Влияние ультразвуковой обработки на сорбционно-поверхностные характеристики березового биоугля - Томина, Елена Викторовна; Ходосова, Наталия Анатольевна; Мануковская, Варвара Евгеньевна; Лукин, Анатолий Николаевич; Корчагина, Анна Юрьевна (Сорбционные и хроматографические процессы, 2023)
Интерес к биоуглю как сорбенту для очистки сточных вод, в том числе, и для извлечения ионов тяжелых металлов, определяется его свойствами: устойчивостью к деградации, большой площадью и значительным отрицательным зарядом поверхности, возможностью генерации активных форм кислорода при ультрафиолетовом облучении с последующей деструкцией органических поллютантов. Целью работы является создание сорбента на основе опилок березы как древесных отходов лесопиления в результате направленного физико-химического модифицирования биоугля, определение его характеристик и сорбционной способности в отношении ионов меди. По данными растровой электронной микроскопии одновременная активация карбонизата березовых опилок щелочью КОН и ультразвуком в течение 30 минут способствует увеличению фракции частиц биоугля размером 20-60 мкм и исчезновению частиц биоугля размером более 100 мкм, отмечается рост насыпной плотности. Методом энергодисперсионного анализа установлено увеличение содержания углерода в биоугле после активации и уменьшение мольного отношения О/C с 0.304 до 0.258. Методом ИК спектроскопии подтверждено наличие ряда поверхностных кислородсодержащих функциональных групп: гидроксильных, карбонильных, карбоксильных, хиноидных. Сорбция ионов Cu2+ модифицированным углем повышается в 2.2 раза по сравнению с исходным карбонизатом березовых опилок. Изотермы сорбции ионов меди как исходным, так активированным биоуглем, удовлетворительно описываются уравнением Ленгмюра. Физико-химическая модификация биоугля КОН и ультразвуком способствует возрастанию емкости адсорбционного монослоя и константы равновесия. Проведение сорбции при pH=5.8 способствует депротонизации кислородсодержащих функциональных групп –COOH и –OH, присутствующих на поверхности биоугля, что увеличивает адсорбцию ионов Cu2+. Образование связи Cu-О между карбоксилат-ионами и Cu2+ подтверждается сдвигом полос пр 1200 см-1, соответствующих валентным колебаниям связи С-О в карбоксильной группе, в ИК-спектрах образцов биоугля после сорбции в область меньших частот. Большее смещение характерно для спектра образца Б+КОН+УЗ+CuSO4, что согласуется с повышением сорбции ионов меди активированным биоуглем.