Углеродные материалы на основе карбонизованной рисовой шелухи
Была изучена способность материалов на основе карбонизованной рисовой шелухи извлекать из воды ионы токсичных элементов – меди и кадмия в зависимости от температуры карбонизации и времени сорбции. Исследование проводилось в статических условиях. Полученный карбонизованный образец в количестве 0,5 г помещался в стакан, содержащий 50 см3 раствора со следующей концентрацией соли металла: медь – 5 мкг/см3, кадмий – 0,1 мкг/см3. По истечении фиксированного периода времени определяли остаточное содержание иона металла в воде методом атомно-адсорбционной спектроскопии. Далее по разнице исходной и полученной концентрации находили степень сорбции. Результаты сорбции меди и кадмия представлены в таблицах 10, 11.
Таблица 10 - Зависимость степени поглощения ионов двухвалентной меди из раствора в зависимости от температуры карбонизации сорбента и времени контакта с раствором
РШ-400 (Сисх =4,51 мкг/см3) | |||
m, г | t, мин | Концентрация, мкг/см3 | % поглощения |
1,0071 | 1,69 | 64,2 | |
1,0041 | 1,61 | 69,6 | |
1,0069 | 1,47 | 75,7 | |
1,0101 | 1,1 | 79,1 | |
1,0034 | 0,8 | 80,3 | |
РШ-450 (Сисх =4,8 мкг/см3) | |||
m, г | t, мин | Концентрация, мкг/см3 | % поглощения |
1,0028 | 1,49 | 62,5 | |
1,0049 | 1,13 | 64,3 | |
1,0072 | 0,844 | 67,4 | |
1,0075 | 0,8 | 75,6 | |
1,0041 | 0,8 | 82,3 | |
РШ-500 (Сисх =4,8 мкг/см3) | |||
m, г | t, мин | Концентрация, мкг/см3 | % поглощения |
1,0063 | 1,1 | ||
1,0128 | 0,662 | 76,5 | |
1,0047 | 0,602 | 82,4 | |
1,0029 | 0,556 | 83,3 | |
1,0057 | 0,553 | 83,3 | |
РШ-550 (Сисх =5,1 мкг/см3) | |||
m, г | t, мин | Концентрация, мкг/см3 | % поглощения |
1,0075 | 1,828 | 77,1 | |
1,0041 | 1,552 | 86,2 | |
1,0032 | 1,241 | 87,5 | |
1,0078 | 1,069 | 88,4 | |
1,0135 | 1,003 | 88,5 | |
РШ-600(Сисх =5,1 мкг/см3) | |||
m, г | t, мин | Концентрация, мкг/см3 | % поглощения |
1,0013 | 0,223 | 95,6 | |
1,0022 | 0,145 | 97,2 |
Продолжение таблицы 10
1,0043 | 0,115 | 97,7 | |
1,0065 | 0,068 | 98,6 | |
1,0079 | 0,065 | 98,7 | |
РШ-650 (Сисх =5,1 мкг/см3) | |||
m, г | t, мин | Концентрация, мкг/см3 | % поглощения |
1,0023 | 0,077 | 97,5 | |
1,0048 | 0,067 | 98,8 | |
1,0046 | 0,029 | 99,5 | |
1,0015 | 0,029 | 99,6 | |
1,0033 | 0,027 | 99,8 | |
РШ-700 (Сисх =4,81 мкг/см3) | |||
m, г | t, мин | Концентрация, мкг/см3 | % поглощения |
1,0069 | 0,046 | ||
1,0045 | 0,043 | 99,1 | |
1,006 | 0,024 | 99,5 | |
1,0025 | 0,022 | 99,5 | |
1,0067 | 0,019 | 99.6 | |
РШ-750 (Сисх =4,81 мкг/см3) | |||
m, г | t, мин | Концентрация мкг/см3 | % поглощения |
1,0076 | 0,118 | 98,5 | |
1,0008 | 0,06 | 98,7 | |
1,0023 | 0,022 | 99,4 | |
1,0031 | 0,019 | 99,4 | |
1,006 | 0,01 | 99,5 | |
РШ-800 (Сисх =4,81 мкг/см3) | |||
m, г | t, мин | Концентрация, мкг/см3 | % поглощения |
1,0014 | 0,59 | 87,7 | |
1,0048 | 0,13 | 97,3 | |
0,9986 | 0,096 | ||
1,0036 | 0,068 | 98,6 | |
0,9993 | 0,051 | 98,9 |
Таблица 11 - Зависимость степени поглощения ионов двухвалентного кадмия из раствора от температуры карбонизации сорбента и времени контакта
РШ-400 (Сисх = 0,1 мкг/см3) | ||
t, мин | Конечная концентрация, мкг/см3 | % поглощения |
0,0355 | 64,5 | |
0,0291 | 70,9 |
Продолжение таблицы 11
0,0228 | 77,2 | |
0,0179 | 82,1 | |
0,0176 | 82,4 | |
РШ-450 (Сисх =0,1 мкг/см3) | ||
t, мин | Конечная концентрация, мкг/см3 | % поглощения |
0,025 | 75,0 | |
0,0233 | 76,7 | |
0,0169 | 83,1 | |
0,0151 | 84,9 | |
0,0146 | 85,4 | |
РШ-500 (Сисх = 0,1 мкг/см3) | ||
t, мин | Конечная концентрация, мкг/см3 | % поглощения |
0,0326 | 67,4 | |
0,0224 | 77,6 | |
0,015 | 85,0 | |
0,0152 | 84,8 | |
0,0117 | 88,3 | |
РШ-550 (Сисх = 0,1 мкг/см3) | ||
t, мин | Конечная концентрация, мкг/см3 | % поглощения |
0,0411 | 58,9 | |
0,0273 | 72,7 | |
0,0117 | 88,3 | |
0,0073 | 92,7 | |
0,0039 | 96,1 | |
РШ-600(Сисх =0,1 мкг/см3) | ||
t, мин | Конечная концентрация, мкг/см3 | % поглощения |
0,0275 | 72,5 | |
0,0256 | 74,4 | |
0,0158 | 84,2 | |
0,0121 | 87,9 | |
0,0076 | 92,4 | |
РШ-650 (Сисх =0,1 мкг/см3) | ||
t, мин | Конечная концентрация, мкг/см3 | % поглощения |
0,0062 | 93,8 | |
0,0021 | 97,9 | |
0,0019 | 98,1 | |
0,0023 | 97,7 | |
0,0018 | 98,2 | |
РШ-700 (Сисх =0,1 мкг/см3) |
Продолжение таблицы 11
t, мин | Конечная концентрация, мкг/см3 | % поглощения |
0,0071 | 92,9 | |
0,0064 | 93,6 | |
0,0039 | 96,1 | |
0,0028 | 97,2 | |
0,0014 | 98,6 | |
РШ-750 (Сисх =0,1 мкг/см3) | ||
t, мин | Конечная концентрация, мкг/см3 | % поглощения |
0,0018 | 98,2 | |
0,0017 | 98,3 | |
0,0015 | 98,5 | |
0,0016 | 98,4 | |
0,0015 | 98,5 | |
РШ-800 (Сисх =0,1 мкг/см3) | ||
t, мин | Конечная концентрация, мкг/мл | % поглощения |
0,0155 | 84,5 | |
0,0059 | 94,1 | |
0,0069 | 95,1 | |
0,0035 | 96,5 | |
0,0029 | 97,1 |
Температура карбонизации: 400 (1), 450 (2), 500 (3); 550 (4), 600 (5), 650 (6); 700 (7), 750 (8), 800 ºС (9)
Рисунок 25 - Влияние продолжительности сорбции на степень поглощения ионов меди образцами карбонизованной РШ
Если представить результаты сорбции в графическом виде, то отчетливо видно, что большая часть ионов меди (рис. 25) сорбируется в первые 5 минут. Также четко просматривается влияние температуры карбонизации. Так, например, образцы, синтезированные при температурах ниже 600 ºС, обладают относительно низкой поглотительной способностью. Если же использовать совокупность всех вышеперечисленных факторов, то наиболее перспективным является углеродный материал, полученный при 650 ºС и времени процесса 60 минут.
Температура карбонизации: 400 (1), 450 (2), 500 (3); 550 (4), 600 (5), 650 (6); 700 (7), 750 (8), 800 ºС (9)
Рисунок 26 - Влияние продолжительности сорбции на степень поглощения ионов кадмия образцами карбонизованной РШ
На рисунке 26 показана зависимость степени извлечения ионов кадмия от времени сорбции для рисовой шелухи, карбонизованной при различных температурах. Так же, как и в случае с сорбцией меди, наблюдается определённая пороговая температура, ниже которой сорбция проходит менее эффективно. В данном случае - это образцы, карбонизованные при температурах ниже 650 ºС. При анализе всех образцов можно отметить, что наиболее эффективным является РШ-750 при длительности сорбции 30 минут.
На основании полученных результатов можно сделать вывод, что наноструктурированные углеродные материалы на основе РШ проявляют высокие сорбционные свойства, по отношению к ионам кадмия и меди. Известно, что процессы, протекающие на поверхности модифицированного сорбента при взаимодействии с ионами токсичных металлов, извлекаемых из водных растворов, характеризуются несколькими видами взаимодействий: сорбционными, ионообменными и комплексообразующими. Все виды взаимодействий имеют обратимый характер, что дает возможность многократно применять эти сорбенты.
Дата добавления: 2015-06-27; просмотров: 1070;