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

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 т...

Full description

Saved in:

Bibliographic Details
Date:	2009
Main Authors:	Щербицька, О.В., Клевцов, В.М., Кліпов, В.Д., Кононко, І.В., Проценко, Л.С., Сергєєв, В.П.
Format:	Article
Language:	Ukrainian
Published:	Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України 2009
Series:	Наноструктурное материаловедение
Subjects:	Фуллерены, нанотрубки и одномерные нанообъекты
Online Access:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/62640
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:	Дослідження сорбційних властивостей активованих вуглеволокнистих матеріалів (Частина II. Вплив окиснення на сорбцію металів) / О.В. Щербицька, В.М. Клевцов, В.Д. Кліпов, І.В. Кононко, Л.С. Проценко, В.П. Сергєєв // Наноструктурное материаловедение. — 2009. — № 2. — С. 75-82. — Бібліогр.: 13 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-62640
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-626402025-02-09T11:13:17Z Дослідження сорбційних властивостей активованих вуглеволокнистих матеріалів (Частина II. Вплив окиснення на сорбцію металів) Щербицька, О.В. Клевцов, В.М. Кліпов, В.Д. Кононко, І.В. Проценко, Л.С. Сергєєв, В.П. Фуллерены, нанотрубки и одномерные нанообъекты 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 2009 Article Дослідження сорбційних властивостей активованих вуглеволокнистих матеріалів (Частина II. Вплив окиснення на сорбцію металів) / О.В. Щербицька, В.М. Клевцов, В.Д. Кліпов, І.В. Кононко, Л.С. Проценко, В.П. Сергєєв // Наноструктурное материаловедение. — 2009. — № 2. — С. 75-82. — Бібліогр.: 13 назв. — укр. 1996-9988 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/62640 661.183:677.4+663.631.8 uk Наноструктурное материаловедение application/pdf Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
topic	Фуллерены, нанотрубки и одномерные нанообъекты Фуллерены, нанотрубки и одномерные нанообъекты
spellingShingle	Фуллерены, нанотрубки и одномерные нанообъекты Фуллерены, нанотрубки и одномерные нанообъекты Щербицька, О.В. Клевцов, В.М. Кліпов, В.Д. Кононко, І.В. Проценко, Л.С. Сергєєв, В.П. Дослідження сорбційних властивостей активованих вуглеволокнистих матеріалів (Частина II. Вплив окиснення на сорбцію металів) Наноструктурное материаловедение
description	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.
format	Article
author	Щербицька, О.В. Клевцов, В.М. Кліпов, В.Д. Кононко, І.В. Проценко, Л.С. Сергєєв, В.П.
author_facet	Щербицька, О.В. Клевцов, В.М. Кліпов, В.Д. Кононко, І.В. Проценко, Л.С. Сергєєв, В.П.
author_sort	Щербицька, О.В.
title	Дослідження сорбційних властивостей активованих вуглеволокнистих матеріалів (Частина II. Вплив окиснення на сорбцію металів)
title_short	Дослідження сорбційних властивостей активованих вуглеволокнистих матеріалів (Частина II. Вплив окиснення на сорбцію металів)
title_full	Дослідження сорбційних властивостей активованих вуглеволокнистих матеріалів (Частина II. Вплив окиснення на сорбцію металів)
title_fullStr	Дослідження сорбційних властивостей активованих вуглеволокнистих матеріалів (Частина II. Вплив окиснення на сорбцію металів)
title_full_unstemmed	Дослідження сорбційних властивостей активованих вуглеволокнистих матеріалів (Частина II. Вплив окиснення на сорбцію металів)
title_sort	дослідження сорбційних властивостей активованих вуглеволокнистих матеріалів (частина ii. вплив окиснення на сорбцію металів)
publisher	Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України
publishDate	2009
topic_facet	Фуллерены, нанотрубки и одномерные нанообъекты
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/62640
citation_txt	Дослідження сорбційних властивостей активованих вуглеволокнистих матеріалів (Частина II. Вплив окиснення на сорбцію металів) / О.В. Щербицька, В.М. Клевцов, В.Д. Кліпов, І.В. Кононко, Л.С. Проценко, В.П. Сергєєв // Наноструктурное материаловедение. — 2009. — № 2. — С. 75-82. — Бібліогр.: 13 назв. — укр.
series	Наноструктурное материаловедение
work_keys_str_mv	AT ŝerbicʹkaov doslídžennâsorbcíjnihvlastivostejaktivovanihvuglevoloknistihmateríalívčastinaiivplivokisnennânasorbcíûmetalív AT klevcovvm doslídžennâsorbcíjnihvlastivostejaktivovanihvuglevoloknistihmateríalívčastinaiivplivokisnennânasorbcíûmetalív AT klípovvd doslídžennâsorbcíjnihvlastivostejaktivovanihvuglevoloknistihmateríalívčastinaiivplivokisnennânasorbcíûmetalív AT kononkoív doslídžennâsorbcíjnihvlastivostejaktivovanihvuglevoloknistihmateríalívčastinaiivplivokisnennânasorbcíûmetalív AT procenkols doslídžennâsorbcíjnihvlastivostejaktivovanihvuglevoloknistihmateríalívčastinaiivplivokisnennânasorbcíûmetalív AT sergêêvvp doslídžennâsorbcíjnihvlastivostejaktivovanihvuglevoloknistihmateríalívčastinaiivplivokisnennânasorbcíûmetalív
first_indexed	2025-11-25T21:06:21Z
last_indexed	2025-11-25T21:06:21Z
_version_	1849797938258116608
fulltext	Íàíîñòðóêòóðíîå ìàòåðèàëîâåäåíèå, 2009, ¹ 2 75 М АТ ЕР И АЛ О ВЕ Д ЕН И ЕÎ.Â. Ùåðáèöüêà, Â.Ì. Êëåâöîâ, Â.Ä. Êë³ïîâ, ².Â. Êîíîíêî, Ë.Ñ. Ïðîöåíêî, Â.Ï. Ñåðãººâ ²íñòèòóò ïðîáëåì ìàòåð³àëîçíàâñòâà ³ì. ².Ì. Ôðàíöåâè÷à ÍÀÍ Óêðà¿íè ì. Êè¿â, âóë. Êðæèæàíîâñüêîãî, 3, Óêðà¿íà, 03680 ÄÎÑË²ÄÆÅÍÍß ÑÎÐÁÖ²ÉÍÈÕ ÂËÀÑÒÈÂÎÑÒÅÉ ÀÊÒÈÂÎÂÀÍÈÕ ÂÓÃËÅÂÎËÎÊÍÈÑÒÈÕ ÌÀÒÅÐ²ÀË²Â ×ÀÑÒÈÍÀ II. ÂÏËÈÂ ÎÊÈÑÍÅÍÍß ÍÀ ÑÎÐÁÖ²Þ ÌÅÒÀË²Â Êëþ÷îâ³ ñëîâà: âóãëåöåâèé âîëîê- íèñòèé íàíîñòðóêòóðíèé ìàòå- ð³àë, ñîðáö³ÿ, ìîäèô³êàö³ÿ, îêèñ- íåííÿ, âàæê³ é òîêñè÷í³ ìåòàëè ÓÄÊ 661.183:677.4+663.631.8 Î.Â. ÙÅÐÁÈÖÜÊÀ, Â.Ì. ÊËÅÂÖÎÂ, Â.Ä. ÊË²ÏÎÂ, ².Â. ÊÎÍÎÍÊÎ, Ë.Ñ. ÏÐÎÖÅÍÊÎ, Â.Ï. ÑÅÐÃªªÂ, 2009 © Äîñë³äæåíî óìîâè ìîäèô³êàö³¿ ïîâåðõí³ àêòèâîâàíîãî âóãëåöåâîãî âîëîêíèñòîãî íàíîñòðóêòóðíîãî ìàòåð³àëó ÀÂÂÌ «Äíåïð»-ÌÍ îêèñíåííÿì ðîç÷èíîì àçîòíî¿ êèñëîòè. Îäåðæàíî îêèñíåí³ çðàçêè, ùî ìàþòü ï³äâèùåíó ñòàòè÷íó îáì³ííó ºìí³ñòü (â³ä 4,1 äî 6,95 ìã-åêâ/ã). Âèâ÷åíî çàêîíîì³ðí³ñòü àäñîðáö³¿ ³îí³â âàæêèõ ³ òîêñè÷íèõ ìåòàë³â âèõ³äíèìè òà îêèñíåíèìè ÀÂÂÌ. Âñòàíîâëåíî, ùî ñîðáö³ÿ ìåòàë³â íåîêèñíåíèìè ñîðáåíòàìè âèçíà÷àºòüñÿ ïåðå- âàæíî ïîðèñòîþ ñòðóêòóðîþ îñòàíí³õ. ÀÂÂÌ ³ç ñóìàðíèì îá’ºìîì ïîð 0,98 ñì3/ã ïîãëèíàº íà 10–30% á³ëüøå ³îí³â Cs(I), Al(III), Cu(II) i Pb(II) çà çðàçîê ³ç ñóìàðíèì îá’ºìîì ïîð 0,32 ñì3/ã. Ñîðáö³ÿ ³îí³â ìåòàë³â îêèñíåíèì çðàçêîì ÀÂÂÌ åôåêòèâí³øà ïîð³âíÿíî ç íåîêèñ- íåíèì, îñîáëèâî çà êîíöåíòðàö³¿ ìåòàë³â ó ðîç÷èí³ 10 ìã/ë, òà ñòàíîâèòü 84,0%; 99,8%; 99,0% òà 100% äëÿ Cs(I), Al(III), Cu(II) i Pb(II) â³äïîâ³äíî, ùî ïîÿñíþºòüñÿ ³ñòîòíèì çíà÷åííÿì îêèñíåíî¿ ïîâåðõí³ ó ïðîöåñàõ ³îííîãî îáì³íó. Ó ïîïåðåäíüîìó ïîâ³äîìëåíí³ [1] àâòîðè ïîäàëè ðåçóëüòàòè äîñ- ë³äæåíü ñîðáö³¿ îðãàí³÷íèõ ðå÷îâèí àêòèâîâàíèì âóãëåöåâèì âîëîê- íèñòèì ìàòåð³àëîì — ÀÂÂÌ «Äíåïð»-ÌÍ, ðîçðîáëåíèì â ²íñòè- òóò³ ïðîáëåì ìàòåð³àëîçíàâñòâà ÍÀÍ Óêðà¿íè. Ìàòåð³àë çà éîãî ñîðáö³éíèìè, ô³çèêî-õ³ì³÷íèìè òà òåõíîëîã³÷íèìè âëàñòèâîñòÿìè ìîæå áóòè â³äíåñåíî äî íàíîñòðóêòóðíèõ ñèñòåì. Ñïîñ³á òà óìîâè àêòèâóâàííÿ ñóòòºâî âïëèâàþòü íà ðîçâèòîê ïîðèñòî¿ ñòðóêòóðè ÀÂÂÌ, ùî äàº çìîãó ðåãóëþâàòè éîãî ñîðáö³éí³ õàðàêòåðèñòèêè. Ó äðóã³é ÷àñòèí³ íàâåäåíî ðåçóëüòàòè âèâ÷åííÿ ñîðáö³éíî¿ àêòèâíîñò³ ÀÂÂÌ ùîäî âàæêèõ òà òîêñè÷íèõ ìåòàë³â, ÿê³ íàëåæàòü äî íàéíåáåç- ïå÷í³øèõ ðå÷îâèí [2–4]. Ïîòðàïëÿþ÷è äî îðãàí³çìó ëþäèíè ïåðåâàæíî ç ïèòíîþ âîäîþ òà íàêîïè÷óþ÷èñü ó íüîìó, âîíè ñïðè÷èíÿþòü õðîí³÷í³ çàõâîðþâàííÿ, óðàæàþòü ïå÷³íêó, íèðêè, öåíòðàëüíó íåðâîâó òà ³ìóííó ñèñòåìè. Çã³äíî ç ÷èííèì íîðìàòèâîì ÿêîñò³ ïèòíî¿ âîäè ÃÎÑÒ 2874-82 «Âîäà ïèòüåâàÿ. Ãèãèåíè÷åñêèå òðåáîâàíèÿ è êîíòðîëü çà êà÷åñòâîì» ãðàíè÷íî äîïóñòèìà êîíöåíòðàö³ÿ (ÃÄÊ) õ³ì³÷íèõ ðå÷îâèí ó í³é íå ïîâèí- íà ïåðåâèùóâàòè, ìã/äì3: àëþì³í³þ — 0,5; ñâèíöþ — 0,03; ñòðîíö³þ — 7,0; ì³ä³ — 1,0. ÃÄÊ íèçêè ³íøèõ ìåòàë³â, çîêðåìà í³êåëþ (0,1 ìã/äì3), ðåãëàìåíòîâàíî â ÄÑàíÏ³Í «Âîäà ïèòíà. Ã³ã³ºí³÷í³ âèìîãè äî ÿêîñò³ âîäè 76 Íàíîñòðóêòóðíîå ìàòåðèàëîâåäåíèå, 2009, ¹ 2 öåíòðàë³çîâàíîãî ãîñïîäàðñüêî-ïèòíîãî âîäîïîñòà- ÷àííÿ» (¹ 136/1940–1997). Àêòóàëüíîþ äëÿ Óêðà¿íè º òàêîæ ïðîáëåìà çíåøêîäæåííÿ ðàä³îàêòèâíî¿ çàáðóäíåíîñò³ âî- äîéì, çóìîâëåíî¿ àâàð³ºþ íà ×ÀÅÑ [5, 6]. Öå ñòîñóºòüñÿ íàÿâíîñò³ â íèõ äîâãî³ñíóþ÷èõ ðà- ä³îíóêë³ä³â, çîêðåìà öåç³þ òà ñòðîíö³þ. Âóãëåöåâ³ ñîðáåíòè ïðèðîäíîãî òà øòó÷íîãî ïîõîäæåííÿ øèðîêî çàñòîñîâóþòü ó òåõíîëîã³ÿõ î÷èùåííÿ âîäè, ïðîòå á³ëüø³ñòü ³ç íèõ ìàéæå íå ñîðáóº ³îíè âàæêèõ òà òîêñè÷íèõ ìåòàë³â [7–9]. Ï³äâèùèòè ñîðáö³éíó ºìí³ñòü ñîðáåíòó ùîäî öèõ ìåòàë³â ìîæíà øëÿõîì ìîäèô³êàö³¿ ¿õíüî¿ ïî- âåðõí³, çîêðåìà îêèñíåííÿì [10]. Äîñë³äæóâàíèé íàìè âèõ³äíèé ÀÂÂÌ çà ñîðáö³éíèìè âëàñòèâîñ- òÿìè ìîæíà â³äíåñòè äî ñëàáîîêèñíåíîãî âóã³ëëÿ, îñê³ëüêè â³í ìàº ñòàòè÷íó îáì³ííó ºìí³ñòü (ÑÎª) 0,7–2,1 ìã-åêâ/ã. Äîäàòêîâå îêèñíåííÿ äàñòü çìî- ãó ìîäèô³êóâàòè ïîâåðõíþ é ³ñòîòíî ï³äâèùèòè ÑÎª, ùî ïîë³ïøèòü ñîðáö³éí³ õàðàêòåðèñòèêè ÀÂÂÌ ùîäî ³îí³â ìåòàë³â. Ó çâ’ÿçêó ç öèì ìåòîþ ðîáîòè áóëî äîñë³- äæåííÿ ñîðáö³éíî¿ åôåêòèâíîñò³ ÀÂÂÌ ð³çíîãî ñòóïåíÿ âèïàëó ùîäî ³îí³â âàæêèõ òà òîêñè÷íèõ ìåòàë³â ³ âèâ÷åííÿ âïëèâó óìîâ ìîäèô³êàö³¿ ¿õíüî¿ ïîâåðõí³ íà ð³âåíü ñîðáö³¿. Ìàòåð³àëè òà ìåòîäè ßê âèõ³äí³ ìàòåð³àëè âèêîðèñòîâóâàëè ÀÂÂÌ ³ç ð³çíèì ñòóïåíåì âèïàëó ³, â³äïîâ³äíî, ç ð³çíîþ ïîðèñòîþ ñòðóêòóðîþ [1]. Ñîðáö³þ ³îí³â ìåòàë³â çä³éñíþâàëè çðàçêîì ÀÂÂÌ (VI) ³ç ðîçâèíåíîþ ì³êðîìåçîïîðèñòîþ ñòðóêòóðîþ (ñóìàðíèé îá’ºì ïîð — 0,98 ñì3/ã, âèïàë — 66%) òà ÀÂÂÌ (II) ì³êðîïîðèñòèì (ñóìàðíèé îá’ºì ïîð — 0,32 ñì3/ã, âèïàë — 25%). Äîñë³äæåí³ ñîðáåíòè ìàþòü âèõ³äíó ñòàòè÷- íó îáì³ííó ºìí³ñòü, ìã-åêâ/ã: ÀÂÂÌ (II) — 1,43; ÀÂÂÌ (VI) — 2,02. Â åêñïåðèìåíò³ ìîäèô³êó- âàëè ïîâåðõíþ ÀÂÂÌ ìåòîäîì ð³äèííîãî îêèñ- íåííÿ ðîç÷èíîì àçîòíî¿ êèñëîòè. Ïîïåðåäíüî âèñóøåí³ çà òåìïåðàòóðè 105 Ñ íàâàæêè ñîð- áåíò³â (10 ã) çàíóðþâàëè ó âîäíèé ðîç÷èí àçîò- íî¿ êèñëîòè (300 ìë) ³ âèòðèìóâàëè ïðîòÿãîì 0,5– 6 ãîä. Êîíöåíòðàö³ÿ ðîç÷èíó HNO3 ñòàíîâèëà 20 òà 56 ìàñ.%. Òåìïåðàòóðó ðîç÷èíó çì³íþâà- ëè â³ä 20 äî 100 Ñ. Îêèñíåí³ çðàçêè îõîëîäæó- âàëè é â³äìèâàëè â äèñòèëüîâàí³é âîä³ äî ðÍ 6,0–6,5, âèñóøóâàëè çà ê³ìíàòíî¿ òåìïåðàòóðè âïðîäîâæ 24 ãîä, à ïîò³ì — ó ñóøèëüí³é øàô³ çà òåìïåðàòóðè 105 Ñ äî îäåðæàííÿ ïîñò³éíî¿ ìàñè. Íà îòðèìàíèõ çðàçêàõ âèâ÷àëè çàëåæí³ñòü ÑÎª â³ä óìîâ îêèñíåííÿ (êîíöåíòðàö³¿ àçîòíî¿ êèñëîòè, òåìïåðàòóðè òà òðèâàëîñò³ îêèñíåííÿ). Ñòàòè÷íó îáì³ííó ºìí³ñòü ÀÂÂÌ çà êèñëîò- íèìè ãðóïàìè ðîçðàõîâóâàëè çà äàíèìè òèòðó- âàííÿ 0,1 í ðîç÷èíó ã³äðîêñèäó íàòð³þ, ÿêèì ïðîòÿãîì 24 ãîä îáðîáëÿëè çðàçêè ìàòåð³àë³â. Òèòðóâàííÿ çä³éñíþâàëè 0,1 í ðîç÷èíîì ÍCl. Äîñë³äæóâàëè âì³ñò çîëè îêèñíåíèõ ñîð- áåíò³â. Ìàñîâó ÷àñòêó çîëè âèçíà÷àëè çã³äíî ç ÃÎÑÒ 12596-67. Ñîðáö³þ ìåòàë³â (Cu(II), Al(III), Co(II), Ni(II), Pb(II), Cs(I), Sr(II)) çä³éñíþâàëè â ñòàòè÷íîìó ðå- æèì³ âïðîäîâæ 24 ãîä çà ê³ìíàòíî¿ òåìïåðàòóðè ç ðîç÷èí³â ¿õí³õ ñîëåé (CuSO4·5H2O; NiSO4·7H2O; Co(NO3)2; Al2(SO4)3; Pb(NO3)2; CsCl; SrCl2). Êîí- öåíòðàö³þ ìåòàë³â âèçíà÷àëè íà àòîìíî-àäñîðáö- ³éíîìó ñïåêòðîìåòð³ òèïó ÀÀS3 òà ³ç çàñòîñóâàí- íÿì ñòàíäàðòíèõ ìåòîäèê (ÃÎÑÒ 2874-82) äëÿ êîí- òðîëþ ÿêîñò³ ïèòíî¿ âîäè. Âèõ³äíà êîíöåíòðàö³ÿ ³îí³â ìåòàë³â ó ðîç÷èí³ ñòàíîâèëà â³ä 5 äî 150 ìã/ë, ùî áàãàòîðàçîâî ïåðåâèùóâàëî ¿õíþ ÃÄÊ ó ïèòí³é âîä³. Ðîçðàõîâóâàëè ñòóï³íü âèëó÷åííÿ ³îí³â , % òà ïèòîìó àäñîðáö³þ à, ìã/ã [1]. Ñòàòèñòè÷íó îáðîáêó îòðèìàíèõ ðåçóëüòàò³â çä³éñíþâàëè çà äîïîìîãîþ ïðèêëàäíîãî ïàêåòà ïðîãðàì «Statgraphics»-V.2.6. Ðåçóëüòàòè òà ¿õ îáãîâîðåííÿ Ðåçóëüòàòè ñîðáö³¿ âàæêèõ ìåòàë³â âèõ³äíè- ìè çðàçêàìè ÀÂÂÌ (II) òà ÀÂÂÌ (VI) íàâåäå- íî â òàáë. 1. Íàéá³ëüø³ ïîêàçíèêè ñòóïåíÿ âèëó÷åííÿ òà ïèòîìî¿ àäñîðáö³¿ ùîäî ³îí³â äîñë³äæåíèõ ìå- òàë³â äåìîíñòðóº âóã³ëëÿ ÀÂÂÌ (VI). Âèñîêèé ñòóï³íü âèëó÷åííÿ çàô³êñîâàíî äëÿ ³îí³â Pb(II) òà Cu(II), íàéíèæ÷èé — äëÿ ³îí³â öåç³þ. Çà çðîñòàííÿì ñòóïåíÿ âèëó÷åííÿ ³îí³â âèõ³ä- íèìè çðàçêàìè ÀÂÂÌ ìåòàëè ìîæíà ðîçì³ñòè- òè â òàê³é ïîñë³äîâíîñò³: Cs(I)<Al(III)<Sr(II)<Ni(II)<Ñî(II)<Cu(II)<Pb(II) ФУЛЛЕРЕНЫ, НАНОТРУБКИ И ОДНОМЕРНЫЕ НАНООБЪЕКТЫ 77 М АТ ЕР И АЛ О ВЕ Д ЕН И Е Íàíîñòðóêòóðíîå ìàòåðèàëîâåäåíèå, 2009, ¹ 2 Òàáëèöÿ 1. Ñîðáö³éíà àêòèâí³ñòü çðàçê³â ÀÂÂÌ ùîäî êàò³îí³â âàæêèõ ³ òîêñè÷íèõ ìåòàë³â Â³äîìî, ùî ï³äâèùèòè ñîðáö³éí³ âëàñòèâîñò³ âóãëåöåâèõ ñîðáåíò³â ìîæíà ìîäèô³êàö³ºþ ¿õíüî¿ ïîâåðõí³ äëÿ îäåðæàííÿ êàò³îíîîáì³ííèõ ìàòå- ð³àë³â [10]. ²ç ö³ºþ ìåòîþ ìåòîäîì ð³äèííîãî îêèñ- íåííÿ ÀÂÂÌ ðîç÷èíîì àçîòíî¿ êèñëîòè áóëî îò- ðèìàíî îêèñíåí³ âóãëåâîëîêíèñò³ ñîðáåíòè ç ï³äâèùåíèìè êàò³îíîîáì³ííèìè âëàñòèâîñòÿìè, ÿê³ ìàþòü ÑÎª â³ä 4,1 äî 6,95 ìã-åêâ/ã (òàáë. 2). Àíàë³ç îòðèìàíèõ ðåçóëüòàò³â ñâ³ä÷èòü, ùî âíàñë³äîê îêèñíåííÿ çìåíøóºòüñÿ ñóìàðíèé ñîðáö³éíèé îá’ºì ïîð äîñë³äæåíèõ ñîðáåíò³â. Öå çìåíøåííÿ òèì ïîì³òí³øå, ÷èì á³ëüøîþ áóëà âèõ³äíà âåëè÷èíà ñîðáö³éíîãî îá’ºìó. Ïðè÷èíîþ öüîãî ìîæå áóòè ÷àñòêîâå çàïîâíåííÿ ñîðáö³é- íèõ ïîð ïðîäóêòàìè ðåàêö³¿ îêèñíåííÿ, çîêðåìà ãóì³íàìè, ôóëüâîêèñëîòàìè òîùî. Ìàñîâà ÷àñòêà çîëè âóãëåöåâèõ ìàòåð³àë³â ï³ä ÷àñ îêèñíåííÿ çìåíøóºòüñÿ ïåðåâàæíî çà ðàõóíîê âçàºìîä³¿ àçîòíî¿ êèñëîòè ç ä³îêñèäîì êðåìí³þ, ÿêèé ñòàíîâèòü äî 95% ó ñêëàä³ çîëè ÀÂÂÌ. Äëÿ âñ³õ äîñë³äæåíèõ çðàçê³â ñïîñòåð³ãàºòüñÿ ï³äâèùåííÿ ñòàòè÷íî¿ îáì³ííî¿ ºìíîñò³ ç³ çá³ëüøåí- íÿì òðèâàëîñò³ îêèñíåííÿ. Íàéá³ëüøå çðîñòàííÿ ÑÎª â³äáóâàºòüñÿ ïðîòÿãîì ïåðøèõ 30 õâ îêèñ- íåííÿ é ñòàíîâèòü 55–64%, ïðîòÿãîì 1 ãîä — 77– 85%, ïðîòÿãîì 2 ãîä — 88–98% â³ä çàãàëüíîãî çðîñòàííÿ. Ïîäàëüøå îêèñíåííÿ òðèâàë³ñòþ äî 6 ãîä äàº çìîãó ï³äâèùèòè ÑÎª ëèøå íà 2–3%. Âïëèâ òåìïåðàòóðè îêèñíåííÿ íà ÑÎª çðàç- êà ÀÂÂÌ (VI), ÿêèé äîñÿãàº íàéá³ëüøèõ çíà- ÷åíü çà öèì ïîêàçíèêîì, ïðè îáðîáö³ éîãî 20-â³äñîòêîâîþ òà 56-â³äñîòêîâîþ HNO3 ñâ³ä÷èòü, ùî ïðè ï³äâèùåíí³ òåìïåðàòóðè â³ä 0 äî 60 Ñ âåëè÷èíà ÑÎª ïîñòóïîâî çðîñòàº â³ä 2,02 ìã-åêâ/ã äî 3,0 ìã-åêâ/ã òà 4,4 ìã-åêâ/ã â³äïîâ³äíî äî âèùåíàâåäåíî¿ êîíöåíòðàö³¿ HNO3. Ïî÷èíàþ÷è ç òåìïåðàòóðè 60 Ñ ïðîöåñ îêèñ- Òàáëèöÿ 2. Çàëåæí³ñòü ô³çèêî-õ³ì³÷íèõ õàðàêòåðèñòèê ñîðáåíò³â â³ä óìîâ îêèñíåííÿ 1 — îêèñíåííÿ 20-â³äñîòêîâîþ HNO3 çà òåìïåðàòóðè 90 Ñ ïðîòÿãîì 3 ãîä; 2 — îêèñíåííÿ 56-â³äñîòêîâîþ HNO3 çà òåìïåðàòóðè 100 Ñ ïðîòÿãîì 3 ãîä 78 Íàíîñòðóêòóðíîå ìàòåðèàëîâåäåíèå, 2009, ¹ 2 íåííÿ ñóòòºâî ïðèñêîðþºòüñÿ. ÀÂÂÌ íàáóâàº íàéá³ëüøèõ çíà÷åíü çà ÑÎª ïðè 90 Ñ — çà óìîâ îáðîáêè 20-â³äñîòêîâîþ HNO3 òà ïðè 100 Ñ — çà óìîâ îáðîáêè 56-â³äñîòêîâîþ HNO3. Äëÿ âèâ÷åííÿ àäñîðáö³éíèõ âëàñòèâîñòåé îêèñ- íåíîãî âóãëåöåâîãî âîëîêíèñòîãî ìàòåð³àëó ùîäî ³îí³â ìåòàë³â áóëî îáðàíî âèõ³äíèé çðàçîê ÀÂÂÌ (VI) (äàë³ — ÀÂÂÌ (VI)âèõ) òà ìîäèô³êîâàíèé 56-â³äñîòêîâîþ HNO3, ÿêèé ìàº ñòàòè÷íó îáì³ííó ºìí³ñòü 6,95 ìã-åêâ/ã (äàë³ — ÀÂÂÌ (VI)îê). Ðåçóëüòàòè äîñë³äæåííÿ ñîðáö³¿ ³îí³â Sr(²²) òà Pb(II) íàâåäåíî â òàáë. 3. Î÷èùåííÿ ðîç÷èíó â³ä ñòðîíö³þ ç âèõ³ä- íî¿ êîíöåíòðàö³¿ îñòàííüîãî 10 ìã/ë äî ð³âíÿ Ðèñ. 1. Âèëó÷åííÿ ñîðáåíòàìè ÀÂÂÌ (VI)âèõ òà ÀÂÂÌ (VI)îê ìåòàë³â ³ç âîäíèõ ðîç÷èí³â ³ç ð³çíîþ ïî÷àòêîâîþ êîíöåíòðàö³ºþ, ìã/ë: à) Sr – 10 (1,1), 70 (2, 2), 100 (3, 3); á) Al – 5 (1, 1), 10 (2, 2); â) Cs – 10 (1, 1), 50 (2, 2), 100 (3, 3); ã) Cu – 10 (1, 1) 100 80 60 40 20 0 0 2 4 6 8 , ãîä C, ìã/ë 1 1 2 3 2* 3* 10 8 6 4 2 0 0 2 4 6 8 , ãîä C, ìã/ë 1 2 2* 1* 100 80 60 40 20 0 0 2 4 6 8 , ãîä C, ìã/ë 1* 1 2 3 2* 3* 10 8 6 4 2 0 0 2 4 6 , ãîä C, ìã/ë 1* 1 à á â ã ФУЛЛЕРЕНЫ, НАНОТРУБКИ И ОДНОМЕРНЫЕ НАНООБЪЕКТЫ 79 М АТ ЕР И АЛ О ВЕ Д ЕН И Е Íàíîñòðóêòóðíîå ìàòåðèàëîâåäåíèå, 2009, ¹ 2 ÃÄÊ (7,0 ìã/ë) â³äáóâàºòüñÿ ïðîòÿãîì 30 õâ îêèñ- íåíèì çðàçêîì, à ÀÂÂÌâèõ — ïðîòÿãîì 2 ãîä (ðèñ. 1à). Ð³âíîâàæíèé ñòàí óñòàíîâëþºòüñÿ ÷åðåç 2 ãîä, à äëÿ âèùèõ êîíöåíòðàö³é — ÷åðåç 8 ãîä. ²ç ï³äâèùåííÿì êîíöåíòðàö³¿ ³îí³â ìåòàë³â ó ðîç÷èí³ ñòóï³íü âèëó÷åííÿ ¿õ çìåíøóºòüñÿ (òàáë. 3). Ðåçóëüòàòè ñîðáö³¿ ñâ³ä÷àòü ïðî âèñî- êó çäàòí³ñòü îêèñíåíèõ ÀÂÂÌ ùîäî âèëó÷åííÿ ³îí³â çàçíà÷åíèõ ìåòàë³â ³ç âîäíèõ ðîç÷èí³â ³ ìîæëèâ³ñòü äîâåäåííÿ ¿õíüîãî âì³ñòó â ïèòí³é âîä³ äî ð³âíÿ ÃÄÊ (äèâ. âèùå). Ïîä³áíó çàêîíîì³ðí³ñòü óñòàíîâëåíî é äëÿ àäñîðáö³¿ àëþì³í³þ. Ñêàæ³ìî, çì³íà êîíöåíòðàö³¿ Al3+ â ðîç÷èíàõ ³ç Ñî = 5 ìã/ë òà Ñî = 10 ìã/ë ñâ³ä÷èòü (ðèñ. 1á), ùî ïðîöåñ âèëó÷åííÿ öüîãî ìåòàëó îêèñíåíèì çðàçêîì â³äáóâàºòüñÿ ³íòåí- ñèâí³øå. Ïðè öüîìó î÷èùåííÿ âîäè äî ð³âíÿ ÃÄÊ (0,5 ìã/ë) çðàçêîì ÀÂÂÌ (VI)îê â³äáóâàºòü- ñÿ ïðîòÿãîì 1 ãîä ïðè Ñî = 5 ìã/ë òà ïðîòÿãîì 4 ãîä ïðè Ñî = 10 ìã/ë. Íà ðèñ. 2à íàâåäåíî çàëåæí³ñòü ñòóïåíÿ âè- ëó÷åííÿ Al(III) â³ä âèõ³äíî¿ êîíöåíòðàö³¿ ³îí³â ó âîä³. Òàê, çà âèõ³äíî¿ êîíöåíòðàö³¿ Al(III) 130 ìã/ë ñòóï³íü âèëó÷åííÿ îñòàííüîãî çðàçêîì ÀÂÂÌ (VI)îê ÷åðåç 24 ãîä ñòàíîâèòü 56%, à ÀÂÂÌ (VI)âèõ — ëèøå 19%. Ïèòîìà àäñîðáö³ÿ àëþì³í³þ íà ÀÂÂÌ (VI)îê ñòàíîâèòü 23 ìã/ë ïðè Ñð = 75ìã/ë òà áëèçüêî 10 ìã/ë íà ÀÂÂÌ (VI)âèõ (ðèñ. 3à). Òîáòî îêèñ- íåíèé ÀÂÂÌ ñîðáóº Al(III) ó 2,3 ðàçà á³ëüøå, àí³æ íåîêèñíåíèé, çà òðèâàëîñò³ ñîðáö³¿ 24 ãîä. Î÷èùåííÿ âîäíîãî ðîç÷èíó â³ä ³îí³â ì³ä³ â³äáóâàºòüñÿ àíàëîã³÷íî. Çà âèõ³äíî¿ êîíöåíò- ðàö³¿ Cu(II) 10 ìã/ë çðàçêîì ÀÂÂÌ (VI)îê ïðî- òÿãîì 30 õâ âèëó÷àºòüñÿ 90% ì³ä³ (ðèñ. 1ã) é äîñÿãàºòüñÿ ð³âåíü ÃÄÊ (1,0 ìã/ë). Ïðè àäñîðáö³¿ ìåòàëó çðàçêîì ÀÂÂÌ (VI)âèõ ð³âåíü ÃÄÊ äî- ñÿãàºòüñÿ ëèøå ÷åðåç 3,5 ãîä. Ê³íåòè÷íà çàëåæí³ñòü ñòóïåíÿ âèëó÷åííÿ Cu(II) â³ä ð³çíî¿ âèõ³äíî¿ êîíöåíòðàö³¿ ì³ä³ â ðîç- ÷èí³ (ðèñ. 2â) ñâ³ä÷èòü, ùî çà âèõ³äíî¿ êîíöåí- òðàö³¿ öüîãî ìåòàëó 10 ìã/ë âèñîêèé ð³âåíü î÷èùåííÿ äîñÿãàºòüñÿ âæå ÷åðåç 1 ãîä ³ ñòà- íîâèòü áëèçüêî 98% òà 83% â³äïîâ³äíî äëÿ îêèñíåíîãî é âèõ³äíîãî çðàçê³â. ²ç ï³äâèùåí- íÿì Ñî äî 50 ìã/ë ñòóï³íü ïîãëèíàííÿ Cu(II) îêèñíåíèì çðàçêîì ñòàíîâèòü 69%, à çà âèõ³ä- íî¿ êîíöåíòðàö³¿ Cu2+ 150 ìã/ë — ëèøå 41,3% ÷åðåç 1 ãîä. Ïèòîìà àäñîðáö³ÿ Cu(II) (ðèñ. 3à) çðàçêîì ÀÂÂÌ (VI)îê ïðè Ñð = 80 ìã/ë ñòàíîâèòü 21,6 ìã/ã, à íåîêèñíåíèì — 14,14 ìã/ã, ùî â 1,5 ðàçà ìåíøå. Ê³íåòè÷íó çàëåæí³ñòü ñîðáö³¿ Ni(II) íàâåäå- íî íà ðèñ. 2á. Ñêàæ³ìî, äëÿ çðàçêà ÀÂÂÌ (VI)îê çà âèõ³äíî¿ êîíöåíòðàö³¿ Ni(II) 10 ìã/ë ð³âíîâàãà äîñÿãàºòüñÿ ÷åðåç 2 ãîä ³ ñòóï³íü î÷èùåííÿ ðîç- ÷èíó ñòàíîâèòü 87%. ÀÂÂÌ (VI)âèõ çà öåé ÷àñ àäñîðáóº 50% ³îí³â. Ïðè Ñî = 50 ìã/ë ð³âíîâàæ- íà êîíöåíòðàö³ÿ âñòàíîâëþºòüñÿ ÷åðåç 6 ãîä. Âèëó÷åííÿ Ni(II) îêèñíåíèì çðàçêîì ñòàíîâèòü 73%. Ïðè çá³ëüøåíí³ êîíöåíòðàö³¿ ìåòàëó ó âè- õ³äíîìó ðîç÷èí³ (Ñî = 150 ìã/ë ) íà ÀÂÂÌ (VI)îê Çðàçîê 1 — ÀÂÂÌ (VI)âèõ; çðàçîê 2 — ÀÂÂÌ (VI)îê Òàáëèöÿ 3. Ñîðáö³éí³ õàðàêòåðèñòèêè ÀÂÂÌ ùîäî êàò³îí³â Sr(II) òà Pb(II) (òðèâàë³ñòü ñîðáö³¿ 24 ãîä) 80 Íàíîñòðóêòóðíîå ìàòåðèàëîâåäåíèå, 2009, ¹ 2 Ðèñ. 2. Çàëåæí³ñòü ñòóïåíÿ âèëó÷åííÿ ìåòàë³â ñîðáåíòàìè ÀÂÂÌ (VI)âèõ òà ÀÂÂÌ (VI)îê â³ä âèõ³äíî¿ êîíöåíòðàö³¿ ³îí³â ó ðîç÷èí³ (à – Al (1, 1) òà â³ä ÷àñó âèëó÷åííÿ çà ð³çíî¿ âèõ³äíî¿ êîíöåíòðàö³¿, ìã/ë: á) Ni – 10 (1, 1), 50 (2), 100 (3), 150 (4); â) Cu – 10 (1, 1), 50 (2), 100 (3), 125 (4), 150 (5); ã) Ñî – 10 (1, 1), 50 (2, 2), 100 (3, 3), 150 (4, 4) ïîãëèíàºòüñÿ ëèøå 35% Ni(II), à ð³âíîâàãà âñòà- íîâëþºòüñÿ ò³ëüêè ÷åðåç 16 ãîä. ²îíè êîáàëüòó (ðèñ. 2ã) òà öåç³þ (ðèñ. 1â) âè- ëó÷àþòüñÿ ç ðîç÷èí³â ³ç êîíöåíòðàö³ºþ 10 ìã/ë çðàçêîì ÀÂÂÌ (VI)îê íà 98% êîæåí ïðîòÿãîì 8 ãîä. Ñë³ä çàóâàæèòè, ùî çíà÷íà ê³ëüê³ñòü ³îí³â êîáàëüòó (äî 83% â³ä çàãàëüíîãî ð³âíÿ) ñîðáóºòü- ñÿ âïðîäîâæ ïåðøèõ 30 õâ, à öåç³þ — 2 ãîä. Ïðè ï³äâèùåíí³ âèõ³äíî¿ êîíöåíòðàö³¿ Ñî(II) òà Cs(I) äî 100 ìã/ë çíà÷íî çìåíøóºòüñÿ ê³ëüê³ñòü âèëó÷åíîãî îêèñíåíèì çðàçêîì ìåòàëó é ïðîòÿ- ãîì 8 ãîä ñòàíîâèòü 72% òà 38% â³äïîâ³äíî. Íà ÀÂÂÌ (VI)âèõ çà öèõ óìîâ ñîðáóºòüñÿ 28% Ñî(II) òà 16% Cs(I). 100 80 60 40 20 0 0 25 50 75 100 125 Ñî, ìã/ë , % 100 80 60 40 20 0 0 2 4 6 8 , ãîä , % 100 90 80 70 60 50 40 0 0 4 8 12 16 20 24 , ãîä , % 100 80 60 40 20 0 0 2 4 6 8 , ãîä , % à á â ã 1 1 1 1* 2 3 4 5 1 2 3 1* 4 2* 3* 4* ФУЛЛЕРЕНЫ, НАНОТРУБКИ И ОДНОМЕРНЫЕ НАНООБЪЕКТЫ 1 2 1* 3 4 81 М АТ ЕР И АЛ О ВЕ Д ЕН И Е Íàíîñòðóêòóðíîå ìàòåðèàëîâåäåíèå, 2009, ¹ 2 ²çîòåðìè ñîðáö³¿ ³îí³â Ñî(II), Ni(II) òà Cs(I) íà- âåäåíî íà ðèñ. 3á. Ó öüîìó ðàç³ íàéá³ëüøó àä- ñîðáö³éíó àêòèâí³ñòü 20,5 ìã/ã ïðè Ñð = 80 ìã/ë ùîäî ³îí³â Ñî(II) ìàº çðàçîê ÀÂÂÌ (VI)îê. Çíà÷- íî ìåíøå âèäàëÿþòüñÿ íèì ³îíè Ni(II) òà Cs(I), ñòóï³íü ïîãëèíàííÿ ÿêèõ ñòàíîâèòü 16,2 ìã/ã òà 12,4 ìã/ã â³äïîâ³äíî çà îäíàêîâî¿ ð³âíîâàæíî¿ êîí- öåíòðàö³¿ (80 ìã/ë). Çðàçîê ÀÂÂÌ (VI)âèõ ìàº íàéá³ëüøó ïèòîìó àäñîðáö³þ ùîäî Ni(II) — 13 ìã/ã, ùîäî Ñî(II) àäñîðáö³ÿ ñòàíîâèòü 8,8 ìã/ã, à ùîäî Cs(I) — 4,1 ìã/ã çà ð³âíîâàæíî¿ êîíöåíòðàö³¿ 80 ìã/ë (ðèñ. 3á). Âèëó÷åííÿ ³îí³â Sr(II), Pb(II), Al(III), Cu(II) â³äáóâàºòüñÿ íà çðàçêàõ ÀÂÂÌ (VI)îê äî ð³âíÿ, íèæ÷îãî â³ä ÃÄÊ. Çíèæåííÿ êîíöåíòðàö³¿ ³íøèõ äîñë³äæåíèõ ìåòàë³â ñòàíîâèòü 84% â³ä ïî÷àò- êîâîãî âì³ñòó â ðîç÷èí³ äëÿ öåç³þ òà 94% äëÿ êîáàëüòó, òîáòî âèùå çà ÃÄÊ. Òðèâàë³ñòü ñîðáö³¿ äëÿ äîñÿãíåííÿ ð³âíÿ ÃÄÊ êîëèâàºòüñÿ â³ä 20– 30 õâ äëÿ Cu(II) òà Sr(II) äî 1–2 ãîä äëÿ ³íøèõ ìåòàë³â. Ð³âíîâàãà â ïðîöåñ³ ñîðáö³¿ ³îí³â çàçíà- ÷åíèõ ìåòàë³â ÿê ÀÂÂÌ (VI)âèõ, òàê ³ ÀÂÂÌ (VI)îê äîñÿãàºòüñÿ çà 2–8 ãîä. Òàêèì ÷èíîì, åêñïåðèìåíòàëüíî ï³ä³áðàíî îï- òèìàëüí³ óìîâè ìîäèô³êàö³¿ ïîâåðõí³ äîñë³äæåíèõ ñîðáåíò³â îêèñíåííÿì (êîíöåíòðàö³ÿ HNO3 — 56%, òåìïåðàòóðà îêèñíåííÿ — 100 Ñ, òðèâàë³ñòü îêèñíåííÿ — 3 ãîä). Ï³äòâåðäæåíî ôàêò ï³äâè- ùåííÿ ÑÎª îäíî÷àñíî ç³ çìåíøåííÿì ñóìàð- íîãî ñîðáö³éíîãî îá’ºìó ïîð îêèñíåíèõ ìàòåð³- àë³â, ïðî ùî éøëîñÿ â ðîáîòàõ [11, 12]. Ñîðáö³éí³ õàðàêòåðèñòèêè îêèñíåíîãî çðàçêà ÀÂÂÌ (VI) ùîäî âàæêèõ òà òîêñè÷íèõ ìåòàë³â çíà÷íî ïåðåâèùóþòü õàðàêòåðèñòèêè âèõ³äíî- ãî çðàçêà, ùî ïîÿñíþºòüñÿ íàÿâí³ñòþ íà ïî- âåðõí³ îêèñíåíîãî ñîðáåíòó á³ëüøî¿ ê³ëüêîñò³ êèñíåâì³ñíèõ ôóíêö³îíàëüíèõ ãðóï (çîêðåìà êàðáîêñèëüíèõ), ùî, ÿê â³äîìî [10, 13], çäàòí³ çàáåçïå÷óâàòè ³îííèé îáì³í ì³æ ïîâåðõíåþ ñîðáåíòó é êàò³îíàìè ìåòàë³â â åëåêòðîë³ò³ (âîäíîìó ðîç÷èí³). Òîáòî ñîðáö³éí³ âëàñòè- âîñò³ ìîäèô³êîâàíîãî ð³äèííèì îêèñíåííÿì ÀÂÂÌ çäåá³ëüøîãî âèçíà÷àþòüñÿ õ³ì³ºþ ïî- âåðõí³ àäñîðáåíòó. Âèñíîâêè 1. Âñòàíîâëåíî, ùî ñîðáö³ÿ âèõ³äíèìè àêòè- âîâàíèìè âóãëåöåâèìè âîëîêíèñòèìè ìàòåð³à- ëàìè (ÀÂÂÌ «Äíåïð»-ÌÍ) ³îí³â âàæêèõ òà òîê- ñè÷íèõ ìåòàë³â çàëåæèòü â³ä ïîðèñòî¿ ñòðóêòó- ðè ñîðáåíò³â. Çîêðåìà çðàçîê ÀÂÂÌ (VI) (ñóìàðíèé îá’ºì ïîð 0,98 ñì3/ã) àäñîðáóº íà 10– 30% ³îí³â á³ëüøå, àí³æ çðàçîê ÀÂÂÌ (II) (ñó- ìàðíèé îá’ºì ïîð 0,32 ñì3/ã). Çà îäíàêîâèõ óìîâ íàéêðàùå ïîãëèíàþòüñÿ ³îíè ñâèíöþ (97%) òà ì³ä³ (92,1%), çíà÷íî ìåíøå ñîðáóþòüñÿ ³îíè àëþì³í³þ (49,1%) òà öåç³þ (25,4%). Ðèñ. 3. ²çîòåðìè àäñîðáö³¿ ñîðáåíòàìè ÀÂÂÌ (VI)âèõ* òà ÀÂÂÌ (VI)îê: à) Al (1, 1), Cu (2, 2); á) Co (1, 1), Ni (2, 2), Cs (3, 3). Òðèâàë³ñòü ñîðáö³¿ 24 ãîä à 25 20 15 10 5 0 0 20 40 60 80 100 Ñð, ìã/ë à, ìã/ã 1 2 2 1* Al Cu 25 20 15 10 5 0 0 20 40 60 80 100 Ñð, ìã/ë à, ìã/ã 2* 1* 1 3 Ñî Ni Cs 2 2* á 82 Íàíîñòðóêòóðíîå ìàòåðèàëîâåäåíèå, 2009, ¹ 2 2. Ï³ä ÷àñ äîäàòêîâî¿ ìîäèô³êàö³¿ âèõ³äíèõ ÀÂÂÌ ðîç÷èíîì àçîòíî¿ êèñëîòè (ìåòîä ð³äèí- íîãî îêèñíåííÿ) îòðèìàíî ñîðáåíòè, ÿê³ ìàþòü ÑÎª â³ä 4,1 äî 6,95 ìã-åêâ/ã. 3. Âèçíà÷åíî, ùî ïîð³âíÿíî ç âèõ³äíèì çðàçêîì ñîðáö³ÿ îêèñíåíèì çðàçêîì ÀÂÂÌ (VI) ³îí³â âàæ- êèõ i òîêñè÷íèõ ìåòàë³â åôåêòèâí³øà; âîíà îñîá- ëèâî ïîêàçîâà çà âèõ³äíî¿ êîíöåíòðàö³¿ ìåòàë³â 10 ìã/ë ³ ñòàíîâèòü äëÿ Pb(II) — 100%, Al(III) — 99,8%, Cu(II) — 99%, Sr(II) — 97%, Co(II) — 94%, Ni(II) — 87%, Cs(I) — 84%. Ñîðáö³éí³ âëàñòèâîñò³ îêèñíåíîãî çðàçêà çíà÷íîþ ì³ðîþ çóìîâëåíî íà- ÿâí³ñòþ êèñíåâì³ñíèõ ôóíêö³îíàëüíèõ ãðóï òà êà- ò³îíîîáì³ííèìè ïðîöåñàìè íà ïîâåðõí³ ñîðáåíòó. Èññëåäîâàíû óñëîâèÿ ìîäèôèêàöèè ïîâåðõíîñòè àêòèâè- ðîâàííîãî óãëåðîäíîãî âîëîêíèñòîãî íàíîñòðóêòóðíîãî ìàòåðèàëà ÀÓÂÌ «Äíåïð»-ÌÍ îêèñëåíèåì ðàñòâîðîì àçîòíîé êèñëîòû. Ïîëó÷åíû îêèñëåííûå îáðàçöû, îáëàäà- þùèå ïîâûøåííîé ñòàòè÷åñêîé îáìåííîé åìêîñòüþ (îò 4,1 äî 6,95 ìã-ýêâ/ã). Èçó÷åíà çàêîíîìåðíîñòü àäñîðáöèè èîíîâ òÿæåëûõ è òîê- ñè÷íûõ ìåòàëëîâ èñõîäíûìè è îêèñëåííûìè ÀÓÂÌ. Óñòàíîâëåíî, ÷òî ñîðáöèÿ ìåòàëëîâ íåîêèñëåííûìè ñîð- áåíòàìè îïðåäåëÿåòñÿ ïðåèìóùåñòâåííî ïîðèñòîé ñòðóê- òóðîé. ÀÓÂÌ ñ ñóììàðíûì îáúåìîì ïîð 0,98 ñì3/ã ïîãëî- ùàåò íà 10–30% áîëüøå èîíîâ Cs(I), Al(III), Cu(II) è Pb(II), ÷åì îáðàçåö ñ ñóììàðíûì îáúåìîì ïîð 0,32 ñì3 /ã. Ñîðáöèÿ èîíîâ ìåòàëëîâ îêèñëåííûì îáðàçöîì ÀÓÂÌ áî- ëåå ýôôåêòèâíà ïî ñðàâíåíèþ ñ íåîêèñëåííûì, îñîáåííî ïðè êîíöåíòðàöèè ìåòàëëîâ â ðàñòâîðå 10 ìã/ë, è ñîñòàâëÿåò 84,0%; 99,8%; 99,0% è 100% äëÿ Cs(I), Al(III), Cu(II) è Pb(II) ñîîòâåòñòâåííî, ÷òî îáúÿñíÿåòñÿ çíà÷èòåëüíîé ðîëüþ îêèñ- ëåííîé ïîâåðõíîñòè â ïðîöåññàõ èîííîãî îáìåíà. Êëþ÷åâûå ñëîâà: óãëåðîäíûé âîëîêíèñòûé íàíîñòðóêòóð- íûé ìàòåðèàë, ñîðáöèÿ, ìîäèôèêàöèÿ, îêèñëåíèå, òÿæå- ëûå è òîêñè÷íûå ìåòàëëû The conditions for modification of the surface of carbon fibrous nanostructured material — ACFM (ABBM «Äíåïð»-ÌÍ) 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. Key words: carbon fibers nanostructural ìaterial, sorption, modification, oxidation, heavy and toxic metals 1. Äîñë³äæåííÿ ñîðáö³éíèõ âëàñòèâîñòåé àêòèâîâàíèõ âóã- ëåâîëîêíèñòèõ ìàòåð³àë³â. ×. ². Ñîðáö³ÿ îðãàí³÷íèõ ðå- ÷îâèí / Ùåðáèöüêà Î.Â., Êëåâöîâ Â.Ì., Êë³ïîâ Â.Ä. òà ³í. // Íàíîñòðóêòóðíîå ìàòåðèàëîâåäåíèå. — 2009. — ¹ 1. — Ñ. 60–65. 2. Ìóð Ä., Ðàìàìóðè Ñ. Òÿæåëûå ìåòàëëû â ïðèðîäíûõ âîäàõ: Ïåð. ñ àíãë. — Ì.: Ìèð, 1987. — 288 ñ. 3. Ãóáèíà Î.À. Áèîëîãè÷åñêèå ýôôåêòû êàäìèÿ ïðè õðîíè- ÷åñêîì ïîñòóïëåíèè â îðãàíèçì êðûñ ñ ïèòüåâîé âîäîé // Òîêñèêîëîãè÷åñêèé âåñòíèê. — 2007. — ¹ 4. — Ñ. 23–26. 4. Òÿæåëûå ìåòàëëû âíåøíåé ñðåäû è èõ âëèÿíèå íà ðå- ïðîäóêòèâíóþ ôóíêöèþ æåíùèí / À.Ì. Ñåðäþê, Ý.Í. Áåëèöêàÿ, Í.Ì. Ïàðàíüêî, Ã.Ã. Øìàòêîâ. — Äíåï- ðîïåòðîâñê: Àðò-ïðåññ, 2004. — 148 ñ. 5. Êîâàëåíêî Ã.Ä. Ðàäèîýêîëîãè÷åñêîå ñîñòîÿíèå ïîâåðõ- íîñòíûõ âîä // Âîäí³ ðåñóðñè. — 2004. — ¹ 3. — Ñ. 27–35. 6. Ðàä³àö³éíèé ñòàí çîíè â³ä÷óæåííÿ. 15 ðîê³â ï³ñëÿ àâàð³¿ / Äåðåâåöü Â.Â., Êèðåºâ Ñ.²., Îáð³çàí Ñ.Ì. òà ³í. // Áþëå- òåíü åêîëîã³÷íîãî ñòàíó çîíè â³ä÷óæåííÿ òà çîíè áåçó- ìîâíîãî â³äñåëåííÿ. — 2001. — ¹ 17. — Ñ. 5–19. 7. Ñìèðíîâ À.Ä. Ñîðáöèîííàÿ î÷èñòêà âîäû. — Ë.: Õè- ìèÿ, 1982. — 186 ñ. 8. Èññëåäîâàíèå ñîðáöèîííûõ ñâîéñòâ àêòèâèðîâàííîãî óãëÿ, ïîëó÷åííîãî èç áóðîóãîëüíîãî ïîëóêîêñà, ïðè- ìåíèòåëüíî ê âîäîïîäãîòîâêå // Óãëåðîäíûå àäñîðáåí- òû è èõ ïðèìåíåíèå â ïðîìûøëåííîñòè / À.Á. Áåëîçîâ- ñêèé, À.Ô. Áåëîêîíîâà, Ñ.Ë. Ãëóøàíêîâ, Ã.È. Ïåñêè- øåâà. — Ì.: Íàóêà, 1983. — Ñ. 312–320. 9. Ñòðàæåñêî Ä.Í. Ýëåêòðîôèçè÷åñêèå ñâîéñòâà àêòèâ- íûõ óãëåé è ìåõàíèçì ïðîöåññîâ, ïðîèñõîäÿùèõ íà èõ ïîâåðõíîñòè // Àäñîðáöèÿ è àäñîðáåíòû. — 1976. — Âûï. 4. — Ñ. 3–14. 10. Òàðêîâñêàÿ È.À. Îêèñëåííûé óãîëü. — Ê.: Íàóêîâà äóìêà, 1981. — 200 ñ. 11. Ñîðáöèÿ èîíîâ ìåòàëëîâ èç ìíîãîêîìïîíåíòíûõ âîä- íûõ ðàñòâîðîâ àêòèâíûìè óãëÿìè, ïîëó÷åííûìè èç îò- õîäîâ / Òèõîíîâà Ë.Ï., Ãîáà Â.Å., Êîâòóí Ì.Ô. è äð. // Æóðíàë ïðèêëàäíîé õèìèè. — 2008. — Ò. 81. — Âûï. 6. — Ñ. 1269–1277. 12. Ñòàâèöêàÿ Ñ.Ñ., Êàðòåëü Í.Ò., Ñòðåëêî Â.Â. Âëèÿ- íèå ñòåïåíè îêèñëåíèÿ àêòèâíûõ óãëåé íà ñâîéñòâà è ñåëåêòèâíîñòü ñîðáöèè èîíîâ ìåòàëëà // Ýêîòåõíî- ëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. — 2008. — ¹ 3. — Ñ. 27–35. 13. Âïëèâ õ³ì³÷íî¿ îáðîáêè íà âëàñòèâîñò³ àêòèâîâàíèõ âóã- ëåöåâèõ ìàòåð³àë³â / Îñòàô³é÷óê Á.Ê., Áóäçóëÿê ².Ì., Ðà÷³é Á.². òà ³í. // Ô³çèêà ³ õ³ì³ÿ òâåðäîãî ò³ëà. — 2008. — Ò. 9, ¹ 3. — Ñ. 609–612. ФУЛЛЕРЕНЫ, НАНОТРУБКИ И ОДНОМЕРНЫЕ НАНООБЪЕКТЫ

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

Institution

Similar Items