Дослідження сорбційних властивостей активованих вуглеволокнистих матеріалів (Частина II. Вплив окиснення на сорбцію металів)

Abstract

Досліджено умови модифікації поверхні активованого вуглецевого волокнистогонаноструктурного матеріалу АВВМ «Днепр»-МН окисненням розчином азотноїкислоти. Одержано окиснені зразки, що мають підвищену статичну обмінну ємність (від 4,1 до 6,95 мг-екв/г).Вивчено закономірність адсорбції іонів важких і токсичних металів вихідними таокисненими АВВМ. Встановлено, що сорбція металів неокисненими сорбентами визначається переважно пористою структурою останніх. АВВМ із сумарним об’ємом пор 0,98 см³/г поглинає на 10–30% більше іонів Cs(I), Al(III), Cu(II) i Pb(II) за зразок із сумарним об’ємом пор 0,32 см³/г.Сорбція іонів металів окисненим зразком АВВМ ефективніша порівняно з неокисненим, особливо за концентрації металів у розчині 10 мг/л, та становить 84,0%99,80% 99,0% та 100% для Cs(I), Al(III), Cu(II) i Pb(II) відповідно, що пояснюється істотним значенням окисненої поверхні у процесах іонного обміну.

Исследованы условия модификации поверхности активированного углеродного волокнистого наноструктурного материала АУВМ «Днепр»-МН окислением раствором азотной кислоты. Получены окисленные образцы, обладающие повышенной статической обменной емкостью (от 4,1 до 6,95 мг-экв/г).Изучена закономерность адсорбции ионов тяжелых и токсичных металлов исходными и окисленными АУВМ. Установлено, что сорбция металлов неокисленными сорбентами определяется преимущественно пористой структурой. АУВМ с суммарным объемом пор 0,98 см³/г поглощает на 10–30% больше ионов Cs(I), Al(III), Cu(II) и Pb(II), чем образец с суммарным объемом пор 0,32 см³ /г. Сорбция ионов металлов окисленным образцом АУВМ более эффективна по сравнению с неокисленным, особенно при концентрации металлов в растворе 10 мг/л, и составляет 84,00% 99,80% 99,0% и 100% для Cs(I), Al(III), Cu(II) и Pb(II) соответственно, что объясняется значительной ролью окисленной поверхности в процессах ионного обмена.

The conditions for modification of the surface of carbon fibrous nanostructured material — ACFM («Днепр»-МН ) by oxidation with nitric solution have been investigated. The oxidized carbons with increased cation-exchanging capacity (in the range 4.1–6.95 mg.eq./g) were formed. The regularities of adsorption of heavy and toxic metals by the initial and oxidized ACFM have been studied. The adsorption of metals by non-oxidized sorbents was established to depend on the sorbent pore structure: ACFM with a summary pore volume of 0.98 cm3/g adsorbs Cs(I), Al(III), Cu(II) and Pb(II) ions by 10–30% more than the sample with a summary pore volume of 0.32 cm³/g. Adsorption by the oxidized ACFM was shown to be more active compared to that on the non-oxidized sample, especially at an initial metal concentration of 10 mg/l, and to equal 84.0%, 99.8%, 99.0% and 100.0% for Cs(I), Al(III), Cu(II) and Pb(II) ions respectively. This fact can be related to the important role of an oxidized surface in the processes of ion-exchange