Получение углеродных сорбентов для извлечения металлов из растворов их солей

Рассмотрены способы химического окисления различных углеродсодержащих материалов (природных и искусственных графитов, ископаемых углей разной стадии метаморфизма), в частности методы Хаммерса и Хоффмана. Авторами подробно описана методика предварительной обработки углеродсодержащих материалов и порядок их дальнейшего окисления. Приведены данные об изменении суммарного содержания функциональных кислородсодержащих групп после окисления материалов и их сорбционной активности по отношению к ионам кобальта (II) при различных значениях pH. Установлено, что общее количество функциональных кислородсодержащих групп в окисленных материалах на основе ископаемых углей значительно ниже, чем для материалов из натурального и искусственного графитов. При этом показано, что сорбционная ёмкость по кобальту окисленных углеродных материалов на основе графитов и углей при нейтральном значении pH сопоставима. Выдвинуто предположение, что при pH = 10 возможно одновременное протекание процессов хемосорбции на окисленных углеродных материалах и образование нерастворимых соединений кобальта (оксидов и гидроксидов). Показана возможность применения исследованных углей для изготовления углеродных сорбентов, предназначенных для извлечения ионов кобальта из растворов его солей при различных значениях pH.

Маринин С. Д., Африкян Г. Т. Получение углеродных сорбентов для извлечения металлов из растворов их солей // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2020. – № 4. – С. 33–43. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-4-0-33-43.

Маринин Сергей Дмитриевич — аспирант, НИТУ «МИСиС», e-mail: sergey_marinin@list.ru,
Африкян Гайк Тигранович — технолог по химическим источникам тока, АО «Научно-исследовательский и проектно-технологический институт электроугольных изделий», e-mail: agaik153@mail.ru.

Маринин С.Д., e-mail: sergey_marinin@list.ru.

1. Boehm H. P. Chemical identification of surface groups // Advances in catalysis and related subjects. 1966. Vol. 16. pp. 179–211.

2. Boehm H. P. Some aspects of the surface chemistry of carbon blacks and other carbons // Carbon. 1994. Vol. 32. pp. 759—769.

3. Boehm H. P. Surface oxides on carbon and their analysis: a critical assessment // Carbon. 2002. Vol. 40. pp. 145—149.

4. Савицкий Д. П., Макаров А. С., Гончарук В. В. Получение коллоидного раствора оксида графена из природного угля // Доповіді Національної академії наук України. — 2016. — № 6. — С. 87—94. URI: http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/104782.

5. Marya Raji, Nadia Zari, Abou el Kacem Qaiss, Rachid Bouhfid Chemical preparation and functionalization techniques of graphene and graphene oxide / Functionalized graphene nanocomposites and their derivatives. Chapter 1. 2019, Elsevier, pp. 1—20. DOI: 10.1016/b978-012-814548-7.00001-5.

6. Xiaolu Liu, Ran Ma, Xiangxue Wang Graphene oxide-based materials for efficient removal of heavy metal ions from aqueous solution. A review // Environmental Pollution. 2019, Vol. 252, Part A, pp. 62—73.

7. London Metal Exchange: LME: https://www.lme.com/

8. Jacoby M. It’s time to get serious about recycling lithium-ion batteries // Chemical & Engineering News. 2019. Vol. 97, Issue 28.

9. Hua Zhu, Xuetao Xu, Xin Zhong Adsorption of Co(II) on graphene oxides // Polish Journal of Environmental Studies. 2016. Vol. 25. No 6, pp. 2675—2682. DOI: 10.15244/pjoes/63730.

10. Klimova K., Pumera M., Luxa J., Jankovsky O., Sedmidubsky D. Graphene oxide sorption capacity toward elements over the whole periodic table: a comparative study // The Journal of Physical Chemistry C. 2016. Vol. 120 (42), pp. 24203—24212.

11. Jankovsky O., Simek P., Szokolova K., Sedmidubsky D., Pumera M., Sofer Z. Highly selective removal of Ga3+ ions from Al3+/Ga3+ mixtures using graphite oxide // Carbon. 2015. Vol. 89. pp. 121—129. DOI: 10.1016/j.carbon.2015.03.025.

12. Sitko R., Turek E., Zawisza B., Malicka E., Talik E., Heimann J., Gagor A. Adsorption of divalent metal ions from aqueous solutions using graphene oxide // Dalton Transactions. 2013. Vol. 42 (16), pp. 5682—5689.

13. Wu W., Yang Y., Zhou H., Ye T., Huang Z., Liu R., Kuang Y. Highly efficient removal of Cu(II) from aqueous solution by using graphene oxide // Water, Air, & Soil Pollution. 2013. Vol. 224, No 1.

14. Sofer Z., Lu Wang, Klimova K., Pumera M. Highly selective uptake of Ba2+ and Sr2+ ions by graphene oxide from mixtures of IIA elements // RSC Advances. 2014. Issue 51.