Использование капролактама для повышения адсорбции ионов железа углеродным сорбентом на основе антрацита

Аннотация

В работе изучена возможность повышения адсорбционной емкости недорогого отечественного углеродного сорбента по отношению к ионам железа (II). В качестве сорбента был использован углеродный материал на основе антрацита Пуролат-Стандарт и его образцы, модифицированные растворами капролактама. Изучено влияние модифицирования на пористую структуру и состояние поверхности исследуемого материала. Любой из использованных вариантов модифицирования сорбента (серной кислотой и/или капролактамом) не приводит к заметному изменению пористой структуры. Сравнение микрофотографий углеродного материала до и после адсорбции железа (II) позволило предположить, что закрепление ионов железа при его адсорбции из водных растворов может происходить на сколах и дефектах углеродной поверхности. Проведенные спектроскопические исследования показали, что процесс модифицирования образцов сорбента приводит к изменению качественного и количественного состава поверхностных групп. Изучена адсорбция ионов железа на исходном и модифицированных образцах углеродного сорбента в статических условиях. Для интерпретации полученных результатов и изучения взаимодействия ионов железа с исследуемыми углеродными материалами использованы описывающие равновесие адсорбции модели Ленгмюра и Дубинина–Радушкевича. Рассчитаны основные адсорбционные характеристики. Полученные результаты позволяют предположить, что ионы железа могут закрепляться на поверхности сорбента как за счет ионного обмена, так и за счет образования комплексов с группами на углеродной поверхности. Показано, что наиболее перспективным сорбентом для извлечения железа (II) из природных вод является модифицированный капролактамом углеродный материал.