ВЛИЯНИЕ ДИСПЕРГИРОВАНИЯ ФУЛЛЕРЕНА НА СОРБЦИОННЫЕ СВОЙСТВА МОДИФИЦИРОВАННЫХ ФУЛЛЕРЕНАМИ АКТИВНЫХ УГЛЕЙ

  • Elena A. Spiridonova Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)
  • Vera Yu. Morozova Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)
  • Michael L. Podvyaznikov Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)
  • Vyacheslav V. Samonin Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)
Ключевые слова: адсорбция, водные растворы фуллеренов, модифицирование активных углей, импрегнирование, ультразвуковая обработка, время защитного действия, гидрофобность

Аннотация

В работе показано влияние параметров процесса модифицирования активного угля фуллеренами на их защитные характеристики. Параметры работы адсорбента оценивали по времени защитного действия слоя адсорбента в условиях различной влажности паровоздушного потока. Модифицирование адсорбента проводилось с использованием водных растворов фуллеренов, полученных с применением ультразвукового диспергатора. При этом фиксировалось изменение оптической плотности коллоидных водных растворов фуллеренов в зависимости от продолжительности диспергирования. Показано, что при длительной обработке достигается постоянное значение оптической плотности получаемых растворов. Причем такие растворы обладают относительной седиментационной устойчивостью в течение 120 мин, что достаточно для проведения процесса импрегнирования активного угля фуллеренами. Оптимальная продолжительность ультразвуковой обработки составила 15 мин (трехкратная обработка при продолжительности каждой 5 мин). При такой обработке достигается оптимальное распределение агломератов фуллеренов в объеме воды. Время защитного действия активного угля, модифицированного полученным раствором, превосходит время работы исходного активного угля практически на 50% в условиях высокой влажности и на 10% в условиях невысокой относительной влажности воздуха. Такой эффект связан с повышением дисперсионного взаимодействии между бензолом и активным углем и снижением величины адсорбции паров воды в результате гидрофобизации поверхности. Дополнительная УЗ-обработка на стадии импрегнирования приводит к нивелированию данного эффекта. В то же время, интенсивное перемешивание активного угля с раствором фуллерена способствует более равномерному распределению и закреплению модификатора в адсорбенте, и как следствие, увеличению времени защитного действия в условиях различной влажности газовоздушного потока. Рекомендуется проводить импрегнирование активного угля раствором фуллеренов с последующим интенсивным перемешиванием активного угля и раствора модификатора.

Литература

Mukhin V.M., Klushin V.N. Production and use of carbon adsorbents. M .:. RCHTU D.I. Mendeleev. 2012.308 p. (in Russian).

Pyanova L.G., Drozdov V.A., Sedanova A.V., Drozdetskaya M.S., Glyzdova M.V., Kravchenko E.A. Synthesis of modified carbon sorbents and a study of their antioxidant properties. Prot. Metals Phys. Chem. Surf. 2018. V. 54. N 6. P. 1010-1014. DOI: 10.1134/S2070205118060217.

Kulyukhin S.A., Gorbacheva M.P., Krasavina E.P., Rumer I.A. Modified Sorbents Based on BAU-A Activated Carbon and Coarsely Porous Silica Gel for Removing Radionuclides and Nonferrous Metals from Aqueous Solutions. Radiochemistry. 2019. V. 61. N 1. P. 18-27. DOI: 10.1134/S1066362219010041.

Nikiforova T.E., Kozlov V.A. A mechanism of sorption of heavy metal ions from aqueous solutions by chemically modified cellulose. Prot. Metals Phys. Chem. Surf. 2012. V. 48. N 6. P. 620-626. DOI: 10.1134/S207020511206007X.

Pomazkina O.I., Filatova E.G., Pozhidaev Yu.N. Anti-bacterial properties of modified alumosilicates. J. Water Chem. Technol. 2018. V. 40. N 4. P. 196-200. DOI: 10.3103/S1063455X18040033.

Pshenichniy G.N., Galkin Yu.Yu. About the mechanism of highly dispersive mineral supplements action. Concrete Technol. 2014. N. 11. P. 41-45 (in Russian).

Shachov S.A., Nikolaev N.Yu. The improvement of molding properties to the charges based on silty loam by the introduction of highly dispersed composite additives. Techniq. Technol. Silicates. 2017. V. 24. N 2. P. 7-13 (in Russian).

Shashok Z.S., Prokopchuk N.R., Vishnevskii K.V., Krauklis A.V., Borisevich K.O., Borisevich I.O. Rheological Properties of Rubber Compounds with Finely Divided Carbon Additives. J. Eng. Phys. Thermoph. 2018. Т. 91. N 1. P. 146-151. DOI: 10.1007/s10891-018-1728-9

Alekseeva O.V., Bagrovskaya N.A. Properties of solutions and films of hydroxyethyl cellulose modified with fullerene. Zhid. Krystals Prakt. Isp.. 2010. N. 3 (33). P. 5-10 (in Russian).

Popova O.I., Glebov V.A., Glebov A.V. Enhancement of composite magnets mechanical strength by using of fullerenes. Nonferrous Metals. 2010. N. 12. P. 60-63 (in Russian).

Glebov V.A., Bakulina A.S., Efremov I.V., Shchetinin I.V., Yagodkin Yu. D., Glezer A.M., Rashkovskii A. Yu., Vainshtein D.L. A study of the structure of steel 12Kh12M1BFR modified with additives of fullerenes and nanotubes. Metallurg. Tepl. Obr. Metal. 2010. N. 7 (661). P. 30-33 (in Russian).

Vityaz' P.A., Shpilevskii E.M. Fullerenes in matrices of different substances. J. Eng. Phys. Thermoph. 2012. V. 85. N 4. P. 780-787. DOI: 10.1007/s10891-012-0714-x

Dyachkova T.Yu., Klimov E.S., Davydova O.A., Buzaeva M.V., Makarova I.A., Krivosheeva Y.E., Sudin Yu.I., Podolskaya Z.V. Modification of natural zeolite by carbon nanotubes for an improvement in the sorption properties. Bulletin of the South Ural State University. Series: Chemistry. 2018. V. 10. N. 3. P. 5-15 (in Russian).

Gall L.N., Melenevskaya E.Yu., Podosenova N.G., Sharonova L.V. Effect of fullerene on adsorption properties of silica gel with respect to blood plasma components. Efferent Therapy. 2010. V. 16. N. 2. P. 15-18 (in Russian).

Alekseeva O.V., Bagrovskaya N.A., Noskov A.V., Kuznetsov V.V. Structural and adsorption properties of polystyrene modified with fullerene. ChemChemTech. [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2012. V. 55. N. 10. P. 108-111 (in Russian).

Alekseeva O.V., Bagrovskaya N.A., Noskov A.V. The Sorption Activity of a Cellulose–Fullerene Composite Relative to Heavy Metal Ions. Protec. Metals Phys. Chem. Surf. 2019. V. 55. N 1. P. 15-20. DOI: 10.1134/S2070205119010027.

Samonin V.V., Podvyaznikov M.L., Nikonova V.Yu., Spiridonova E.A., Shevkina A.Yu. Sorbent materials, products, devices and processes of controlled adsorption. St. Petersburg: Nauka, 2009. 270 p. (in Russian).

Spiridonova E.A., Khrylova E.D., Samonin V.V., Podvyaznikov M.L., Yakovleva A.V., Kicha M.A. Cleaning of Humidified Gas Media from Benzene Using Active Carbons Modified by Fullerenes. Protec. Metals Phys. Chem. Surf. 2019. V. 55. N 2. P. 335-340. DOI: 10.1134/S2070205119020278.

Fenelonov V.B. Introduction to the physical chemistry of the formation of the supramolecular structure of adsorbents and catalysts. Novosibirsk: Publishing House of the SB RAS, 2002.413 p. (in Russian).

GOST 17218-71 Active coals. Method for determining the benzene protective action time. Enter 1973. M.: Publishing house of standards. 1988. 15 p.

Dubinin M.M. Sorption and structure of activated carbons. Study of sorption of water vapor. Zhurn. Fiz. Khim. 1947. V. 21. N 8. P. 1373-1491 (in Russian).

Khokhryakov A.A., Kyzyma O.A., Avdeev M.V., Aksenov V.L., Bulavin L.A., Len A. Colloidal structure and stabilization mechanism of aqueous solutions of unmodified fullerene C60. Crystal. Reports. 2007. V. 52. N 3. P. 487-491. DOI: 10.1134/S1063774507030273

Grynyuk І.І, Prylutska S.V., Slobodyanik N.S., Chunikhin O.Yu., Matyshevska O.P. The aggregate state of C60-fullerene in various media. Biotechnol. Acta. 2013.V. 6. N. 6. P. 071-076.

Scharff P., Risch K., Cartaabelmann L., Dmytruk I.M., Bilyi M.M., Durov S.S., Golub O.A., Khavryuchenko A.V., Buzaneva E.V., Aksenov V.L., Avdeev M.V., Prylutskyy Yu.I. Structure of C60 fullerene in water: spectroscopic data. Carbon. 2004. V. 42. Р. 1203-1206. DOI: 10.1016/j.carbon.2003.12.053.

Farberova Е. A., Tingaeva E. A., Kuzminykh K. G., Smirnov S. A. Improvement of process for production of carbon chemical absorber for ammonia. ChemChemTech. [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2019. V. 62. N 9. P. 117-123. DOI: 10.6060/ivkkt.20196209.5946.

Опубликован
2021-09-22
Как цитировать
Spiridonova, E. A., Morozova, V. Y., Podvyaznikov, M. L., & Samonin, V. V. (2021). ВЛИЯНИЕ ДИСПЕРГИРОВАНИЯ ФУЛЛЕРЕНА НА СОРБЦИОННЫЕ СВОЙСТВА МОДИФИЦИРОВАННЫХ ФУЛЛЕРЕНАМИ АКТИВНЫХ УГЛЕЙ. ИЗВЕСТИЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ. СЕРИЯ «ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ», 64(10), 125-131. https://doi.org/10.6060/ivkkt.20216410.6351
Раздел
ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ неорг. и органических веществ, теоретические основы