1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Неорганические материалы
  4. T. 58, № 10, 2022

Неорганические материалы, 2022, T. 58, № 10, стр. 1151-1159

Структурные особенности и сорбционные свойства мезопористого углеродного материала, полученного из природного шунгита

Н. С. Сухинина 1, И. И. Ходос 2, И. И. Зверькова 1, А. Н. Туранов 1, В. К. Карандашев 2, Г. А. Емельченко 1, *

1 Институт физики твердого тела им. Ю.А. Осипьяна Российской академии наук
142432 Московская обл., Черноголовка, ул. Академика Осипьяна, 2, Россия

2 Институт проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов Российской академии наук
142432 Московская обл., Черноголовка, ул. Академика Осипьяна, 6, Россия

* E-mail: emelch@issp.ac.ru

Поступила в редакцию 08.04.2022
После доработки 23.06.2022
Принята к публикации 30.06.2022

Аннотация

Получен новый углеродный сорбент из природного шунгита путем удаления из него неуглеродных компонентов. Исследованы сорбционные свойства этого материала по отношению к ионам тяжелых металлов и катионного красителя – метиленового синего. Показано, что сорбент обладает высокой адсорбционной способностью по отношению к ионам тяжелых металлов (247 мг/г) и катионным красителям (120 мг/г) и может использоваться для очистки от них водных растворов.

Ключевые слова: шунгит, углеродный материал, сорбция, тяжелые металлы, катионный краситель

Список литературы

  1. Johnson B.E., Santschi P.H., Chuang C.-Y., Otosaka S. Collection of Lanthanides and Actinides from Natural Waters with Conventional and Nanoporous Sorbents // Environ. Sci. Technol. 2012. V. 46. № 20. P. 11251–11258. https://doi.org/10.1021/es204192r

  2. Zhang W., Ye G., Chen J. New Insights into the Uranium Adsorption Behavior of Mesoporous SBA-15 Silicas Decorated with Alkylphosphine Oxide Ligands // RSC Adv. 2016. V. 6. № 2. P. 1210–1217. https://doi.org/10.1039/C5RA21636B

  3. Johnson B.E., Santschi P.H., Shane Addleman R., Douglas M., Davidson J.D., Fryxell G.E., Schwantes J.M. Collection of Fission and Activation Product Elements from Fresh and Ocean Waters: a Comparison of Traditional and Novel Sorbents // Appl. Radiat. Isot. 2011. V. 69. № 1. P. 205–216. https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2010.07.025

  4. Budnyak T.M., Strizhak A.V., Gladysz-Plaska A., Sternik D., Komarov I.V., Kolodynska D., Majdan M., Tertykh V.A. Silica with Immobilized Phosphinic Acid-Derivative for Uranium Extraction // J. Hazard. Mater. 2016. V. 314. P. 326–340. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2016.04.056

  5. Atanassova M. Ordered Mesoporous Silicas Containing Imidazolium Substructures for Solid-Liquid Extraction of Metallic Anions ReO–4 // Russ. J. Inorg. Chem. 2021. V. 66. № 1. P. 696–706. https://doi.org/10.1134/S0036023621050028

  6. Yao Y., Xu F., Chen M., Xu Z., Zhu Z. Adsorption Behavior of Methylene Blue on Carbon Nanotubes // Biores. Technol. 2010. V. 101. № 9. P. 3040–3046. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2009.12.042

  7. Desouky A.M. Remove Heavy Metals from Groundwater Using Carbon Nanotubes Grafted with Amino Compounds // Sep. Sci. Technol. 2018. V. 53. № 11. P. 1698–1702. https://doi.org/10.1080/01496395.2018.1441304

  8. Pyrzynska K., Stafiej A. Sorption Behavior of Cu(II), Pb(II), and Zn(II) onto Carbon Nanotubes // Solvent Extr. Ion Exch. 2012. V. 30. № 1. P. 41–53. https://doi.org/10.1080/07366299.2011.581056

  9. Tian K., Wu J.L., Wang J.L. Adsorptive Extraction of Uranium(VI) from Seawater Using Dihydroimidazole Functionalized Multiwalled Carbon Nanotubes // Radiochim. Acta. 2018. V. 106. № 9. P. 719–731. https://doi.org/10.1515/ract-2017-2913

  10. Peng W.J., Li H.Q., Liu Y.Y., Song S.X. A Review on Heavy Metal Ions Adsorption from Water by Graphene Oxide and Its Composites // J. Mol. Liq. 2017. V. 230. P. 496–504. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2017.01.064

  11. Zhao Y., Guo C., Fang H., Jiang J. Competitive Adsorption of Sr(II) and U(VI) on Graphene Oxide Investigated by a Batch and Modeling Techniques // J. Mol. Liq. 2016. V. 222. P. 263–267. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2016.07.032

  12. Gorka J., Mayer R.T., Baggetto L., Veith G.M., Dai S. Sonochemical Functionalization of Mesoporous Carbon for Uranium Extraction from Seawater // J. Mater. Chem. A. 2013. V. 1. № 9. P. 3016–3026. https://doi.org/10.1039/C2TA01008A

  13. Cai H., Lin X., Qin Y., Luo X. Hydrothermal Synthesis of Carbon Microsphere from Glucose at Low Temperature and Its Adsorption Property of Uranium(VI) // J. Radioanal. Nucl. Chem. 2017. V. 311. № 1. P. 695–705. https://doi.org/10.1007/s10967-016-5106-9

  14. Hadjittofi L., Pashalidis I. Uranium Sorption from Aqueous Solutions by Activated Biochar Fibres Investigated by FTIR Spectroscopy and Batch Experiments // J. Radioanal. Nucl. Chem. 2015. V. 304. № 2. P. 897–904. https://doi.org/10.1007/s10967-014-3868-5

  15. Калинин Ю.К., Ковалевский В.В. Шунгитовые породы и базиты: особенности совместного генезиса // Геология и полезные ископаемые Карелии. 2014. Т. 17. С. 94–102.

  16. Ковалевский В.В. Структурное состояние шунгитового углерода // Журн. неорган. химии. 1994. Т. 39. № 1. С. 31–35.

  17. Калинин Ю.К. Углеродсодержащие шунгитовые породы и их практическое использование: дис. … докт. техн. наук. 2002.

  18. Rozhkova N.N. Role of Fullerene-like Structures in the Reactivity of Shungite Carbon as Used in New Materials with Advanced Properties // Perspectives of Fullerene Nanotechnology / Ed. Osawa E. Dordrecht, 2002. P. 237–251.

  19. Sheka E.F., Rozhkova N.N. Shungite as the Natural Pantry of Nanoscale Reduced Graphene Oxide // Int. J. Smart Nano Mater. 2014. V. 5. № 1. P. 1–16. https://doi.org/10.1080/19475411.2014.885913

  20. Шалимов А.С., Ковалевский В.В., Обрезков О.Н., Ярославцев А.Б. Сорбционные свойства шунгита // Неорган. материалы. 2004. Т. 40. № 4. С. 430–434.

  21. Rozhkova V.S., Kovalevskii V.V. Determination of Adsorption of Cationic and Anionic Dyes onto Shungite by Raman Spectroscopy // Spectroscopy. 2019. V. 34. № 7. P. 45–54.

  22. Semenkova A., Belousov P., Rzhevskaia A., Izosimova Y., Maslakov K., Tolpeshta I., Romanchuk A., Krupskaya V. U(VI) Sorption onto Natural Sorbents // J. Radioanal. Nucl. Chem. 2020. V. 326. № 1. P. 293–301. https://doi.org/10.1007/s10967-020-07318-y

  23. Kovalevski V.V., Rozhkova N.N., Zaidenberg A.Z., Yermolin A.N. Fullerene-Like Structures in Shungite and Their Physical Properties // Mol. Mater. 1994. V. 4. P. 77–80.

  24. Zaidenberg A.Z., Rozhkova N.N., Kovalevski V.V., Lorents D.S., Chevallier D. Physical Chemical Model of Fullerene-Like Shungite Carbon // Mol. Mater. 1996. V. 8. P. 107–110.

  25. Brunauer S., Emmett P.H., Teller E. Adsorption of Gases in Multimolecular Layers // J. Am. Chem. Soc. 1938. V. 60. P. 309–319.

  26. Gor G.Yu., Thommes M., Cychosz K.A., Neimark A.V. Quenched Solid Density Functional Theory Method for Characterization Of Mesoporous Carbons by Nitrogen Adsorption // Carbon. 2012. V. 50. № 4. P. 1583–1590. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2011.11.037

  27. Song Q., Ma L., Liu J., Bai C., Geng J., Wang H., Li B., Wang L., Li S. Preparation and Adsorption Performance of 5-Azacytosine-Functionalized Hydrothermal Carbon for Selective Solid-Phase Extraction of Uranium // J. Colloid Interface Sci. 2012. V. 386. № 1. P. 291–299. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2012.07.070

  28. Zhang Y.-Z., Jin Y.-Q., Lu Q.-F., Cheng X.-S. Removal of Copper Ions and Methylene Blue from Aqueous Solution Using Chemically Modified Mixed Hardwoods Powder as a Biosorbent // Ind. Eng. Chem. Res. 2014. V. 53. № 11. P. 4247–4253. https://doi.org/10.1021/ie402370d

  29. Zhao Y., Li J., Zhang S., Wang X. Amidoxime-Functionalized Magnetic Mesoporous Silica for Selective Sorption of U(VI) // RSC Adv. 2014. V. 4. № 62. P. 32710–32717. https://doi.org/10.1039/C4RA05128A

  30. Zhang X., Wang J., Li R., Liu Q., Li L., Yu J., Zhang M., Liu L. Efficient Removal of Uranium(VI) from Aqueous System by Heat-Treated Carbon Microspheres // Environ. Sci. Pollut. Res. 2013. V. 20. № 11. P. 8202–8209. https://doi.org/10.1007/s11356-013-1788-5

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Неорганические материалы

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал