Перспективы применения углеродных адсорбентов для комплексной очистки водных сред
Досліджена адсорбція катіонів свинцю та міді, а також їх суміші на поверхні модифікованого и немодифікованого вуглецю протягом різного часу. Визначена максимальна адсорбційна ємність вуглецю по відношенню до кожного з катіонів. Відсутність конкуренції між катіонами в процесі адсорбції із суміші пояс...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Актуальні проблеми транспортної медицини |
|---|---|
| Datum: | 2009 |
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Фізико-хімічний інститут ім. О.В. Богатського НАН України
2009
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/23041 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Перспективы применения углеродных адсорбентов для комплексной очистки водных сред / А.М. Заславский, А.Д. Кустовская, О.П. Кабулей // Актуальні проблеми транспортної медицини. — 2009. — № 1 (15). — С. 102-105. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-23041 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Заславский, А.М. Кустовская, А.Д. Кабулей, О.П. 2011-07-02T16:02:39Z 2011-07-02T16:02:39Z 2009 Перспективы применения углеродных адсорбентов для комплексной очистки водных сред / А.М. Заславский, А.Д. Кустовская, О.П. Кабулей // Актуальні проблеми транспортної медицини. — 2009. — № 1 (15). — С. 102-105. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 1818-9385 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/23041 66.081.2(045) Досліджена адсорбція катіонів свинцю та міді, а також їх суміші на поверхні модифікованого и немодифікованого вуглецю протягом різного часу. Визначена максимальна адсорбційна ємність вуглецю по відношенню до кожного з катіонів. Відсутність конкуренції між катіонами в процесі адсорбції із суміші пояснено з позиції відмінностей типів їх взаємодії с поверхнею вуглецю. Показана висока ефективність та перспективність використання вуглецю для знешкодження катіонів важких металів у водному середовищі. Adsorption of Pb and Cu cations and their mixture on the surface of modified and non modified coal trough different time intervals have been studied. The maximum adsorption capacity of coal relative to each cations have been determined. Absence of concurrence between cations of Pb and Cu during adsorption from mixture is explained by difference of types of their interaction with coal surface. The high effectiveness and perspectivities of application of coal for neutralization of heavy metal cations in aqueous solution was shown. ru Фізико-хімічний інститут ім. О.В. Богатського НАН України Актуальні проблеми транспортної медицини Проблемы водоподготовки Перспективы применения углеродных адсорбентов для комплексной очистки водных сред Перспективи використання вуглеродних адсорбентів для комплексної очистки водних середовищ Prospects of application of carbon adsorbents for complex water treatment Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Перспективы применения углеродных адсорбентов для комплексной очистки водных сред |
| spellingShingle |
Перспективы применения углеродных адсорбентов для комплексной очистки водных сред Заславский, А.М. Кустовская, А.Д. Кабулей, О.П. Проблемы водоподготовки |
| title_short |
Перспективы применения углеродных адсорбентов для комплексной очистки водных сред |
| title_full |
Перспективы применения углеродных адсорбентов для комплексной очистки водных сред |
| title_fullStr |
Перспективы применения углеродных адсорбентов для комплексной очистки водных сред |
| title_full_unstemmed |
Перспективы применения углеродных адсорбентов для комплексной очистки водных сред |
| title_sort |
перспективы применения углеродных адсорбентов для комплексной очистки водных сред |
| author |
Заславский, А.М. Кустовская, А.Д. Кабулей, О.П. |
| author_facet |
Заславский, А.М. Кустовская, А.Д. Кабулей, О.П. |
| topic |
Проблемы водоподготовки |
| topic_facet |
Проблемы водоподготовки |
| publishDate |
2009 |
| language |
Russian |
| container_title |
Актуальні проблеми транспортної медицини |
| publisher |
Фізико-хімічний інститут ім. О.В. Богатського НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Перспективи використання вуглеродних адсорбентів для комплексної очистки водних середовищ Prospects of application of carbon adsorbents for complex water treatment |
| description |
Досліджена адсорбція катіонів свинцю та міді, а також їх суміші на поверхні модифікованого и немодифікованого вуглецю протягом різного часу. Визначена максимальна адсорбційна ємність вуглецю по відношенню до кожного з катіонів. Відсутність конкуренції між катіонами в процесі адсорбції із суміші пояснено з позиції відмінностей типів їх взаємодії с поверхнею вуглецю. Показана висока ефективність та перспективність використання вуглецю для знешкодження катіонів важких металів у водному середовищі.
Adsorption of Pb and Cu cations and their mixture on the surface of modified and non modified coal trough different time intervals have been studied. The maximum adsorption capacity of coal relative to each cations have been determined. Absence of concurrence between cations of Pb and Cu during adsorption from mixture is explained by difference of types of their interaction with coal surface. The high effectiveness and perspectivities of application of coal for neutralization of heavy metal cations in aqueous solution was shown.
|
| issn |
1818-9385 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/23041 |
| citation_txt |
Перспективы применения углеродных адсорбентов для комплексной очистки водных сред / А.М. Заславский, А.Д. Кустовская, О.П. Кабулей // Актуальні проблеми транспортної медицини. — 2009. — № 1 (15). — С. 102-105. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT zaslavskiiam perspektivyprimeneniâuglerodnyhadsorbentovdlâkompleksnoiočistkivodnyhsred AT kustovskaâad perspektivyprimeneniâuglerodnyhadsorbentovdlâkompleksnoiočistkivodnyhsred AT kabuleiop perspektivyprimeneniâuglerodnyhadsorbentovdlâkompleksnoiočistkivodnyhsred AT zaslavskiiam perspektivivikoristannâvuglerodnihadsorbentívdlâkompleksnoíočistkivodnihseredoviŝ AT kustovskaâad perspektivivikoristannâvuglerodnihadsorbentívdlâkompleksnoíočistkivodnihseredoviŝ AT kabuleiop perspektivivikoristannâvuglerodnihadsorbentívdlâkompleksnoíočistkivodnihseredoviŝ AT zaslavskiiam prospectsofapplicationofcarbonadsorbentsforcomplexwatertreatment AT kustovskaâad prospectsofapplicationofcarbonadsorbentsforcomplexwatertreatment AT kabuleiop prospectsofapplicationofcarbonadsorbentsforcomplexwatertreatment |
| first_indexed |
2025-11-24T16:27:51Z |
| last_indexed |
2025-11-24T16:27:51Z |
| _version_ |
1850484366437777408 |
| fulltext |
АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ТРАНСПОРТНОЙ МЕДИЦИНЫ № 1 (15), 2009 г.
102102102102102
ACTUAL PROBLEMS OF TRANSPORT MEDICINE #1 (15), 2009
In this situation it is necessary to
provide principal changes of the water
supply systems, the population transfer to
the underground water supply, wide
introduction of distillers, local systems of
water purification and potable water
Впервые поступила в редакцию 14.07.2008 г.
Рекомендована к печати на заседании ученого
совета НИИ медицины транспорта
(протокол № 1 от 20.01.2009 г.).
conditioning directly at the water/
consumers, and also wide use of traditional
sources of water supply / springs and wells
is necessary.
Введение
В системе мероприятий, обеспечи/
вающих экологическую безопасность
жизнедеятельности человека, очистка
водных сред занимает важнейшее мес/
то. В последнее время спектр загрязни/
телей воды существенным образом рас/
ширился. Это связано с активным разви/
тием промышленности, увеличением
объемов стоков крупных городов, приме/
нением удобрений и пестицидов в сель/
ском хозяйстве, расширением ассорти/
мента продукции бытовой химии, мута/
циями патогенных микроорганизмов.
Химическая природа загрязнителей
чрезвычайно разнообразна, поэтому
весьма затруднительно подобрать уни/
версальный способ борьбы с ними.
В арсенале методов, использую/
щихся для комплексной очистки водных
сред, одно из лидирующих мест занима/
ет процесс адсорбции [1].
Использование природных или син/
тетических адсорбентов позволяет им/
мобилизировать большинство из извес/
тных типов загрязнителей. Природные
адсорбенты широко доступны, дешевы и
обладают высокой сорбционной емкос/
тью по отношению к веществам различ/
ной природы. Процесс адсорбции осуще/
ствляется на поверхности адсорбента
под действием ван дер ваальсовских сил
в порах с размерами, соответствующих
размерам адсорбирующихся молекул,
УДК 66.081.2(045)
ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ УГЛЕРОДНЫХ АДСОРБЕНТОВ
ДЛЯ КОМПЛЕКСНОЙ ОЧИСТКИ ВОДНЫХ СРЕД
Заславский А.М., Кустовская А.Д., Кабулей О.П.
Национальный авиационный университет, Киев
или за счет сил химического взаимодей/
ствия с поверхностными функциональны/
ми группами, а также в результате реак/
ций ионного обмена.
Адсорбционные характеристики
синтетических углей зависят от сырья, из
которого они производятся, и режимов
получения. Эти параметры определяют
удельный объем поверхности и пористую
структуру адсорбентов [2,3]. Традицион/
ное применение углей состоит в адсорб/
ции патогенных микроорганизмов и орга/
нических молекул. Для повышения ад/
сорбционной емкости и расширения
спектра иммобилизируемых ими ве/
ществ поверхность углей модифицируют.
Чаще всего это достигается путем ее
частичного окисления, которое ведет к
созданию слабо и сильно кислых повер/
хностных функциональных групп [4]. Со/
здание функиональных групп на поверх/
ности делает угли еще более универсаль/
ными адсорбентами, поскольку они мо/
гут связывать загрязнители путем обра/
зования с ними устойчивых химических
связей, а также оказывать дезинфициру/
ющее действие на воду за счет выделе/
ния в среду различных ионов.
При получении из скорлупы кокосо/
вого ореха углей специального назначе/
ния в них образуется большое количество
супермикропор размерами 0,5/1,5 нм.
Диаметры пор соизмеримы с размерами
ионов и поэтому есть основания предпо/
ложить, что угли специального назначе/
ACTUAL PROBLEMS OF TRANSPORT MEDICINE #1 (15), 2009
АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ТРАНСПОРТНОЙ МЕДИЦИНЫ № 1 (15), 2009 г.
103103103103103
ния могут быть использованы для очист/
ки водных сред не только от органичес/
ких и биологических загрязнителей, но и
от катионов тяжелых металлов.
Целью настоящей работы было
изучение возможности адсорбции на угле
специального назначения катионов тяже/
лых металлов и установление влияния на
этот процесс модифицирования поверх/
ности, определение адсорбционной ем/
кости углей по отношению к различным
катионам и подбор оптимальных режи/
мов адсорбции.
Объектом исследования высту/
пал активированный уголь специального
назначения, полученный из скорлупы ко/
косовых орехов.
Для определения влияния модифи/
цирования поверхности на адсорбцион/
ную емкость углей, они подверглись час/
тичному окислению. Окисление проводи/
лось путем нагревания угля на водяной
бане в растворе 25% азотной кислоты в
течение 4 часов. Остатки азотной кисло/
ты нейтрализовались 1% раствором
NaOH, а затем промывались водой до
нейтральной реакции. В дальнейшем
уголь заливался на 10 часов 1 нормаль/
ным раствором соляной кислоты в соот/
ношении 1:11, а затем повторно промы/
вался горячей водой.
Количество образовавшихся на по/
верхности угля в результате его окисле/
ния слабо и сильно кислых функциональ/
ных групп определяли путем селективно/
го титрования соляной кислотой образ/
цов угля, предварительно нейтрализо/
ванных NaOH, Na
2
CO
3
и NaHCO
3
.
Начальную и равновесную концент/
рацию катионов меди и свинца опреде/
ляли путем титрования растворов нитра/
тов этих металлов 0,05 нормальным ра/
створом трилона Б в присутствии инди/
каторов. При определении катионов Pb2+
/ ксиленолового оранжевого при рН = 5,
при определении Cu2+ / мурексида в бу/
ферном растворе NH
4
OH, NH
4
Cl.
Процесс адсорбции проводили в
статических условиях, заливая 0,05 г угля
50 мл раствора нитрата свинца или меди,
а также их смесью. После завершения
процесса адсорбции уголь отделяли от
раствора фильтрованием.
При определении содержания кати/
онов меди и свинца в смеси применяли
атомно/адсорбционный спектрофото/
метр С/115 М.
Адсорбционную емкость угля (а, мг/
экв/г) определяли, используя формулу:
1000
)( 0
×
×−
=
m
VCC
a p
, где:
С
0
– начальная концентрация кати/
она , мг/экв/л;
С
р
– равновесная концентрация ка/
тиона, мг/экв/л;
V – объем раствора, мл;
m – масса образца сорбента, г.
Для построения изотерм адсорбции
использовали исходные растворы
Pb(NO
3
)
2
и Cu(NO
3
)
2
c исходными концен/
трациями 10, 30, 50, 70 мг/экв/л для каж/
дого из катионов. Время контакта раство/
ров с углем составляло 72 часа. После
определения равновесных концентраций
растворов по методике, указанной выше,
были построены изотермы адсорбции,
представленные на рисунке 1.
Определение максимальной адсор/
бционной емкости угля было проведено
путем линеаризации изотерм адсорбции
в ленгмюровских координатах. Было ус/
тановлено, что максимальная адсорбци/
онная емкость немодифицированного
угля по отношению к катионам Cu2+ со/
ставляет 1,6 мг/экв/л, а по отношению к
катионам Pb2+ – 4,4 мг/экв/л, а модифи/
цированного – 1,8 мг/екв/г и 5,4 мг/екв/
г, соответственно.
Из полученных данных следует, что
адсорбция катионов свинца протекает
втрое эффективнее, чем адсорбция кати/
онов меди. Кроме того, обращает на себя
внимание тот факт, что модифицирова/
ние поверхности угля, вопреки ожидани/
ям, лишь очень несущественным обра/
зом увеличивает его адсорбционную
АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ТРАНСПОРТНОЙ МЕДИЦИНЫ № 1 (15), 2009 г.
104104104104104
ACTUAL PROBLEMS OF TRANSPORT MEDICINE #1 (15), 2009
емкость по отношению к каждому из рас/
сматриваемых катионов.
Изучение кинетики совместной ад/
сорбции свинца и меди было проведено
из раствора, содержащего одинаковое
(по 70 мг/экв/л) количество их катионов.
Изменение величины совместной адсор/
бции катионов в зависимости от време/
ни контакта угля с раствором приведено
на рисунке 2.
Максимальное
извлечение катио/
нов из раствора на/
блюдается после 24
часового контакта.
Дальнейшее увели/
чение времени кон/
такта угля с раство/
ром не приводит к
повышению эффек/
тивности процесса
адсорбции. В про/
цессе адсорбции не
наблюдается конку/
ренции ионов каж/
дого вида. Модифи/
кация поверхности
угля очень несуще/
ственно увеличива/
ет его адсорбцион/
ные характеристики.
Результаты проведенного исследо/
вания свидетельствуют о перспективно/
сти использования полученного из скор/
лупы кокосового ореха угля специально/
го назначения для обезвреживания кати/
онов тяжелых металлов в водных средах.
Адсорбция катионов из смеси осуществ/
ляется за 24 часа и
при этом конкурен/
ции между ионами
не наблюдается.
Максимальная ад/
сорбционная ем/
кость угля по отно/
шению к каждому из
катионов в смеси
остается практичес/
ки такой же как и
при адсорбции каж/
дого из катионов в
отдельности. Моди/
фикация поверхнос/
ти угля путем ее ча/
стичного окисления
не существенно
улучшает его адсор/
бционные характе/
ристики по отноше/
0
1
2
3
4
5
6
0 10 20 30 40 50 60 70
Ср, мг-экв/л
а, мг-экв/г
1
2
3
4
Рис. 1. Изотермы адсорбции при температуре 20 ?С при 72 часовой выдержке:
1 – нитрата свинца на поверхности немодифицированного угля, рН=4;
2 – нитрата свинца на поверхности модифицированного угля, рН=4;
3 – нитрата меди на поверхности немодифицированного угля, рН=4;
4 – нитрата меди на поверхности модифицированного угля, рН=4.
0
1
2
3
4
5
6
0 10 20 30 40 50 60 70 80
t, час
а, мг-экв/г
1
2
Рис. 2. Кинетическая кривая совместной адсорбции катионов свинца и
меди из смеси их нитратов с одинаковым содержанием катионов в
растворе.
1 – на немодифицированном угле;
2 – на модифицированном угле.
ACTUAL PROBLEMS OF TRANSPORT MEDICINE #1 (15), 2009
АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ТРАНСПОРТНОЙ МЕДИЦИНЫ № 1 (15), 2009 г.
105105105105105
нию к катионам меди и свинца.
Можно предположить, что адсорб/
ция ионов свинца и меди протекает дву/
мя независимыми путями. Большие по
размеру катионы свинца (0,126 нм) им/
мобилизируются в порах угля с соответ/
ствующими размерами. При этом пор с
такими размерами на поверхности угля
втрое больше, чем пор с диаметрами
0,080 нм, способных удерживать мень/
шие по величине катионы меди. Выводы.
Уголь специального назначения остается
одним из самых эффективных комплекс/
ных адсорбентов. Он может удалять из
водных сред не только органические и
бактериальные загрязнители, но и кати/
оны тяжелых металлов. При этом нали/
чие в растворе катионов другого типа не
ухудшает эффективности адсорбции. 24
часового контакта угля с раствором дос/
таточно для достижения граничных зна/
чений адсорбции по каждому из катио/
нов, на их величины модификация повер/
хности угля путем ее частичного окисле/
ния влияет очень несущественным обра/
зом.
Литература
1. Когановский А.М. Адсорбция и ион/
ный обмен в процессах водоподго/
товки и очистки сточных вод. – К.: На/
укова думка, 1983. – 240 с.
2. Мухин В.М., Тарасов А.В., Клушин
В.М. Активные угли. – М.: Металлур/
гия, 2000. – 352 с.
3. Бутырин Г.М. Высокопористые угле/
родные материалы. – М.: Химия,
1986. – 192 с.
4. Тарковская И.А. Окисленный уголь. –
К.: Наук. Думка, 1981. – 200 с.
Резюме
ПЕРСПЕКТИВИ ВИКОРИСТАННЯ
ВУГЛЕРОДНИХ АДСОРБЕНТІВ ДЛЯ
КОМПЛЕКСНОЇ ОЧИСТКИ ВОДНИХ
СЕРЕД
Заславський А.М., Кустовська А.Д.,
Кабулей О.П.
Досліджена адсорбція катіонів свин/
цю та міді, а також їх суміші на поверхні
модифікованого и немодифікованого вуг/
лецю протягом різного часу. Визначена
максимальна адсорбційна ємність вугле/
цю по відношенню до кожного з катіонів.
відсутність конкуренції між катіонами в
процесі адсорбції із суміші пояснено з
позиції відмінностей типів їх взаємодії с
поверхнею вуглецю. показана висока
ефективність та перспективність викори/
стання вуглецю для знешкодження каті/
онів важких металів у водному середо/
вищі.
Summary
PROSPECTS OF APPLICATION OF
CARBON ADSORBENTS FOR COMPLEX
WATER TREATMENT
Zaslavskiy A.M., Kustovskaya A.D.,
Kabuley O.P.
Adsorption of Pb and Cu cations and
their mixture on the surface of modified and
non/modified coal trough different time
intervals have been studied. The maximum
adsorption capacity of coal relative to each
cations have been determined. Absence of
concurrence between cations of Pb and Cu
during adsorption from mixture is explained
by difference of types of their interaction
with coal surface. The high effectiveness
and perspectivities of application of coal for
neutralization of heavy metal cations in
aqueous solution was shown.
Впервые поступила в редакцию 27.08.2008 г.
Рекомендована к печати на заседании ученого
совета НИИ медицины транспорта
(протокол № 1 от 20.01.2009 г.).
|