НОВИЙ ЕФЕКТИВНИЙ ВУГЛЕЦЕВИЙ АДСОРБЕНТ ДЛЯ ЗНЕЗАЛІЗНЕННЯ ВОДИ

Автор(и)

  • Вероніка Геннадіївна Руденко Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського”, Ukraine
  • Ірина Миколаївна Іваненко Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського”, Ukraine https://orcid.org/0000-0002-6885-3662
  • Ірина Володимирівна Косогіна Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського”, Ukraine http://orcid.org/0000-0002-9795-7110
  • Андрій Петрович Бурмак Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського”, Ukraine https://orcid.org/0000-0003-2415-8032

DOI:

https://doi.org/10.24025/2306-4412.1.2021.225318

Ключові слова:

активоване вугілля, модифікування, Ni-вмісний адсорбент, адсорбційна ємність, очищення води, сполуки заліза.

Анотація

Отримано Ni-вмісний вуглецевий адсорбент на основі попередньо окисненого нітратною кислотою активованого вугілля з наступною модифікацією нікелем. Хімія поверхні синтезованого вуглецевого адсорбенту має поліфункціональний характер з високою аніоно- та катіонообмінною ємністю та у три рази вищою адсорбційною ємністю щодо йонів Fe3+ порівняно з вихідним активованим вугіллям марки Norit SAE SUPER. Підвищення адсорбційної активності пояснюється збільшенням сили π-супряженої електронної системи за рахунок введення у вугільну матрицю додаткових електронів від атома нікелю, що створює умови для його орієнтаційних та індукційних взаємодій з йонами феруму. Модифікування поверхні вуглецевого адсорбенту нікелем привело до появи магнітних властивостей синтезованого матеріалу, що сприяло збільшенню концентрації йонів Fe3+ у приповерхневому шарі адсорбенту. Як наслідок модифікування поверхні нікелем спостерігається зростання адсорбційної ємності матеріалу щодо сполук заліза від ~117 мг/г до 750 мг/г для модифікованого вуглецевого матеріалу порівняно з вихідним вугіллям. Процес адсорбції на отриманому Ni-вмісному вуглецевому адсорбенті адекватно описується моделлю Ленгмюра. Запропоновано використовувати синтезований матеріал в технології очищення води з високою концентрацією сполук заліза у такій комбінації стадій: аерація, фільтрування на механічному фільтрі, іонний обмін на сучасному матеріалі Ecomix A. За таких умов ефективність очищення води від сполук заліза в лабораторних умовах становила 99,8 %.

 

Біографії авторів

Вероніка Геннадіївна Руденко, Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського”

магістр 

Ірина Миколаївна Іваненко, Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського”

к.х.н, доцент

Ірина Володимирівна Косогіна, Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського”

к.т.н, доцент

Андрій Петрович Бурмак, Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського”

к.т.н.

Посилання

"WaterNet water quality map". [Online]. Available: https://waternet.ua/quality_map.

G. I. Nikoladze, Iron removal of natural and recycled waters, Мoscow, Russia: Stroyizdat, 1978 [in Russian].

Physical-chemical methods of water purification. Managing water, I. M. Astrelin and H. Ratnaviry, Eds. Kyiv, Ukraine: Drukarnia Volf, 2015 [in Ukrainian].

Z. Maletskyi, T. Mitchenko, N. Makarova, and W. Hoell, "Properties of anion exchange resins exhausted by humic compounds", Desalination and Water Treatment, no. 25 (1-3), pp. 78-83, 2011. doi: 10.5004/dwt.2011.1524.

The world of modern water treatment: a series of publ., T. E. Mitchenko, Ed. Кyiv, Ukraine: BYBT Waternet, 2019 [in Ukrainian].

I. Pandová, M. Rimár, A. Panda, J. Valíček, M. Kušnerová, and M. Harničárová, "A study of using natural sorbent to reduce iron cations from aqueous solutions", International Journal of Environmental Research and Public Health, no. 17 (10), p. 3686, 2020. doi: 10.3390/ijerph17103686.

I. C. Ostroski, M. A. Barros, E. A. Silva, J. H. Dantas, P. A. Arroyo, and O. C. Lima, "The removal of Fe (III) ions by adsorption onto zeolite columns", Adsorption Science & Technology, no. 25 (10), pp. 757-768, 2007. doi: 10.1260/026361707785284239.

E. Neag, A. I. Török, C. Tanaselia, I. Aschilean, and M. Senila, "Kinetics and equilibrium studies for the removal of Mn and Fe from binary metal solution systems using a Romanian thermally activated natural zeolite", Water, no. 12 (6), p. 1614, 2020. doi: 10.3390/w12061614.

S. Lin, H. He, R. Zhang, and J. Li, "Removal of Fe (II) and Mn (II) from aqueous solution by palygorskite", in Int. Conf. on Computer Distributed Control and Intelligent Environmental Monitoring, 2011. doi: 10.1109/cdciem.2011.341.

D. Barloková, and J. Ilavský, "Natural zeolites with a surface MnO2 layer in water treatment", Chem. Listy, no.108, pp.1153- 1157, 2014; C. Colella, "Natural zeolites. Studies in urface science and catalysis zeolites and ordered mesoporous materials", Progress and rospects, pp. 13-40, 2005. doi: 10.1016/s0167-2991(05)80004-7.

X. Liu, C. Wang, Q. Wu, and Z. Wang, "Metal-organic framework-templated synthesis of magnetic nanoporous carbon as an efficient absorbent for enrichment of phenylurea herbicides", Analytica Chimica Acta, no. 870, pp. 67-74, 2015. doi: 10.1016/j.aca.2015.02.036.

H. Kim, R. Ko, S. Lee, and K. Chon, "Removal efficiencies of manganese and iron using pristine and phosphoric acid pretreated biochars made from banana peels", Water, no. 12 (4), p. 1173, 2020. doi: 10.3390/w12041173.

A. Mashkuri, A. Saljooqi, and Z. Tohidiyan, "Nano clay Ni/NiO nanocomposite new sorbent for separation and preconcentration dibenzothiophene from crude prior to UV–vis spectrophotometery determination", Analytical Chemistry Research, no. 12, pp. 47-51, 2017. doi: 10.1016/j.ancr.2017.02.002.

L. Lei, Z. Yao, J. Zhou, W. Zheng, B. Wei, J. Zu, and K. Yan, "Hydrangea-like Ni/NiO/C composites derived from metalorganic frameworks with superior microwave absorption", Carbon, no. 173, pp. 69-79, 2021.doi: 10.1016/j.carbon.2020.10.093.

L. Hao, X. Meng, C. Wang, Q. Wu, and Z. Wang, "Preparation of nickel-doped nanoporous carbon microspheres from metalorganic framework as a recyclable magnetic adsorbent for phthalate esters", Journal of Chromatography A, no. 1605, p. 460364, 2019. doi: 10.1016/j.chroma.2019.460364.

X. Liu, C. Wang, Q. Wu, and Z. Wang, "Metal-organic framework-templated synthesis of magnetic nanoporous carbon as an efficient absorbent for enrichment of phenylurea herbicides", Analytica Chimica Acta, no. 870, pp. 67-74, (2015). doi: 10.1016/j.aca.2015.02.036/

D. Li, M. He, B. Chen, and B. Hu, "Metal organic frameworks-derived magnetic nanoporous carbon for preconcentration of organophosphorus pesticides from fruit samples followed by gas chromatography-flame photometric detection", Journal of Chromatography A, no. 1583, pp. 19-27, 2019. doi: 10.1016/j.chroma.2018.11.012.

X. Wei, Y. Wang, J. Chen, F. Xu, Z. Liu, X. He, and Y. Zhou, "Adsorption of pharmaceuticals and personal care products by deep eutectic solvents-regulated magnetic metal-organic framework adsorbents: Performance and mechanism", Chemical Engineering Journal, no. 392, p. 124808, 2020. doi: 10.1016/j.cej.2020.124808.

"Powdered activated carbon Norit SAE SUPER". [Online]. Available: http://ecofilter.com.ua/prod/ac/norit/sae_super_norit.htm [in Russian].

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-04-15

Як цитувати

Руденко, В. Г., Іваненко, І. М., Косогіна, І. В., & Бурмак, А. П. (2021). НОВИЙ ЕФЕКТИВНИЙ ВУГЛЕЦЕВИЙ АДСОРБЕНТ ДЛЯ ЗНЕЗАЛІЗНЕННЯ ВОДИ. Вісник Черкаського державного технологічного університету, (1), 144–154. https://doi.org/10.24025/2306-4412.1.2021.225318

Номер

Розділ

Хімічні технології та інженерія, екологічна безпека

URN