Композит, який складається з гідратованого діоксиду цирконію та оксиду графену, для вилучення органічних та неорганічних компонентів з води
Journal Title: Хімія, фізика та технологія поверхні - Year 2018, Vol 9, Issue 4
Abstract
Мета роботи полягала у розробці багатофункціонального адсорбента, який здатний видаляти з водних розчинів як неорганічні іони, так і молекулярні органічні сполуки. Окиснений графен отримано методом Хаммера. Композит, який включає гідратований діоксид цирконію та оксид графену (≈ 2 мас. %), був синтезований осадженням із золю, що містив дисперсні частинки вуглецевого матеріалу. Адсорбент та його складові досліджено методами рентгенофазового аналізу, ІЧ-Фур’є спектроскопії, TEM та еталонної контактої порометрії при застосуванні води та октану як робочих рідин. Виявлено сильну гідратацію оксиду графену у воді: об’єм мікро- та мезопор у водному середовищі є набагато вищим, ніж в октані. Це вказує на аналогічну поведінку графену та іонообмінних полімерів. Це, вочевидь, пов'язано з гідратацією його функціональних груп (гідроксильних, карбоксильних та епоксигруп). Для оксиду графену виявлено великі значення площі питомої поверхні, які досягають 1200 (в органічному розчиннику) або 2250 м2г–1 (у воді). Показано, що графен вкриває частинки неорганічної матриці, розпушуючи її в широкому інтервалі розмірів пор (від 10 нм до 1.5 мкм). Як виявлено, ізотерми адсорбції іонів Pb(II) та HCrO4– відповідають моделі Ленгмюра. Завдяки вираженим катіонообмінним властивостям, наповнювач покращує адсорбцію іонів Pb(II), збільшуючи ємність у 1.7 рази. Навпаки, аніонообмінна функція композиту пригнічується, оскільки шари оксиду графену екранують адсорбційні центри неорганічної матриці. Іншою причиною може бути електростатичне відштовхування аніонів, адже точка нульового заряду композиту зсувається до кислої області. Завдяки вуглецевому наповнювачу оксидний матеріал набуває спроможності адсорбувати як слабкодисоційовані (фенол), так і молекулярні (лактоза) oрганічні сполуки. Якщо початкова концентрація фенолу становить 5 мг дм–3, можливо знизити його вміст у воді до гранично припустимої концентрації. Після адсорбції вміст лактози у розчині є набагато меншим цього параметра. Таким чином, композит забезпечує практично повне видалення органіки з води.
Authors and Affiliations
Yu. S. Dzyazko, V. M. Ogenko, Yu. M. Volfkovich, V. E. Sosenkin, T. V. Maltseva, K. O. Kudelko
Keywords
Related Articles
- EP ID EP462876
- DOI 10.15407/hftp09.04.417
- Views 110
- Downloads 0
Physico-mechanical properties of organo-inorganic composites based on polyurethane, sodium silicate and Zn-Al layered double hydroxides
The purpose of this work was to create оrgano-inorganic composites (ONC) of polyurethane containing sodium silicate and Zn-Al layered double hydroxides (LDH). Macrodiisocyanate (MDI) was selected as an organic matrix on...
The modification and catalytic properties of niobium pentoxide
We have studied mechanochemical, microwave, and ultrasonic treatments of niobium pentoxide of different origin and specific surface area (0.1-474 m2/g). The aims of work were: examination of crystal, porous, and electron...
Хемихромные свойства пленок NiOOH в растворах формальдегида
С целью разработки сенсорных и электрохромных материалов исследованы оптические свойства пленок NiOOH в растворах формальдегида. Исследование кинетики оптических преобразований показали, что за счет их химического взаимо...
Synthesis and characterization of copper-loaded hydroxyapatite-alginate microspheres
Microspheres of hydroxyapatite (HA) in alginate (Alg) shell can be successfully used for controlled release of drugs, growth factors, and antibacterial compounds. Hydroxyapatite is a perfect material for biomaterials pro...
Light emitting “polymer-nanoparticles” coatings on macroporous silicon substrates
We investigate the conditions for increase of the photoluminescence of CdS nanocrystals in polyethyleneimine and polyethyleneimine with carbon multiwall nanotubes on macroporous silicon substrates. Macroporous silicon st...