АДСОРБЕНТИ, ОТРИМАНІ АЗОТНОКИСЛОТНИМ ІНТЕРКАЛЮВАННЯМ ТА ЛУЖНОЮ АКТИВАЦІЄЮ АНТРАЦИТУ - КУЧЕРЕНКО, Володимир; ТАМАРКІНА, Юлія; РЕДЬКО, Анастасія; ФРОЛОВА, Іріна (Проблеми хімії та сталого розвитку, 2025)
Мета. Визначення адсорбційних властивостей вуглецевих адсорбентів (ВА), отриманих азотнокислотним інтеркалюванням антрациту з наступною лужною активацією. Методологія. Інтеркалювання з утворенням нітрату антрациту здійснювали продуванням антрациту парофазною HNO3 (57 %) при 140 °С. Активацію з утворенням ВА виконували нагріванням імпрегнованого лугом (KOH) антрациту до 800 °С з ізотермічною витримкою 1 год, охолодженням, відмиванням від лугу та сушінням. Характеристики пористості ВА розраховано за ізотермами низькотемпературної (77 К) адсорбції – десорбції азоту (метод 2D-NLDFT-НS). Адсорбційні вимірювання виконано при 25 °С та постійному вмісті ВА (1 г/л) у водних розчинах. Дані з кінетики адсорбції розраховано моделями псевдо-першого і псевдо-другого порядку та внутрішньочасткової дифузії. Ізотерми адсорбції апроксимовано моделями Ленгмюра та Фрейндліха. Наукова новизна. Вперше досліджено адсорбцію 4-хлорфенолу (ХФ), барвника метиленового блакитного (МБ) та катіонів свинцю з водних розчинів (25 °С) новими адсорбентами. Встановлено, що адсорбційна рівновага досягається за 2–4 год залежно від адсорбату. Кінетика адсорбції підпорядковується рівнянню псевдо-другого порядку. Початкові швидкості збільшуються в ряду адсорбатів МБ < Pb(II) < ХФ і за величиною різняться у 49 разів. Швидкість адсорбції лімітується взаємодією адсорбатів з поверхневими адсорбційними центрами. Ізотерми адсорбції апроксимуються моделлю Ленгмюра краще ніж моделлю Фрейндліха. Ємності насичених шарів адсорбатів, які розраховано з моделі Ленгмюра, є найбільшими у адсорбента з нітрату антрациту, підвищуються в ряді Pb(II) < МБ < ХФ та становлять 1,80 ммоль/г, 2,34 ммоль/г та 4,90 ммоль/г, відповідно. Ступінь вилучення адсорбатів збільшується зі зменшенням їх концентрації у воді та досягає 99,7 % для ХФ та 90 % для МБ та катіонів Pb(II). Ефективність вилучення сполук адсорбентами за першую хвилину складає ≤ 4,6 % для МБ, ≤ 20,9 % для ≤ 4.6 % для Pb(II) та ≤ 50,7 % для ХФ. Отримані характеристики адсорбційної активності антрацитових адсорбентів ілюструють їх високу ефективність при очищенні води від екотоксикантів.