Сорбція міді й нікелю фосфорильованими сорбентами в статичних умовах

Анотація

Використання деревних відходів лісової промисловості як джерела сировини для виробництва дешевих вуглецевих адсорбентів є перспективною стратегією, яка може допомогти вирішити і проблему утилізації відходів. Відомо, що наявність поверхневих функціональних груп посилює здатність вуглецевих сорбентів адсорбувати іони металів з водних розчинів. Модифікація вуглецевих сорбентів сполуками фосфору призводить до появи у них кислотних властивостей і підвищення сорбційних властивостей по відношенню до важких металів. З сосновоъ тирси термохімічною обробкою за 170 °С з попереднім просоченням розчинами активатора карбонізації ортофосфату амонію різних концентрацій в присутності карбаміду і без нього отримано ряд фосфорильованих сорбентів і досліджено їх сорбційні властивості по відношенню до іонів нікелю та міді. За вихідних концентрацій Ni²⁺ 100 мг/дм³ і Cu²⁺ 165 мг/дм³, найнижчі залишкові концентрації металів  – кілька мг/дм³  – досягалися при використанні сорбентів, отриманих фосфорилюванням у присутності карбаміду за відносно невеликої тривалості термообробки. Сорбція супроводжувалася зниженням рН з 5,38 до 3,5-4,9 для Ni²⁺ і з 5,12 до 3,05-3,82 для Cu²⁺. Під час вилучення Cu²⁺ модельні розчини подкислювалися помітніше, ніж при сорбції Ni²⁺, що може певною мірою свідчити про зміну балансу механізмів фіксації металів поверхневими групами сорбентів  – катіонний обмін і комплексоутворення. За зміною концентрації металів і рН була обчислена частка міді і нікелю, яка вилучалася із розчинів за механізмом іонного обміну. Вона була найменшою  – 0,07%  – при сорбції Ni²⁺ і найбільшою  – 25%  – при сорбції Cu²⁺, зростала при збільшенні вмісту (NH₄)₃PO₄ в просочувальному розчині і при збільшенні тривалості карбонізації. Очевидно, наслідком тривалої термообробки є більш глибоке окислення лігноцелюлозного матеріалу і руйнування частини активних сорбційних центрів, які фіксують іони важких металів за механізмом хелатоутворення. В сукупності обидва процеси приводили до зростання поверхневої концентрації карбоксильних катіонообменних груп.