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...
Saved in:
| Date: | 2009 |
|---|---|
| Main Authors: | , , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України
2009
|
| Series: | Наноструктурное материаловедение |
| Subjects: | |
| 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. Ñåð㺺â
²íñòèòóò ïðîáëåì ìàòåð³àëîçíàâñòâà ³ì. ².Ì. Ôðàíöåâè÷à ÍÀÍ Óêðà¿íè
ì. Êè¿â, âóë. Êðæèæàíîâñüêîãî, 3, Óêðà¿íà, 03680
ÄÎÑ˲ÄÆÅÍÍß ÑÎÐÁÖ²ÉÍÈÕ ÂËÀÑÒÈÂÎÑÒÅÉ
ÀÊÒÈÂÎÂÀÍÈÕ ÂÓÃËÅÂÎËÎÊÍÈÑÒÈÕ
ÌÀÒÅвÀ˲Â
×ÀÑÒÈÍÀ II. ÂÏËÈ ÎÊÈÑÍÅÍÍß
ÍÀ ÑÎÐÁÖ²Þ ÌÅÒÀ˲Â
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. Ê˲ÏÎÂ, ².Â. ÊÎÍÎÍÊÎ,
Ë.Ñ. ÏÐÎÖÅÍÊÎ, Â.Ï. ÑÅÐêªÂ, 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
ïîãëèíຠíà 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 äຠçìîãó 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. ó㳺í³÷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].
ϳäâèùèòè 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 ìຠñòàòè÷íó îáì³ííó ºìí³ñòü (ÑΪ)
0,7–2,1 ìã-åêâ/ã. Äîäàòêîâå îêèñíåííÿ äàñòü çìî-
ãó ìîäèô³êóâàòè ïîâåðõíþ é ³ñòîòíî ï³äâèùèòè
ÑΪ, 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.  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
ÑΪ 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
³äîìî, 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 ÑΪ 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 âçàºìî䳿 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
ÑΪ 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 äຠçìîãó ï³äâèùèòè ÑΪ ëèøå íà 2–3%.
Âïëèâ òåìïåðàòóðè îêèñíåííÿ íà ÑΪ çðàç-
êà ÀÂÂÌ (VI), ÿêèé äîñÿãຠíàéá³ëüøèõ 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 ÑΪ ïîñòóïîâî çðîñòຠâ³ä
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 ÑΪ 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 ìຠñòàòè÷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). гâíîâàæíèé 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.
ʳíåòè÷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.
ʳíåòè÷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) ìຠçðàçîê 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 ìຠíàéá³ëüøó 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. гâíîâàãà 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). ϳäòâåðäæåíî ôàêò ï³äâè-
ùåííÿ ÑΪ 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. ϳä ÷àñ äîäàòêîâî¿ ìîäèô³êàö³¿ âèõ³äíèõ
ÀÂÂÌ ðîç÷èíîì àçîòíî¿ êèñëîòè (ìåòîä ð³äèí-
íîãî îêèñíåííÿ) îòðèìàíî ñîðáåíòè, ÿê³ ìàþòü
ÑΪ 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 àâà𳿠/
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
|