Модифицирование природного цеолита углеродными нанотрубками для улучшения сорбционных свойств

Аннотация

Изучена возможность использования исходных и модифицированных природных минералов в качестве сорбентов для создания экономически приемлемых технологических систем для очистки технологических водных растворов и жидкостей. Исследованы процессы модифицирования природного цеолита углеродными нанотрубками. В качестве модифицирующей добавки в сорбент были использованы многостенные углеродные нанотрубки, полученные в токе аргона методом химического осаждения из паровой фазы с использованием металлоорганических соединений. Перед использованием многостенные углеродные нанотрубки измельчали. Так как совместимость наноуглеродного материала и матрицы сорбента в значительной мере зависит от наличия на поверхности цеолита и поверхности самого материала полярных карбоксильных групп, углеродные нанотрубки подвергали процессу функционализации полярными группами. Для получения на поверхности многостенных углеродных нанотрубок карбоксильных групп проводили обработку окислительной смесью концентрированных азотной и серной кислот. По реакции с триэтаноламином на основе карбоксилированных углеродных нанотрубок проводилась прививка на поверхности трубок четвертичной аммониевой соли. На основании полученных результатов была разработана методика модифицирования природного цеолита многостенными углеродными нанотрубками при совместном осаждении трубок с цеолитом в присутствии сульфата алюминия. При осаждении образуется мелкодисперсный порошок сорбента с включением наноуглеродного материала. Наиболее устойчивая система образуется при совместном осаждениии цеолита и карбоксилированных нанотрубок. Изучена сорбционная способность композиционного материала по отношению к ионам тяжелых металлов. Для применения модифицированного цеолита в системах очистки была изучена зависимость степени извлечения ионов цинка от содержания карбоксилированных нанотрубок в цеолите. Цеолит имеет жесткую каркасную структуру и для него возможно применение ультразвуковой интенсификации процессов сорбции. Время ультразвуковой обработки составило 80 секунд. Степень извлечения тяжелых металлов зависит от содержания углеродных
нанотрубок в сорбционном материале и достигает для ионов цинка 98,0 % при содержании трубок в модифицированном цеолите 0,2 %.