Синтез нанокомпозита полигидрохинон/графен и исследование его адсорбционной способности по отношению к ионам тяжелых металлов

摘要

Разработан новый тип сорбционного материала для процессов удаления широкого спектра загрязнителей органической и неорганической природы - нанокомпозит полигидрохинон/ графен. Предлагаемый гибридный сорбент получается полимеризацией п-бензохинона в водном растворе в присутствии дисперсии оксида графена. Для описания физико-химических свойств, морфологии и структурных характеристик материала использовали методы сканирующей электронной микроскопии, спектроскопии комбинационного рассеяния, дифрактометрии и термогравиметрии. Адсорбционные свойства исследовали путем реализации процессов поглощения ионов тяжелых металлов Cu~(2+), Zn~(2+) и Pb~(2+) из водных растворов. Предварительно определяли оптимальную величину рН раствора, при которой необходимо проводить сорбцию. Кинетические исследования осуществляли в статических условиях (batch experiment). Установлено, что адсорбционная емкость сорбента по различным ионам изменяется согласно следующей последовательности: Pb~(2+)(63,3 мг/г) > Cu~(2+) (41,1 мг/г) > Zn~(2+)(25,2 мг/г). Определена зависимость времени сорбции: Pb~(2+)(60 мин) = Cu~(2+)(60 мин) > Zn~(2+)(15 мин). Для понимания механизмов поглощения экспериментальные данные были обработаны кинетическими моделями псевдо-первого и псевдо-второго порядка, внутренней диффузии и Еловича. Сделано предположение, что сорбция на разрабатываемом материале протекает в смешанно-диффузионном режиме в сочетании со стадией химического взаимодействия.