В бибилотеку

2

3

4

АННОТАЦИЯ

Выпускная квалификационная работа выполнена на тему «Синтез пористого углеродного адсорбента для извлечения ионов меди из водного раствора» и содержит: 54 страниц, 7 рисунков, 5 таблиц, 54 литературных источника.

Ключевые слова: адсорбция; углеродные адсорбенты; ионы меди(II);

технический углерод; очистка сточных вод; газофазное окисление.

Синтезирован пористый углеродный адсорбент путем газофазного окисления технического углерода при температуре 900°С. Показано, что в результате газофазного окисления технического углерода диоксидом углерода наблюдается увеличение объема микропор <2 нм, мезопор от 2 до 7 нм с 0.00 (исходный технический углерод) до 0.27 см3/г и 0.09 (исходный технический углерод) до 0.93 см3/г соответственно. Изучен процесс адсорбции ионов меди

(II) из водного раствора при рН 4,28 с использованием метода спектрофотомерии. Построен градуировочный график для определения концентрации ионов меди (II) в диапазоне концентраций 0.003 до 0.124 мг/мл,

который подчиняется закону Бугера-Ламберта-Бера. Показано, что пористый углеродный материал снижает концентрацию ионов меди (II) в водном растворе в 5 раз.

5

6

7

ВВЕДЕНИЕ

На сегодняшний день промышленные сточные воды, таких производств как нефтехимические, машиностроительные, текстильные и электротехнические в той или иной степени загрязнены солями тяжелых металлов, в частности ионами меди (II). Это является глобальной проблемой как для экономики, так и для экосистемы в целом. Основным способом утилизации ионов меди (II) является метод адсорбции с использованием в качестве адсорбентов активных углей, обладающих высокой сорбционной емкостью. Однако недостатком активных углей является многостадийность синтеза, применение на стадиях приготовления щелочей, кислот. Решением данной проблемы является использование технического углерода,

являющийся крупнотоннажным углеродным продуктом.

Целью данной работы является исследование влияния газофазного окисления печного технического углерода на пористую структуру,

функциональный покров и адсорбционные свойства.

Задачами работы являются:

1.Изучение фазового состава, функционального покрова и пористой структуры печного технического углерода.

2.Изучение фазового состава, функционального покрова и пористой структуры пористого углеродного материала.

3.Изучение адсорбционных свойств кокосового активного угля.

4.Изучение адсорбционных свойств технического углеродного материала и пористого углеродного материала.

8

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1.Адсорбция ионов меди из водных сред (актуальность темы)

Ионы меди (II) попадают в водоемы в результате деятельности промышленных комплексов, таких как нефтепереработка,

гальванопроизводство и добыча полезных ископаемых [1]. Ионы меди (II) в

результате ионного обмена и адсорбции образуют вредные соединения с минеральными (сульфаты, ацетаты) и органическими (этилендиамин)

веществами [2]. Данный вид загрязнений создает серьезные проблемы для всех живых существ, так как накопление ионов меди (II) в организме приводит к многочисленным проблемам со здоровьем [3]. Поэтому предельно допустимые концентрации (ПДК) ионов меди (II) составляют до 1.0 мг/л по ГОСТ 4388 – 72.

В настоящее время для очистки стоков от ионов меди (II) существует большое количество различных вариантов, таких как:

коагуляция,

флотация,

мембранная фильтрация,

химическое и электрохимическое осаждение.

Однако эти методы недостаточно рентабельны, так как образуют шламы, которые, в следствии выщелачивания из них ионов меди (II), могут быть опасны [4]. В связи с этим возникает потребность в разработке простых,

устойчивых и безопасных систем для удаления ионов меди (II). Адсорбция – один из наиболее применяемых в последние годы методов утилизации ионов меди (II). Метод адсорбции имеет ряд преимуществ, таких как: простота метода, широкий ассортимент адсорбентов, экологичность и низкая стоимость

[5].

На данный момент для адсорбции ионов меди (II) используют большое количество различных адсорбентов. Наиболее широкое применение в

9

промышленности для утилизации ионов меди (II) находит активированный уголь [6]. За счет своих преимуществ, таких как пористая структура, большая площадь поверхности, адсорбционная эффективность, способность извлекать ионы металлов даже в небольших концентрациях, активированному углю посвящено большое количество исследований [7]. Большое преимущество активированного угля заключается в том, что его можно легко модифицировать, а сам адсорбент можно изготавливать в виде порошков,

гранул и волокон. Также к преимуществам активированных углей как адсорбентов можно отнести то, что их производство возможно из широкого круга органических веществ, таких как растительного, каменноугольного,

нефтяного сырья, а также сельскохозяйственных отходов [8]. В таблице 1

приведены характеристики наиболее известных образцов активированного угля и сырье, из которого его получают:

Таблица 1

Характеристики образцов активированных углей для получения ионов меди

(II)