INVESTIGATION OF THE SORPTION OF HEAVY METALS ON MODIFIED COAL

Аннотация

В данном исследовании показано, что комбинированное использование серной кислоты в качестве стабилизирующей добавки и уникальной пористой структуры активированный уголь (АУ) позволяет сформировать ассоциаты катионов металлов размером около 3 нм, равномерно распределенные по всей поверхности активированного угля (АУ).

Впервые показано, что структура АУ влияет на формирование и распределение катионов Me(II) на поверхности: наблюдается два типа катионов Me(II): размером 0,5-3 нм, локализованных преимущественно внутри пор АУ, и более крупных частиц (4-8 нм), находящихся на внешней поверхности АУ.

Для исследования влияния условий нанесения модификатора на распределение пор в пористой структуре и на внешней поверхности АУ и на активность полученных сорбентов синтезированы серии носителей, модифицированных углей. Суть подхода состоит в нанесении активной композиции на поверхность инертного наноструктурированного носителя АУ. В данном случае АУ выступает в роли первичного носителя, обеспечивающего необходимые текстурные характеристики, термическую и механическую стабильность сорбента, а также подложки для стабилизации  ассоциатов катионов Me(II).

Полученные  сорбенты исследовались комплексом физико-химических методов:

– Исследование текстурных характеристик методом низкотемпературной адсорбции азота

– Исследование фазового состава и химического состояния нанесённых компонентов методами РФА, УФ-видимой и КР спектроскопий.

Из экспериментальных данных по удерживанию адсорбатов рассчитаны их дифференциальные мольные теплоты адсорбции, изменение стандартной дифференциальной молярной энтропии, вклады энергии дисперсионных и специфических взаимодействий. Показано влияние иона металла на термодинамические характеристики сорбции.

Полученные результаты послужат основой создания сорбционной системы для адсорбции тяжелых металлов из воды природного и технического происхождения, в том числе химические предприятия, фармацевтические, металлургические, подземные парковки, а также для очистки сбросовых вод химических, фармацевтических и других предприятий.