Kobalt-ionok adszorpciója karbon nanocsöveken

Abstract

A szakdolgozat első részében áttanulmányoztuk a témában írt szakirodalmakat, majd folytatásként adszorpciós kinetikával foglalkoztunk. A kinetikai vizsgálat során meghatároztuk azt az optimális ráztatási időt, amely elég volt ahhoz, hogy a kobalt-ionok adszorbeálódjanak a nanocsövek felületén. Ennek megállapítására bizonyos reakciók elteltével, atomabszorpciós spektrofotométer segítségével megmértük a Co2+ egyensúlyi koncentrációját. A BCNT típusú nanocső esetében az adszorpciós egyensúly 120 percnél állt be, majd 120 után hanyatló szakasz következett. Az oxidált BCNT adszorpciós kinetikáját vizsgálva megfigyeltem, hogy az adszorpció 60 percig folyamatosan növekszik. A vizsgálatban 60 perc elteltével állt be az egyensúly, tehát 60 perctől 240 percig ez az optimális idő, utána már deszorpció megy végbe. Megállapítottuk, hogy az adszorpciót nagymértékben befolyásolja a közeg pH értéke. A BCNT esetében az optimális pH tartomány pH 6-7 között van, az oxidált BCNT számára is szintén a pH 6-7 érték a legmegfelelőbb a Co2+ - ionok adszorpciójához. Mindkét esetben az adszorpció pH 6 körül maximalizálódik. Ezután ugyan a pH görbe növekedést mutat, de ez már a kobalt-hidroxidnak lúgos közegben való kicsapódásával magyarázható. Az adszorpció és a közeg kémhatása közötti összefüggéseket ábrázoló görbén jól látható, hogy a mért pH értékek adszorpció előtt és az adszorpciót követően jelentős mértékben eltérnek. Elvégeztük a Langmuir izotermáknak a linearizálását, megépítettük a grafikont és ezek alapján kiszámoltuk az a∞-nek, illetve a K-nak az értékét. Egy g BCNT nanocsövön 21,6 mg, míg ugyanennyi oxidált BCNT nanocsövön 28,3 mg Co2+ tud adszorbeálódni. Összehasonlítottuk a Langmuir és a Freundlich adszorpciós izotermák modelljeit. A két modell közül a mérési adatokat a Freundlich-model követi jobban, vagyis jobban leírja az adszorpciót. A Langmuir-modellnél magasabb értékeket kapunk, vagyis nem jól írja le a kobalt adszorpciós folyamatát. Ennek az lehet az oka, hogy a kobalt esetében hamar elértük a telítettséget ezzel a koncentrációval, és gyakorlatilag a tizenegy mérési pontból három van amelyik a felfelé eső ágra esik, az utána lévő értékek között nincs nagy eltérés.