Как известно, углеродные нанотрубки (УНТ) обладают уникальными сорбционными характеристиками, что связано, в первую очередь, с рекордно высокой удельной поверхностью (до 2600 см
2/г), присущей этим структурам. Кроме того, поверхность нанотрубки обладает значительным количеством двойных углеродных связей, что открывает возможность присоединения различных молекулярных комплексов, которые могут характеризоваться повышенными сорбционными свойствами. Данное качество УНТ открывает перспективы их использования в качестве сорбента в устройствах для очистки сточных вод от вредных примесей, таких как тяжелые металлы и органические соединения.
Детальное исследование сорбционной способности УНТ по отношению к свинцу и кадмию, а также к дихлоробензолу, присутствие которых в сточных водах представляет значительную экологическую угрозу, выполнено недавно группой исследователей из Ноттингемского университета (Англия) и Академии наук Китая. В эксперименте использовали четыре образца многослойных УНТ, полученных термокаталитическим CVD методом с применением различных углеводородов в качестве источника углерода.
После тщательного измельчения и диспергирования нанотрубки в течение часа промывали при температуре 140
о С в концентрированной азотной кислоте с целью удаления примесей металлического катализатора. Для повышения сорбционных свойств УНТ по отношению к металлам, нанотрубки обрабатывали такими окислителями как H
2O
2, KMnO
4 и HNO
3.. 0,02 г УНТ вводили в 100 мл раствора, содержащего от 10 до 60 мг/л свинца. После фильтрации раствора, количество сорбированного свинца определяли методом атомной адсорбционной спектроскопии. Аналогичные измерения проводили при введении в раствор кадмия с концентрацией от 1 до 9,5 г/мл.
На рис. 1 приведены зависимости относительного количества сорбированного Cd от массы УНТ, полученные экспериментально для исходного образца, и образцов, обработанных различными окислителями. Измерения указывают на сильную зависимость сорбционной способности УНТ от типа окислителя. Еще одним фактором, оказывающим существенное влияние на сорбционную способность УНТ, является величина рН раствора. Это влияние иллюстрируется представленными на рис. 2 экспериментальными данными, из которых следует, что влияние рН на сорбционные свойства УНТ проявляется при величине рН > 10.
А.В.Елецкий
Y. H. Li et al., J. Phys.: Conf. Series 61, 698 (2007).
