Шубин Игорь Николаевич, кандидат технических наук, доцент
ул. Советская, 106/5, пом. 2, Тамбов, 392000
Igor N. Shubin, Cand. Sc. (Eng.), Associate Professor, Associate Professor
Bld. 2, 106/5, Sovetskaya St., Tambov, 392000
Ананьева Оксана Альбертовна, аспирант
ул. Советская, 106/5, пом. 2, Тамбов, 392000
Oksana A. Ananyeva, Postgraduate Student
Bld. 2, 106/5, Sovetskaya St., Tambov, 392000
Представлены результаты исследований адсорбционной способности разработанного активированного углеродного материала (АМ), полученного двумя методами активации – с одним (АМ1) и двумя активаторами (АМ2) соответственно, а также его компактированных вариантов (АМК) с использованием в качестве связующих поливинилового спирта (ПВС), поливинилацетата (ПВА) и базальтового волокна (БВ) по отношению к типовым загрязнителям водных сред – органическим красителям и тяжелым металлам. Сорбционная способность углеродных материалов оценивалась по способности удаления молекул красителей – «метиленового синего» (МС) и «желтого «солнечного заката» (СЗ) с помощью спектрофотометрического анализа, а также ионов тяжелых металлов – свинца (Pb2+) с помощью рентгено-флуоресцентной спектрометрии. В результате проведенных адсорбционных кинетических исследований установлена поглотительная способность исходного, активированных и компактированных материалов. Сорбционная емкость по свинцу для материалов карбонизат и АМК1 составила 71 и 65 мг/г соответственно, оптимальное время сорбции – 30 мин; для материалов АМ1, АМ2, АМК1/ПВС, АМК1/ПВА и АМК1/БВ – 65, 66, 49, 45, 42 мг/г соответственно, оптимальное время сорбции – 15 мин. Для красителей МС и СЗ получены значения емкости: 1000 – 2010 мг/г, 66 – 972 мг/г и 15 мин соответственно. Для анализа механизмов поглощения применялись эмпирические уравнения псевдо-первого и псевдо-второго порядка, Еловича и внутричастичной диффузии. Представленные результаты показывают возможность применения разработанного активированного углеродного материала в качестве эффективного сорбента органических и неорганических поллютантов из водных растворов.
The paper presents the results of adsorption studies on the developed activated carbon material (AM), obtained by two activation methods – with one (AM1) and two activators (AM2), respectively, as well as its compacted versions (AMK) using polyvinyl alcohol (PVА), polyvinyl acetate (PVAС) and basalt fiber (BF) as binders, with regard to typical pollutants of aquatic environments – organic dyes and heavy metals. The carbon materials sorption capacity was assessed by the ability to remove dye molecules – “methylene blue” (MB) and “sunset yellow” (SY) using spectrophotometric analysis, as well as by the ability to remove heavy metal salts – lead (Pb2+) using X-ray fluorescence spectrometry. As a result of adsorption kinetic studies, the absorption capacity of the starting material, activated and compacted materials was determined. The sorption capacity for lead for the materials carbonisate and AMK1 was 71 and 65 mg×g–1, respectively, the optimal sorption time was 30 minutes; for the materials AM1, AM2, AMK1/PVА, AMK1/PVAС and AMK1/BF 65, 66, 49, 45, 42 mg×g–1 accordingly, the optimal sorption time was 15 min. For MB and SY dyes, the parameters were 1000 – 2010 mg×g–1, 66 – 972 mg×g–1 and 15 min, respectively. To analyze the adsorption mechanisms using kinetic relationships and sorption isotherms, empirical equations of pseudo-first and pseudo-second order, Elovich equation and intraparticle diffusion model were used. The presented results show the possibility of using the developed activated carbon material as an effective sorbent of organic and inorganic pollutants from aqueous solutions.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.