Композиційні адсорбенти, які включають окиснений графен: вплив складу на механічну міцність та адсорбцію пестицидів
A number of multifunctional composite adsorbents based on hydrated zirconium dioxide has been synthesized. The inorganic ion exchanger contained nanosheets of oxidized graphene (GO), the modifier amount was 0.5–7 mass. %. The composites were investigated with methods of transmission electron micro...
Gespeichert in:
| Datum: | 2019 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Englisch |
| Veröffentlicht: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2019
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/527 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
Institution
Chemistry, Physics and Technology of Surface| _version_ | 1856543915033755648 |
|---|---|
| author | Dzyazko, Yu. S. Ogenko, V. M. Shteinberg, L. Ya. Bildуukevich, A. V. Yatsenko, T. V. |
| author_facet | Dzyazko, Yu. S. Ogenko, V. M. Shteinberg, L. Ya. Bildуukevich, A. V. Yatsenko, T. V. |
| author_sort | Dzyazko, Yu. S. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2022-06-29T10:03:05Z |
| description | A number of multifunctional composite adsorbents based on hydrated zirconium dioxide has been synthesized. The inorganic ion exchanger contained nanosheets of oxidized graphene (GO), the modifier amount was 0.5–7 mass. %. The composites were investigated with methods of transmission electron microscopy and nitrogen adsorption-desorption, macropores were determined using water as a working liquid. It has been found that increasing of GO content depresses microporosity, but meso- and macroporosity grow. Crushing strength reduces exponentially with increase of total pore volume from 0.49 to 0.62 cm3 g–1. Removal of phenol from water containing also inorganic ions was investigated. Adsorption capacity reaches 0.15–0.85 (phenol), 0.5–0.85 (Ca2+ and Mg2+), 0.005–0.045 (SO42–) mmol g–1. When the GO content in the composites is 0.5–2 %, this carbon addition improves adsorption of cations and organic molecules comparing with hydrated zirconium dioxide. Further increase in GO amount causes no sufficient effect on adsorption due to decline of specific surface area of the composites. It has been suggested that the optimal content of the modifier, which provides the maximal growth of adsorption capacity, is 2 %. This composite is obtained in a form of large granules (0.3–0.5 mm), their crushing strength is 9 bar. The material was applied to removal of pesticides (acetomipride, carboxine, epoxyconazole and thiamethoxam) from aqueous multicomponent solution under batch conditions. The residual content of carboxine and epoxyconazole, molecules of which contain benzene rings, is lower than the maximal allowable concentration. No deterioration of pesticide uptake has been found after five cycles of adsorption-regeneration. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:33:50Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-527 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| language | English |
| last_indexed | 2025-12-17T12:08:05Z |
| publishDate | 2019 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-5272022-06-29T10:03:05Z Composite adsorbents including oxidized graphene: effect of composition on mechanical durability and adsorption of pesticides Композиционные адсорбенты, включающие окисленный графен: влияние состава на механическую прочность и адсорбцию пестицидов Композиційні адсорбенти, які включають окиснений графен: вплив складу на механічну міцність та адсорбцію пестицидів Dzyazko, Yu. S. Ogenko, V. M. Shteinberg, L. Ya. Bildуukevich, A. V. Yatsenko, T. V. graphene oxide hydrated zirconium dioxide adsorption phenol pesticide crushing strength оксид графена гидратированный диоксид циркония адсорбция фенол пестицид прочность на раздавливание оксид графену гідратований діоксид цирконію адсорбція фенол пестицид міцність на розчавлювання A number of multifunctional composite adsorbents based on hydrated zirconium dioxide has been synthesized. The inorganic ion exchanger contained nanosheets of oxidized graphene (GO), the modifier amount was 0.5–7 mass. %. The composites were investigated with methods of transmission electron microscopy and nitrogen adsorption-desorption, macropores were determined using water as a working liquid. It has been found that increasing of GO content depresses microporosity, but meso- and macroporosity grow. Crushing strength reduces exponentially with increase of total pore volume from 0.49 to 0.62 cm3 g–1. Removal of phenol from water containing also inorganic ions was investigated. Adsorption capacity reaches 0.15–0.85 (phenol), 0.5–0.85 (Ca2+ and Mg2+), 0.005–0.045 (SO42–) mmol g–1. When the GO content in the composites is 0.5–2 %, this carbon addition improves adsorption of cations and organic molecules comparing with hydrated zirconium dioxide. Further increase in GO amount causes no sufficient effect on adsorption due to decline of specific surface area of the composites. It has been suggested that the optimal content of the modifier, which provides the maximal growth of adsorption capacity, is 2 %. This composite is obtained in a form of large granules (0.3–0.5 mm), their crushing strength is 9 bar. The material was applied to removal of pesticides (acetomipride, carboxine, epoxyconazole and thiamethoxam) from aqueous multicomponent solution under batch conditions. The residual content of carboxine and epoxyconazole, molecules of which contain benzene rings, is lower than the maximal allowable concentration. No deterioration of pesticide uptake has been found after five cycles of adsorption-regeneration. Синтезирован ряд многофункциональных композитных адсорбентов на основе гидратированного диоксида циркония. Неорганический ионит содержал наночастицы окисленного графена (ОГ), количество модификатора составляло 0.5–7 масс. %. Композиты исследовали методами трансмиссионной электронной микроскопии и адсорбции-десорбции азота. Установлено, что увеличение содержания ОГ приводит к уменьшению микропористости, при этом возрастает мезо- и макропористость, а общий объем пор увеличивается с 0.49 до 0.62 см3 г-1. Прочность на раздавливание уменьшается экспоненциально с увеличением объема пор. Исследовано извлечение фенола из воды. Показано, что адсорбционная емкость достигает 0.15–0.85 (фенол), 0.5–0.85 (Ca2+ и Mg2+), 0.005–0.045 (SO42–) ммоль г–1. Когда содержание OГ в композитах составляет 0.5–2 %, эта углеродная добавка улучшает адсорбцию катионов и органических молекул по отношению к гидратированному диоксиду циркония. Дальнейшее увеличение количества ОГ не оказывает существенного влияния на адсорбцию вследствие уменьшения площади удельной поверхности композитов. Утверждается, что оптимальное содержание модификатора, обеспечивающего максимальный прирост адсорбции, составляет 2 %. Этот композит получен в виде крупных гранул (0.3–0.5 мм), их прочность на раздавливание составляет 9 атм. Материал использовали для удаления пестицидов (ацетомиприда, карбоксина, эпоксиконазола и тиаметоксама) из водного многокомпонентного раствора в статических условиях. Остаточное содержание карбоксина и эпоксиконазола, молекулы которых содержат бензольные кольца, ниже максимально допустимой концентрации. Около 50 % токсичных веществ удаляются в течение первого часа. После пяти циклов адсорбции-регенерации не было обнаружено ухудшения адсорбции пестицидов. Синтезовано ряд багатофункціональних композитних адсорбентів на основі гідратованого діоксиду цирконію. Неорганічний іоніт містив наночастинки окисненого графену (ОГ), кількість модифікатора становила 0.5–7 мас. %. Композити досліджували методами трансмісійної електронної мікроскопії та адсорбції-десорбції азоту. Встановлено, що збільшення вмісту ОГ призводить до зменшення мікропористості, при цьому зростає мезо- та макропористість, а загальний об’єм пор збільшується з 0.49 до 0.62 см3 г-1. Міцність на розчавлювання експоненціально зменшується зі збільшенням об’єму пор. Досліджено вилучення фенолу з водопровідної води. Показано, що адсорбційна ємність досягає 0.15–0.85 (фенол), 0.5–0.85 (Ca2+ і Mg2+), 0.005–0.045 (SO42–) ммоль г–1. Коли вміст OГ в композитах становить 0.5–2 %, ця вуглецева добавка покращує адсорбцію катіонів і органічних молекул у порівнянні з гідратованим діоксидом цирконію. Подальше збільшення кількості ОГ істотно не впливає на адсорбцію внаслідок зменшення питомої площі поверхні композитів. Стверджується, що оптимальний вміст модифікатора, що забезпечує максимальний приріст адсорбції, становить 2 %. Цей композит отримано у вигляді великих гранул (0.3–0.5 мм), їхня міцність на розчавлювання становить 9 атм. Матеріал використовували для видалення пестицидів (ацетоміпріду, карбоксину, епоксіконазолу і тіаметоксаму) з водного багатокомпонентного розчину в статичних умовах. Залишковий вміст карбоксину і епоксіконазолу, молекули яких містять бензольні кільця, нижче гранично допустимої концентрації. Близько 50 % токсичних речовин видаляються протягом першої години. Після п’яти циклів адсорбції-регенерації не було виявлено погіршення адсорбції пестицидів. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2019-11-26 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/527 10.15407/hftp10.04.432 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 10 No. 4 (2019): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 432-445 Химия, физика и технология поверхности; Том 10 № 4 (2019): Химия, физика и технология поверхности; 432-445 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 10 № 4 (2019): Хімія, фізика та технологія поверхні; 432-445 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp10.04 en https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/527/530 Copyright (c) 2019 Yu. S. Dzyazko, V. M. Ogenko, L. Ya. Shteinberg, A. V. Bildуukevich, T. V. Yatsenko |
| spellingShingle | оксид графену гідратований діоксид цирконію адсорбція фенол пестицид міцність на розчавлювання Dzyazko, Yu. S. Ogenko, V. M. Shteinberg, L. Ya. Bildуukevich, A. V. Yatsenko, T. V. Композиційні адсорбенти, які включають окиснений графен: вплив складу на механічну міцність та адсорбцію пестицидів |
| title | Композиційні адсорбенти, які включають окиснений графен: вплив складу на механічну міцність та адсорбцію пестицидів |
| title_alt | Composite adsorbents including oxidized graphene: effect of composition on mechanical durability and adsorption of pesticides Композиционные адсорбенты, включающие окисленный графен: влияние состава на механическую прочность и адсорбцию пестицидов |
| title_full | Композиційні адсорбенти, які включають окиснений графен: вплив складу на механічну міцність та адсорбцію пестицидів |
| title_fullStr | Композиційні адсорбенти, які включають окиснений графен: вплив складу на механічну міцність та адсорбцію пестицидів |
| title_full_unstemmed | Композиційні адсорбенти, які включають окиснений графен: вплив складу на механічну міцність та адсорбцію пестицидів |
| title_short | Композиційні адсорбенти, які включають окиснений графен: вплив складу на механічну міцність та адсорбцію пестицидів |
| title_sort | композиційні адсорбенти, які включають окиснений графен: вплив складу на механічну міцність та адсорбцію пестицидів |
| topic | оксид графену гідратований діоксид цирконію адсорбція фенол пестицид міцність на розчавлювання |
| topic_facet | graphene oxide hydrated zirconium dioxide adsorption phenol pesticide crushing strength оксид графена гидратированный диоксид циркония адсорбция фенол пестицид прочность на раздавливание оксид графену гідратований діоксид цирконію адсорбція фенол пестицид міцність на розчавлювання |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/527 |
| work_keys_str_mv | AT dzyazkoyus compositeadsorbentsincludingoxidizedgrapheneeffectofcompositiononmechanicaldurabilityandadsorptionofpesticides AT ogenkovm compositeadsorbentsincludingoxidizedgrapheneeffectofcompositiononmechanicaldurabilityandadsorptionofpesticides AT shteinberglya compositeadsorbentsincludingoxidizedgrapheneeffectofcompositiononmechanicaldurabilityandadsorptionofpesticides AT bilduukevichav compositeadsorbentsincludingoxidizedgrapheneeffectofcompositiononmechanicaldurabilityandadsorptionofpesticides AT yatsenkotv compositeadsorbentsincludingoxidizedgrapheneeffectofcompositiononmechanicaldurabilityandadsorptionofpesticides AT dzyazkoyus kompozicionnyeadsorbentyvklûčaûŝieokislennyjgrafenvliâniesostavanamehaničeskuûpročnostʹiadsorbciûpesticidov AT ogenkovm kompozicionnyeadsorbentyvklûčaûŝieokislennyjgrafenvliâniesostavanamehaničeskuûpročnostʹiadsorbciûpesticidov AT shteinberglya kompozicionnyeadsorbentyvklûčaûŝieokislennyjgrafenvliâniesostavanamehaničeskuûpročnostʹiadsorbciûpesticidov AT bilduukevichav kompozicionnyeadsorbentyvklûčaûŝieokislennyjgrafenvliâniesostavanamehaničeskuûpročnostʹiadsorbciûpesticidov AT yatsenkotv kompozicionnyeadsorbentyvklûčaûŝieokislennyjgrafenvliâniesostavanamehaničeskuûpročnostʹiadsorbciûpesticidov AT dzyazkoyus kompozicíjníadsorbentiâkívklûčaûtʹokisnenijgrafenvplivskladunamehaníčnumícnístʹtaadsorbcíûpesticidív AT ogenkovm kompozicíjníadsorbentiâkívklûčaûtʹokisnenijgrafenvplivskladunamehaníčnumícnístʹtaadsorbcíûpesticidív AT shteinberglya kompozicíjníadsorbentiâkívklûčaûtʹokisnenijgrafenvplivskladunamehaníčnumícnístʹtaadsorbcíûpesticidív AT bilduukevichav kompozicíjníadsorbentiâkívklûčaûtʹokisnenijgrafenvplivskladunamehaníčnumícnístʹtaadsorbcíûpesticidív AT yatsenkotv kompozicíjníadsorbentiâkívklûčaûtʹokisnenijgrafenvplivskladunamehaníčnumícnístʹtaadsorbcíûpesticidív |