Өсімдік негізіндегі көміртекті сорбенттерді ағызынды суларды ауыр металдардан тазарту үшін пайдалану

Әртүрлі температурада карбонизделген күріш қауызы үшін кадмий иондарын сорбциялау дәрежесінің сорбция уақытына тәуелділігінен осыған ұқсас нәтижелер көруге болады. Берілген жағдайдағы үлгілер 650ºC-тан төмен температурада карбонизделген. Барлық үлгілерді сараптай келе, 7500C-та синтезделген КҚ  жоғары эффективтілік көрсетіні анықталды [38].

Сорбциялық  дәрежесінің жоғары болуы карбонизделген үлгілердің меншікті беттік ауданының жоғары болуымен, кеуектілігімен және беттік қабатындағы функционалды топтардың болуымен түсіндіріледі. Сорбция металл иондарының беттік қабаттағы реакцияға түсуге қабілетті функциональды топтармен әрекеттесуінен, яғни хемосорбция жүру әсерін, сол сияқты физикалық сорбция әсерінен жүзеге асады. Химиялық сорбция механизмін хелатты комплекс түзуімен сипаттауға болады (13-сурет).

13-сурет. Хелатты комплекс

Мұндай  наноқұрлымды көміртекті материалдар жеңіл регенерацияланады. Сулы ерітінділердегі ауыр металл иондарымен әрекеттесу кезінде  модифицирленген сорбент бетінде  жүретін  процестер бірнеше  әрекеттесу  түрлерімен: сорбциялық, ион алмасулық, комплекстүзумен сипатталады. Барлық әрекеттесу түрлері қайтымды сипатта болып, бұл сорбенттерді бірнеше рет қолдануға мүмкіндік береді.

ҚОРЫТЫНДЫ

КҚ негізіндегі наноөлшемді көміртекті материалдар алу процесі әртүрлі температурада зерттелді. Карбониздеу кезінде үлгілер массасының жоғалуының пайыздық мөлшері, алынған өнімдегі көміртек мөлшері, олардың меншікті беттік ауданы анықталды. Карбониздеу температурасын жоғарылатқан сайын масса жоғалуының пайыздық мөлшері артатыны байқалды. 650˚С температурада карбонизделген КҚ-ның меншікті беттік ауданы максималды мәнге (910 м2/г) жетеді.

Әртүрлі температурада карбонизделген наноөлшемді көміртекті материалдар ИҚ-Фурье, ЭПР-спектроскопия, электронды микроскопия, элементті талдау әдістерімен зерттелді. ИҚ-спектрлерінен үлгінің беттік қабатында реакцияға түсуге қабілетті карбоксильді, карбонильді, фенольды функциональды топтар бар екендігі анықталды.

Электронды микроскопия көмегімен алынған сорбенттер құрылысы мен морфологияларының әртүрлі болып келетінін көруге болады. Карбониздеу процесінен кейін үлгілердегі кеуек өлшемдері артып, талшықты борпылдақ  күйге ауысатыны белгілі болды.  Яғни ол меншікті беттік ауданының артуына алып келеді.

КҚ негізіндегі карбонизделген сорбенттердің сорбциялық қасиеттері зерттелді. Сорбция судағы мыс пен кадмий иондарының ШЖК-нан жоғары болатын модельді ерітінділерімен тексерілді. Судағы металл иондарының сорбциясы 6000C-та және одан жоғары температурада карбонизделген үлгі үшін бастапқы 5 минуттың өзінде 96-99% құрайды. Яғни, 6000C-тан төмен температурада синтезделген үлгілердің сорбциялық қасиетінің біршама төмен екендігін көруге болады.

ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ

1. Кузнецов Б.Н. Некоторые актуальные направления исследований в области химической переработки древесной биомассы и бурых углей //Химия в интересах устойчивого развития, 2001, №9, С. 443-459.
2. Лимонов Н.В.,  Оконцев В.Ф., Глушанков Л.В., Солнцев В.В. Карбонизация полимеров // Журнал прикладной химии, 1994, Т. 67, № 10, С.  1648-1650.
3. Федохов Н.Ф., Ивахнюк Г.К., Тетелов В.В. Пористая структура и адсорбционные свойства адсорбентов из неорганических соединений углерода //Сб. науч. тр. Л., 1980. С. 21-26.
4. Асеева P.M., Смуткина Э.С., Берлин А.А., Касаточкин В.И. Структурная химия углерода и углей. Под ред. В.И.Касаточкина, М.: Наука, 1969, 200с.
5. Николаев В.Г., Стрелко В.В. Гемосорбция на активных углях. Киев, Наука думка, 1979, 286 с.
6. Кузнецов Б.Н. Термокаталитические процессы при получении химических продуктов из природных органических полимеров – ископаемых углей и древесной биомассы // Химия твердого топлива, 1999, №2, С. 3-13.
7. Багреев А.А., Брошник А.П., Стрелко В.В., Тарасенко Ю.А. Влияние окислительной обработки скорлупы грецкого ореха на свойства активированного угля // Журнал прикладной химии, 2001, Т. 74, № 9, С.1413-1416.
8. Гаманович Н.М., Горбунова В.А., Ламоткин А.И., Новиков Г.И. Высокотемпературный топливный элемент на продуктах неполного сгорания древесного угля // Журнал прикладной химии,  2001, Т. 74, №2, С. 330-332.
9. Багреев А.А., Брошник А.П., Ледовских А.В., Тарасенко Ю.А. Получение активированных углей на основе скорлупы грецких орехов //Экотехнологии и ресурсосбережение, 2002, №2, С. 38-42.
10. Boehm H.P. Some aspects of the surface Chemistry of Carbon blacks and other Carbons // Carbon, 1994, Vol. 32,  No. 5, p.759-769.
11. Перездриенко И.В., Моложденюк Т.Б., Шерматов Б.Э., Юнусов М.П. Влияние температуры карбонизации и активации на структурообразование лигниновых активных углей  // Журнал прикладной химии, 2001, Т. 74, №10, С. 1601-1604.
12. Дубинин М.М. Адсорбция воды и микропористые структуры углеродных адсорбентов // Известия АН СССР. Серия химическая, 1981, №1, С. 9-22.
13. Поляков Н.С, Петухова Г.А, Касаткин А.А. Новое уравнение адсорбции расчета параметров микропористой структуры //Известия Академии наук. Серия химическая, 1995, №10, С. 1931-1933.
14. Кинле X., Бадер Э. Активные угли и их промышленное применение. Л.: Химия, 1984, 216 с.
15. Галушко Л.Я., Хазипов В.А., Пащенко Л.В., Саранчук В.И. Получение активированных углей из фруктовых косточек // Химия твердого топлива,   1998, Т.56, №3, С. 33-38.
16. Петухова Г.А., Поляков Н.С., Лупашку Ф.Г. и Монахова Л.И. Оценка пористой структуры активных углей // Известия Академии наук. Серия химическая, 1995, №10, С. 1934-1936.
17. Печуро Н.С., Французов В.К. Получение волокнистого углерода. Тематический обзор, М.: ЦНИИТЭНефтехим, 1989, 105с.
18. Фёнелонов В. Б. Пористый углерод. Изд. ИК СО РАН, Новосибирск, 1995, 320 с.
19. Махорин К.Е., Пищай И.Я. Физико-химические характеристики углеродных адсорбентов // Деминерализация воды. 1996, №2, С. 74-83.
20. Духанин В.П., Плаченов Т.Г., Гранкоф С.Л., Кузнецов Л.Н. Сорбционные свойства и пористая структура активированных углей, полученных путем термоокисления // Сб., Красноярск, 1998, С. 43-46.
21. Kutics K., Kotsis L., Szolcsanyi P., Argyelan J. Production of activated Carbon from Walnut shell I. Adsorption investigations and study application characteristics  //Hungarian journal of Industrial Chemistry Veszprem, 1984, Vol. 12, p. 319-327.
22. Lupashku T., Monahova L., Gonchar V. Adsorption properties of active Carbons obtained from food industry by-products //Revue Roumaine de Chimie, 1994, Vol. 39, №8, p. 909-916.
23. Зыкова И.В., Алексеева Е.А., Панов В.П. О возможности извлечения ионов тяжелых металлов из избыточного активного ила при нормальных температурах // Журнал прикладной химии, 2001, Т. 74, №11, С. 1901-1904.
24. Федохов Н.Ф., Ивахнюк Г.К., Тетелов В.В. Пористая структура и адсорбционные свойства адсорбентов из неорганических соединений углерода. Получение, структура и свойства сорбентов // Межвузовский сб. науч. тр., Ленинград, 1980, С. 21-26.
25. Кузнецов Б. Н. Катализ химических превращений угля и биомассы. Наука, Новосибирск, 1990, 130 с.
26. Плаксин Г.В., Бакланова О.Н., Дроздов В.А., Дуплякин В.К. и др. Углеродные адсорбенты из скорлупы кедровых орехов  // Химия в интересах устойчивого развития, 2000, №8, С. 715-721.
27. Зосин А.П., Приймак Т.И., Кошкина Л.Б., Мартынова Т.Ф. Адсорбционно-активные  материалы для промышленной экологии. АН СССР. М: «Апатиты», 1991, С. 8-25.
28. Челищев Н.Ф., Бренштейн Б.Г., Смола В.И. Стерина Р.М. Методы очистки сточных вод и газовых выбросов с применением природных сорбентов. М.: ВИЭМС, 1979,  186 с.
29. Гончарук В.В., Вакуленко В.Ф., Горчев В.Ф., Захалявко Г.А. Развития исследований в области окислительных и каталитических методов очистки воды // Химия и технология воды, 1998,  Т.20, №1, С. 7-14.
30. Ефанов М.В., Клепиков А.Г. Исследование сорбционной способности азотсодержащих производных древесины по отношению к ионам различных металлов // Журнал прикладной химии, 2001, Т. 74, № 2, С. 340-342.
31. Манвелова Н.Е., Вольф И.В., Синякова М.А. Пути создания малоотходной технологии очистки сточных вод, содержащих соединения тяжелых металлов // Журнал прикладной химии, 2001, Т. 74, № 10, С. 1651-1655.
32. Пожидаева Н.В. Гигиеническая оценка некоторых элементов с переменной валентностью в связи с их регламентированием в воде. Автореф. Дисс. Канд. Мед. Наук. – М., 1982.
33. Казицына Л.А, Куплетская Н.Б. Применения УФ, ИК, ЯМР и массспектроскопии в органической химии. М.: МГУ, 1979, 147 с.
34. Жылыбаева Н.К., Уалиева П.С., Мансурова Р.М., Жубанова А.А. Модифицированные карбонизованные сорбенты многофункционального действия. Тез. докл. межд. симпозиум. «Хим. наука, как основа развития хим.промышленности Казахстана в XXI веке» Посв. 100-летию со дня рождения академика А.Б.Бектурова, Алматы, 2001, С. 201.
35. Мансурова Р.М. Термокаталитический и термический синтез углеродсодержащих сорбентов, огнеупоров, негорючих композиции и катализаторов. Докт. дис. Алматы, 2001, 264 с.
36. Мансурова Р.М., Таипова Р.А., Жылыбаева Н.К. Наноструктурированные карбонизованные сорбенты // III международн. симп. «Физика и химия углеродных материалов», 2004, сс. 107-110.
37. Мансурова Р.М. Физико-химические основы синтеза углеродсодержащих компазиции. Монография, Алматы XXI век, 2001, 150с.
38. Тусупбекова А.А., Жылыбаева Н.К. Карбонизделген күріш қауызы негізіндегі көміртекті материалдарды алу // II Международный конгресс студентов и молодых ученых. «Мир науки» Казахстанские химические дни-2008, Алматы, 21-25 апреля 2008.
39. Тусупбекова А.А., Мансурова З.А., Баешова А. К., Жылыбаева Н.К. Күріш қауызы негізіндегі карбонизделген сорбенттерді алу және қасиеттерін зерттеу // III Международный конгресс студентов и молодых ученых. «Мир науки», посвященный 75-летию КазНУ им. аль-Фараби Общеуниверситетский студенческий конкурс на знание истории КазНУ им. аль-Фараби Республиканские студенческие предметные олимпиады, Алматы, 23-30 апреля 2008.