максимальні адсорбційні ємності збільшуються в ряду Pb(II) < МБ < Ф < ХФ і знаходяться в межах 0,736–3,350 ммоль/г для НВМ(Б) та 1,097–4,359 ммоль/г для НВМ(Д). Швидкість адсорбції лімітується взаємодією молекул з поверхневими адсорбційними центрами, є найбільшою при адсорбції ХФ (≥1,672 ммоль/г·хв) та найменшою – при адсорбції МБ (≤0,075 ммоль/г·хв). За першу хвилину поглинається близько половини від максимальної адсорбованої кількості ХФ. Введення теплового удару формує НВМ із більш розвиненою пористою структурою без використання додаткових кількостей активанта (КОН). Застосування отриманих НВМ є найефективнішим в процесах адсорбційного очищення водних середовищ від фенольних сполук.

Наукова новизна. Вперше досліджено адсорбцію фенолу, 4-хлорфенолу, барвника метиле­нового блакитного та катіонів свинцю з водних розчинів (25°С) зразками НВМ, які утворюються з бурого та довгополуменевого вугілля у новому процесі – лужній активації з тепловим ударом.

Практична значимість. Результати дослідження сорбції дозволяють визначити напрями практичного використання НВМ як адсорбентів екотоксикантів різної природи.

Біографії авторів

  • автор В. О. САБЄРОВА, афіліація Інститут фізико-органічної хімії і вуглехімії ім. Л.М.Литвиненка НАН України

    PhD, Junior Researcher, Department of Coal Chemistry

    https://orcid.org/0000-0002-3780-1405

    Scopus Author ID: 57195471876

    Researcher ID: AAF-1472-2020

  • автор Ю. В. ТАМАРКІНА, афіліація Інститут фізико-органічної хімії і вуглехімії ім. Л.М.Литвиненка НАН України

    PhD, Seniour Researcher, Department of Investigation of Nucleophilic Reactions

    http://orcid.org/0000-0002-8747-4481

    Scopus Author ID: 6507643028

    Researcher ID: AAF-1498-2020

  • автор А. В. РЕДЬКО, афіліація Інститут фізико-органічної хімії і вуглехімії ім. Л.М.Литвиненка НАН України

    Leading engineer, Department of Coal Chemistry

    http://orcid.org/0000-0001-9768-4020

    Scopus Author ID: 58503199300

    Researcher ID: AEC-1721-2022

  • автор В. О. КУЧЕРЕНКО, афіліація Інститут фізико-органічної хімії і вуглехімії ім. Л.М.Литвиненка НАН України
    Head of the Department of Coal Chemistry, PhD Hab, Leading Researcher, Department of Coal Chemistry

    http://orcid.org/0000-0001-7234-947X

    Scopus Author ID: 7005252259 

    Researcher ID: AAE-1193-2020

Завантаження

Опубліковано

2024-10-11

Номер

Розділ

ХІМІЧНІ ТА БІОФАРМАЦЕВТИЧНІ ТЕХНОЛОГІЇ

Як цитувати