EFFECTIVENESS OF SORBENTS WITH VARIOUS ALLOTROPIC FORMS OF CARBON, INCLUDING MODIFIED CARBON NANOTUBES

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The sorption of ions of toxic Be(II), Bi(III), Cd(II), Cr(III), Pb(II) and noble metals Ag(I),Au(III) and Pd(II) from aqueous media on carbon nanotubes, (CNT), a magnetic nanosorbent consistingof from CNTs and magnetic nanoparticles of magnetite, (CNT@MNP), as well as activated carbon (AC).The advantage in the capacity of sorbents with CNT compared to AC is demonstrated by about 1.5-2times.The dependence of the sorption capacity of the synthesized magnetic sorbent on the morphology of CNTsobtained on catalysts of the iron subgroup: Ni - CNT(Ni), Co. - CNT(Co) and Fe - CNT(Fe) wasfound. The advantage of CNT@MNP in comparison with other carbon sorbents in the separation of solidand liquid phases by magnetic solid-phase extraction is shown, as well as the cost-effectiveness of composite sorbents containing CNT(Co) and CNT(Fe), which, when individually used as sorbets, do not givesatisfactory results. Using the studied carbon sorbents, methods have been developed and metrologicalcharacteristics of the determination of elements in aqueous solutions by the method of arc atomic emissionanalysis are presented.

About the authors

S. S. Grazhulene

Institute of Problems of Microelectronics Technology and High-Purity Materials of the Russian Academy of Sciences

Chernogolovka, Russia

N. I. Zolotareva

Institute of Problems of Microelectronics Technology and High-Purity Materials of the Russian Academy of Sciences

Email: zol@iptm.ru
Chernogolovka, Russia

I. I. Hodos

Institute of Problems of Microelectronics Technology and High-Purity Materials of the Russian Academy of Sciences

Chernogolovka, Russia

References

  1. Веденяпина М.Д., Курмышева А.Ю., Кряжев Ю.Г., Ершова В.А. Магнитные железосодержащие углеродные материалы как сорбенты для извлечения загрязнителей из водных сред (обзор) // Химия твердого топлива. 2021. № 5. С. 15.
  2. Rao G.P., Lu C., Su F. Sorption of divalent metal ions from aqueous solution by carbon nanotubes: A review // Sep. Purif. Technol. 2007. V. 58. P. 224.
  3. Pyrzynska K. Recent advances in solid-phase extraction of platinum and palladium // Talanta. 1998. V. 47. P. 841.
  4. Kilian K., Pyrzyńska K., Pęgier M. Comparative study of Sc(III) sorption onto carbon-based materials // Solvent Extr. Ion Exch. 2017. V. 5. № 6. P. 450.
  5. Tofighy M.A., Mohammadi T. Adsorption of divalent heavy metal ions from water using carbon nanotube sheets // J. Hazard. Mater. 2011. V. 185. P. 140.
  6. Раков Э.Г. Магнитные углеродные наноматериалы // Приборы. 2015. № 9. С. 38.
  7. Гражулене С.С., Редькин А.Н., Телегин Г.Ф., Баженов А.В., Фурсова Т.Н. Сорбционные свойства углеродных нанотрубок в зависимости от температуры их синтеза и последующей обработки // Журн. аналит. химии. 2010. Т. 65. № 7. С. 699.
  8. Grazhulene S.S., Red’kin A.N., Telegin G.F., Bazhenov A.V., Fursova T.N. Adsorption properties of carbon nanotubes depending on the temperature of their synthesis and subsequent treatment // J. Anal. Chem. 2010. V. 65. № 7. P. 682.
  9. Гражулене С.С., Редькин А.Н., Телегин Г.Ф. Исследование корреляций между физикохимическими свойствами углеродных нанотрубок и типом катализатора для их синтеза // Журн. аналит. химии. 2012. Т. 67. № 5. C. 479.
  10. Grazhulene S.S., Red’kin A.N., Telegin G.F. Study of correlations between the physicochemical properties of carbon nanotubes and the type of catalyst used for their synthesis // J. Anal. Chem. 2012. V. 67. № 5. P. 423.
  11. Редькин А.Н., Кипин В.А., Маляревич Л.В. Синтез углеродных волокнистых наноматериалов из паров этанола на никелевом катализаторе // Неорг. материалы. 2006. Т. 42. № 3. С. 284.
  12. Red’kin A.N.,Kipin V.A., Malyarevich L.V. Synthesis of fibrous carbon nanomaterials from ethanol vapor on a nickel catalyst // Inorg. Mater. 2006. V. 42. № 3. P. 242.
  13. Faraji M., Yamini Y., Rezaee M. Magnetic nanoparticles: Synthesis, stabilization, functionalization, characterization, and application // J. Iran. Chem. Soc. 2010. V. 7. № 1. P. 1.
  14. Stafiej A., Pyrzynska K. Adsorption of heavy metal ions with carbon nanotubes // Separ. Purif. Technol. 2007. V. 58. P. 49.
  15. Pyrzynska K. Use of nanomaterials in sample preparation // Trends Anal. Chem. 2013. V. 43. P. 100.
  16. Liang X., Liu S., Wang S., Guo Y., Jiang S. Carbonbased sorbents: Carbon nanotubes // J. Chromatogr. A. 2014. V. 1357. P. 53.
  17. Hongwei Pang, Yihan Wu, Xiangxue Wang, Baowei Hu, Xiangke Wang Resent advances in composites of grapheme and layered double hydroxides for water remediation // Chem. Asian J. 2019. V. 14. P. 542.
  18. Xiangxue Wang, Xing Li, Jiaqi Wang, Hongtao Zhu Recent advances in carbon nitride-based nanomaterials for the removal of heavy metal ions from aqueous solution // J. Inorg. Mater. 2020. V. 35. P. 260.
  19. Li Y.H., Wang S., Luan Z., Ding J., Xu C., Wu D. Adsorption of cadmium (II) from aqueous solution by surface oxidized carbon nanotubes // Carbon. 2003. V. 41. P. 1057.
  20. Cho H.H., Wepasnick K., Smith B.A., Bangash F.K., Fairbrother D.H., Ball W.P. Sorption of aqueous Zn(II) and Cd(II) by multiwalled carbon nanotubes: The relative roles of oxygen-containing functional group and graphenic carbon // Langmuir. 2010. V. 26. P. 967.
  21. Li Y.H., Wang S., Wei J., Zhang X., Xu C., Luan Z., Wu D., Wie B. Lead adsorption on carbon nanotubes // Chem. Phys. Lett. 2002. V. 357. P. 263.
  22. Li Y.H., Di Z., Ding J., Wu D., Luan Z., Zhu Y. Adsorption thermodynamic, kinetic and desorption studies of Pb2+ on carbon nanotubes // Water Res. 2005. V. 39. P. 605.
  23. Shao D.D., Ren X.M., Hu J., Chen Y.X., Wang X.K. Preconcentration of Pb2+ from aqueous solution using poly(acrylamide) and poly(N,Ndimethylacrylamide) grafted multiwalled carbon nanotubes // Colloids Surf. A. 2010. V. 360. P. 74.
  24. Wang H.J., Zhou A.L., Peng F., Yu H., Yang J. Mechanism study on adsorption of acidified multiwalled carbon nanotubes to Pb(II) // J. Colloid Interface Sci. 2007. V. 316. P. 277.
  25. Chen S., Zhu L., Lu D., Chen X., Zhou X. Separation and chromium speciation by single-wall carbon nanotubes microcolumn and inductively coupled plasma mass spectrometry // Microchim. Acta. 2010. V. 169. P. 123.
  26. Hu J., Chen C., Zhu X., Wang X. Removal of chromium from aqueous solution by using oxidized multiwalled carbon nanotubes // J. Hazard. Mater. 2009. V. 162. P. 1542.
  27. Tuzen M., Soylak M. Multiwalled carbon nanotubes for speciation of chromium in environmental samples // J. Hazard Mater. 2007. V. 147. P. 219.
  28. Израэльсом 3.И., Могилевская О.Я. и Суворов С.В. Вопросы гигиены труда и профессиональной патологии при работе с редкими металлами. М.: Медицина, 1973. С. 78.
  29. Everest D.A. The Chemistry of Beryllium. Amsterdam: Elsevier Science Publishers, 1964. 151 p.
  30. Ding Q., Liang P., Song F., Xiang A.M. Separation and preconcentration of silver ion using multiwalled carbon nanotubes as solid phase extraction sorbent // Separ. Sci. Technol. 2006. V. 41. P. 2723.
  31. Pyrzynska K. Recent advances in solid-phase extraction of platinum and palladium // Talanta. 1998. V. 47. P. 841.
  32. Бизина Е.В., Фарафонова О.В., Золотарева Н.И., Гражулене С.С., Ермолаева Т.Н. Пьезоэлектрический иммуносенсор на основе магнитных углеродных нанокомпозитов для определения ципрофлоксацина // Журн. аналит. химии. 2022. Т. 77. № 4. С. 375.
  33. Bizina E.V., Farafonova O.V., Zolotareva N.I., Grazhulene S.S., Ermolaeva T.N. A Piezoelectric immunosensor based on magnetic carbon nanocomposites for the determination of ciprofloxacin // J. Anal. Chem. 2022. V. 77. № 4. P. 456.
  34. Бизина Е.В., Фарафонова О.В., Золотарева Н.И., Гражулене С.С., Ермолаева Т.Н. Применение магнитных углеродных нанокомпозитов при формировании распознающего слоя пьезоэлектрического иммуносенсора для определения пенициллина // Журн. аналит. химии. 2023. Т. 78. № 4. С. 354.
  35. Bizina E.V., Farafonova O.V., Zolotareva N.I., Grazhulene S.S., Ermolaeva T.N. Use of magnetic carbon nanocomposites in the formation of a recognition layer of a piezoelectric immunosensor for the determination of penicillin G // J. Anal. Chem. 2023. V. 78. № 4. P. 488.
  36. Гражулене С.С., Золотарева Н.И., Редькин А.Н., Шилкина Н.Н., Митина А.А., Колесникова А.М., Ходос И.И. Сорбционные свойства магнитного композита на основе модифицированных углеродных нанотрубок в зависимости от условий синтеза // Журн. прикл. химии. 2020. Т. 93. № 1. С. 66.
  37. Grazhulene S.S., Zolotareva N.I., Redkin A.N., Shilkina N.N., Mitina A.A., Kolesnikova A.M., Khodos I.I. Sorption properties of a magnetic composite based on modified carbon nanotubes: Influence of the synthesis conditions // J. Appl. Chem. 2020. V. 93. № 1. P. 57.
  38. Экспериандова Л.П., Беликов К.Н., Химченко С.В., Бланк Т.А. Еще раз о пределах обнаружения и определения // Журн. аналит. химии. 2010. Т. 65. № 3. С. 229.
  39. Eksperiandova L.P., Belikov K.N., Khimchenko S.V., Blank T.A. Once again about determination and detection limits // J. Anal. Chem. 2010. V. 65. № 3. P. 223.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».