Удаление отдельных тяжелых металлов из сточных вод гальванического производства с использованием адсорбентов на основе очищенных и функционализированных полигидроксибутиратом углеродных нанотрубок

В настоящем исследовании изучалось удаление тяжелых металлов (As, Pb, Cr, Cd, Ni, Cu, Fe и Zn) из промышленных сточных вод гальванического производства методом адсорбции в периодическом режиме с использованием двух различных наноадсорбентов: очищенных углеродных нанотрубок (P-CNTs) и углеродных нанотрубок, функционализированных полигидроксибутиратом (PHB-CNTs); оба адсорбента были получены методом каталитического химического осаждения из паровой фазы (CCVD). Для характеристики разработанных наноадсорбентов применяли высокоразрешающую сканирующую электронную микроскопию (HRSEM), высокоразрешающую просвечивающую электронную микроскопию (HRTEM), рентгеновскую дифракцию (XRD), динамическое светорассеяние (DLS), анализ по методу Брунауэра–Эммета–Теллера (BET), инфракрасную спектроскопию с преобразованием Фурье (FTIR), рентгеновскую фотоэлектронную спектроскопию (XPS), термогравиметрический анализ (TGA), анализ смещения pH и рамановскую спектроскопию. В процессе адсорбции в периодическом режиме изучали влияние времени контакта, дозировки адсорбента, температуры и pH. Для обоих наноадсорбентов оптимальные время контакта, время достижения равновесия, дозировка и pH составляли соответственно 10 минут, 70 минут, 20 мг и 5,63–5,65. Эффективность удаления тяжелых металлов наноадсорбентами снижалась в ряду PHB-CNTs > P-CNTs; процесс основывался на механизмах ионного обмена и электростатического взаимодействия. Для обоих адсорбентов, P-CNTs и PHB-CNTs, равновесные изотермы сорбции соответствовали модели Темкина, а кинетические данные — модели псевдовторого порядка согласно коэффициенту корреляции линейной регрессии; термодинамическое исследование подтвердило самопроизвольный и эндотермический характер процесса адсорбции. Результаты показывают, что оба наноадсорбента обладают высокой способностью удалять тяжелые металлы из адсорбата, причем PHB-CNTs характеризуются лучшими показателями. Очищенный адсорбат соответствует стандартам для повторного использования в промышленности или для орошения.