 |
|||||||||
 |
2020, том 18, выпуск 2 |
|
|||||||
|
|||||||||
Выпуски/2020/том 18 /выпуск 2 |
Renata Balog, Viktoria Simon, Maryna Manilo, Laszlo Vanyorek, Zoltan Csoma, Sandor Barany
«Comparative Study of Ni(II) and Cu(II) Adsorption by As-Prepared and Oxidized Multi-Walled N-Doped Carbon Nanotubes»
283–298 (2020)
PACS numbers: 47.57.jd, 61.48.De, 68.37.Og, 68.43.-h, 68.65.-k, 81.05.ub, 82.65.+r
В работе рассмотрены законы и механизмы адсорбции ионов Ni(II) и Cu(II) охарактеризованными исходными и окислёнными легированными азотом многослойными углеродными нанотрубками (N-CNT). Образцы синтезировали методом каталитического химического осаждения паров N-бутиламина (источник углерода) и Ni(NO\(_3\))\(_2\) + MgO (катализатор) с последующей их очисткой HCl. Функционализация поверхности N-CNT проводилась с помощью окисления смесью концентрированных H\(_2\)SO\(_4\) и HNO\(_3\). Было показано, что: адсорбция ионов Ni(II) и Cu(II) достигает равновесного значения в течение 20–30 мин; адсорбция приводит к умеренному уменьшению рН суспензии на исходных (1,0–1,5 единицы pH) и значительному снижению рН (до 2,5 единиц рН) для окислённых N-CNT-образцов; изотермы адсорбции описываются уравнением Ленгмюра; положение плато адсорбции (25–30 мг/г для Cu и 35–40 мг/г для Ni) почти одинаково как для исходных, так и для окислённых образцов; при рН ? 8,0 для ионов Ni и рН ? 6,5 для ионов Cu наблюдается резкое увеличение величины адсорбции за счёт осаждения гидроксидов. Данные спектроскопических, адсорбционных, электрофоретических и рН-измерений показывают, что при рН ниже значения, при котором происходит осаждение гидроксидов, основным механизмом адсорбции исходными N-CNT является донорно-акцепторное взаимодействие между свободной парой электронов атомов азота, размещённых на решётке нанотрубок, и вакантной d-орбиталью ионов Ni(II) или Cu(II) соответственно. Для окислённых N-CNT процессы ионообмена с высвобождением H\(^+\) играют незначительную роль.
Keywords: N-doped multi-walled carbon nanotubes, Ni(II) and Cu(II) ions, adsorption, kinetics
References
1. X. Ren, C. Chen, M. Nagatsu, and X. Wang, Chem. Eng. J., 170, Nos. 2–3:
395 (2011); https://doi.org/10.1016/j.cej.2010.08.045.
2. Y.-H. Li, S. Wang, J. Wei, X. Zhang, C. Xu, Z. Luan, D. Wu, and B. Wei, Chem. Phys. Lett., 357, Nos. 3–4: 263 (2002); https://doi.org/10.1016/S0009-2614(02)00502-X.
3. K. Pyrzynska and M. Bystrzejewski, Colloids Surf. A, 362: 102 (2010); https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2010.03.047.
4. M. V. Manilo, Z. Z. Choma, and S. Barany, Colloid J., 79, No. 2: 212 (2017); https://doi.org/10.1134/S1061933X17020053.
5. Y.-H. Li, S. Wang, Z. Luan, J. Ding, C. Xu, and D. Wu, Carbon, 41: 1057 (2003); https://doi.org/10.1016/S0008-6223(02)00440-2.
6. Ch. Chen and X. Wang, Ind. Eng. Chem. Res., 45, No. 26: 9144 (2006); https://doi.org/10.1021/ie060791z.
7. Sh. Yang, J. Li, D. Shao, J. Hu, and X. Wang, J. Hazard. Mater., 166, No. 1: 109 (2009); https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2008.11.003.
8. M. Kandah and J.-L. Meunier, J. Hazad. Mater., 146, Nos. 1–2: 283 (2007); https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2006.12.019.
9. Ch. Lu and Ch. Liu, J. Chemical Technology and Biotechnology, 81, No. 12: 1932 (2006); https://doi.org/10.1002/jctb.1626.
10. F. Giannakopoulou, C. Haidouti, D. Gasparatos, I. Massasand, and G. Tsiakatouras, Desalination and Water Treatment, 57, No. 25: 11623 (2016); https://doi.org/10.1080/19443994.2015.1042069.
11. A. Stafiej and K. Pyrzynska, Separation and Purification Technology, 58: 49 (2007); https://doi.org/10.1016/j.seppur.2007.07.008.
12. L. Vanyorek, G. Muranszky, B. Fiser, E. Sikura, Zs. Hutkai, and B. Viskolcz, J. Disp. Sci. Techn., 40: 1 (2019); https://doi.org/10.1080/01932691.2019.1637757.
13. D. A. Bulushev, A. L. Chuvilin, V. I. Sobolev, S. G. Stolyarova, Y. V. Shubin, I. P. Asanov, A. V. Ishchenko, G. Magnani, M. Ricco, A. V. Okotrub, and L. G. Bulusheva, J. Mat. Chem. A, 5: 10574 (2017); https://doi.org/10.1039/C7TA02282D.
14. G. P. Rao, Ch. Lu, and F. Su, Separ. Purfic. Techn., 58: 224 (2007); https://doi.org/10.1016/j.seppur.2006.12.006.
15. M. A. Salam, Gh. Al-Zhrani, and S. A. Kosa, Comptes Rendus Chimie, 15, No. 5: 398 (2012); https://doi.org/10.1016/j.crci.2012.01.013.
16. A. Gadhave and J. Waghmare, International J. Chemical Sci. Applications, 5, No. 2: 56 (2014).
17. Zh. Gao, T. J. Bandosz, Z. Zhao, M. Hanand, and J. Qiu, J. Hazardous Materials, 167, Nos. 1–3: 357 (2009); https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2009.01.050.
18. L. Vanyorek, R. Meszaros, and S. Barany, Colloids and Surfaces A, 448: 140 (2014); https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2014.01.078.
19. S. Barany, N. Kartel’, and R. Meszaros, Colloid J., 76: 509 (2014); https://doi.org/10.1134/S1061933X14050020.
20. S. Gomez, N. M. Rendtorff, E. F. Aglietta, Y. Sakka, and G. Suarez, Applied Surface Sci., 379: 264 (2016); https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2016.04.065.
21. K. Csoban, M. Parkanyi-Berka, P.Joo, and Ph. Behrab, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 141, No. 3: 347 (1998); https://doi.org/10.1016/S0927-7757(98)00244-1.
22. K. Csoban and P.Joo, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 151, Nos. 1–2: 97 (1999); https://doi.org/10.1016/S0927-7757(98)00421-X.
23. J. Lakatos, S. D. Brown, and C. E. Snape, Fuel, 81, No. 5: 691 (2002); https://doi.org/10.1016/S0016-2361(01)00159-4.
24. M. Ajmal, R. A. K. Rao, R. Ahmad, J. Ahmad, and L. A. K. Rao, J. Hazardous Materials, 87, Nos. 1–3: 127 (2001); https://doi.org/10.1016/S0304-3894(01)00234-5.
25. M. V. Manilo, Z. Z. Choma, and S. Barany, Colloid J., 79, No. 2: 212 (2017); https://doi.org/10.1134/S1061933X17020053.
26. K. A. Burkov, L. S. Lilic, and L. G. Sillien, Acta Chem. Scandinavia, 19: 14 (1965); https://doi.org/10.3891/acta.chem.scand.19-0014.
27. D. Novak-Adamic, B. Cosovic, H. Bilinski, and M. Branica, J. Inorg. Nucl. Chem., 35, No. 7: 2371 (1973); https://doi.org/10.1016/0022- 1902(73)80303-3.
 Все статьи доступны по Лицензии Creative Commons “Attribution-NoDerivatives” («атрибуция — без производных статей») 4.0 Всемирная ©2003—2021 НАНОСИСТЕМЫ, НАНОМАТЕРИАЛЫ, НАНОТЕХНОЛОГИИ Институт металлофизики им. Г.В. Курдюмова Национальной Академии наук Украины. Электронная почта: tatar@imp.kiev.ua Телефоны и адрес редакции О сборнике Пользовательское соглашение |