Procesy adsorpcji i impregnacji węgla aktywnego związkami srebra

Procesy adsorpcji i impregnacji węgla aktywnego związkami srebra

Węgiel aktywny w ochronie środowiska i przemyśle (2008)
GRZEGORZ TRYKOWSKI, STANISŁAW BINIAK
Uniwersytet Mikołaja Kopernika, Wydział Chemii, ul. Gagarina 7, 87-100 Toruń
ANDRZEJ ŚWIĄTKOWSKI
Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Nowych Technologii i Chemii
ul. Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa
MACIEJ PAKUŁA
Akademia Marynarki Wojennej, Wydział Mechaniczno-Elektryczny
ul. Śmidowicza 69, 81-103 Gdynia
PROCESY ADSORPCJI I IMPREGNACJI
WĘGLA AKTYWNEGO ZWIĄZKAMI SREBRA
WSPOMAGANE ULTRADŹWIĘKAMI I MIKROFALAMI
Celem pracy było określenie wpływu ultradźwięków i mikrofal na rozproszenie fazy metalicznego srebra powstającego podczas kontaktu węgla aktywnego z roztworami
zawierającymi związki srebra. Do badań użyto węgla aktywnego Filtrasorb 400, odpopielonego, a następnie modyfikowanego poprzez utlenienie kwasem azotowym lub wygrzanie w wodorze w 1173 K. Zastosowano następujące roztwory związków srebra:
wodny roztwór azotanu srebra, amoniakalny roztwór azotanu srebra oraz alkoholowy
roztwór trimetylooctanu srebra. Nanoszenie srebra i jego związków na powierzchnię
materiału węglowego uzyskiwano poprzez adsorpcję z roztworów, przebiegającą bez
udziału i z udziałem ultradźwięków, oraz impregnację w komorze mikrofalowej (odparowanie rozpuszczalnika). Dla wyjściowych węgli aktywnych wyznaczono parametry
i wielkości charakteryzujące właściwości fizykochemiczne, takie jak: powierzchnia
właściwa BET, liczba jodowa, pH, zawartość popiołu i skład pierwiastkowy (C, H, N),
oraz maksymalną adsorpcję NaOH i HCl. Do pomiarów efektów adsorpcji i impregnacji zastosowano skaningową mikroskopię elektronową (SEM) oraz rentgenowską analizę dyfraktograficzną (XRD). Trwałość powstałych powierzchniowych struktur srebra
badano metodą termograwimetryczną (TG). Na uzyskanych obrazach SEM zaobserwowano, w zależności od sposobu nanoszenia, powstawanie krystalicznych form metalicznego srebra o wymiarach od 10 m do 50 nm. Analiza XRD wykazała tworzenie
się, obok srebra na zerowym stopniu utlenienia, niewielkich ilości chlorku srebra. W
wyniku badań TG ustalono trwałość termiczną powstających związków w zakresie
temperatur od 25 do 700°C (298973 K).
SŁOWA KLUCZOWE: węgiel aktywny, srebro, depozycja, adsorpcja, ultradźwięki,
mikrofale
WSTĘP
Antybakteryjne i antyseptyczne właściwości srebra są znane i powszechnie stosowane w życiu codziennym już od czasów starożytnej Grecji, kiedy wodę przechowywano w srebrnych dzbanach. W średniowiecznej Europie arystokracja mogła chronić się przed szerzącymi się zarazami dzięki temu, że na co dzień
180
G. Trykowski, S. Biniak, A. Świątkowski, M. Pakuła
korzystała ze srebrnej zastawy i sztućców. W Indiach łatwo psujące się pożywienie
przechowywano owinięte w srebrne arkusze. Natomiast na Dzikim Zachodzie sterylizowano mleko, wrzucając do naczynia srebrną monetę [1]. W XX wieku zaczęto wytwarzać bardziej subtelne materiały zawierające w swoim składzie srebro.
Stosowane są one w uzdatnianiu wody [2] i oczyszczaniu powietrza z toksyn, materiały węglowe [3] impregnowane srebrem [4], osadzone na powierzchni, mają
wymiary rzędu kilku mikrometrów. W produkcji masowej można spotkać opatrunki medyczne, posiadające warstwę czynną w postaci węgla aktywnego z osadzonym srebrem [5]. Podwójną zaletą takiego opatrunku jest antyseptyczne działanie
srebra oraz wchłaniania nieprzyjemnych zapachów przez powierzchnię węgla.
Obecnie w erze rodzącej się nanotechnologii poszukuje się nowych materiałów
zawierających srebro o wymiarach nanometrycznych, a najlepiej atomowych, co
ma wydobyć nowe możliwości drzemiące w tym pierwiastku. Z drugiej strony
w procesach adsorpcyjnych na węglach aktywnych coraz częściej wykorzystuje się
techniki mikrofalowe i ultradźwiękowe do modyfikacji samej powierzchni, a także
przebiegu sorpcji [6].
Celem niniejszej pracy było podjęcie próby zastosowania metod osadzania metalicznego srebra z różnych roztworów na powierzchni węgla aktywnego z zastosowaniem ultradźwięków i mikrofal. Zastosowanie tego typu urządzeń powinno
pozwolić na modyfikację procesu impregnacji węgla srebrem metalicznym tak,
ażeby uzyskać maksymalne rozdrobnienia srebra na powierzchni węgla aktywnego.
1. CZĘŚĆ DOŚWIADCZALNA
1.1. Materiały
Do badań użyto próbek węgla aktywnego Filtrasorb 400 firmy (Chemviron
Carbon), który został odpopielony stężonymi kwasami (HF, HCl) według metody
Korvera [7] (próbkę oznaczono FNM), a następnie modyfikowany poprzez utlenienie stężonym kwasem azotowym, 3 godziny w temperaturze wrzenia (oznaczenie
FOX), lub wygrzewanie, 3 godziny w strumieniu wodoru w temperaturze 900°C
(oznaczenie FH). Tak przygotowane węgle były materiałem wyjściowym do procesów adsorpcji i impregnacji związkami srebra, które przebiegały według następującej procedury: Próbkę węgla aktywnego o masie 0,3 g umieszczano
w 25 cm3 roztworu srebra i pozostawiano na 15 min. Zastosowano następujące roztwory związków srebra: wodny roztwór azotanu srebra (H2O, 0,05M AgNO3),
amoniakalny roztwór azotanu srebra (0,1M NH3, 0,05M AgNO3) oraz alkoholowy
roztwór trimetylooctanu srebra (99,8% EtOH, 0,05M (CH3)3CCOOAg)). Po kontakcie z roztworem srebra próbkę węgla przemywano trzykrotnie 50 cm3 rozpuszczalnika, którym była odpowiednio woda demineralizowana, wodny roztwór amoniaku lub etanol (99,8%). Dla wybranych próbek, w trakcie kontaktu węgla
z roztworem zawierającym związki srebra lub podczas przemywania rozpuszczalnikiem, zastosowano ultradźwięki lub mikrofale. Użyto płuczki ultradźwiękowej
Procesy adsorpcji i impregnacji węgla aktywnego związkami srebra wspomagane …
181
produkcji InterSonic, Polska, typ IS-1K, moc 300 W, częstotliwość ultradźwięków
30 kHz, oraz komory mikrofalowej produkcji Zelmer SA, Polska, typ 29Z014, moc
800 W, częstotliwość mikrofal 2,45 GHz.
1.2. Metody badawcze
Dla wyjściowych węgli aktywnych wyznaczono parametry i wielkości charakteryzujące właściwości fizykochemiczne, takie jak: powierzchnia właściwa BET,
liczba jodowa, pH, zawartość popiołu i skład pierwiastkowy (C, H, N), oraz maksymalną adsorpcję NaOH i HCl [8].
Poszczególne oznaczania przebiegały według następujących procedur: Powierzchnię właściwą BET (SBET) wyznaczono na podstawie izoterm adsorpcji azotu w temperaturze –196°C (77 K). Pomiary prowadzono w aparacie ASAP 2010 Micromeritics. Oznaczenie liczby jodowej, wg PN-EN 12902 [9], polegało na
umieszczeniu 200 mg próbki węgla, wysuszonej do stałej masy (w temp. 100°C),
w 20 cm3 0,2 molowego roztworu jodu (I2), i odmiareczkowaniu po 4 min pozostałej ilości jodu. Z różnicy pomiędzy ilością jodu w roztworze przed i po adsorpcji
wyliczono ilość jodu zaadsorbowaną na węglu (w miligramach I2 na 1 gram węgla).
Pomiar pH zawiesiny wykonano w roztworze NaCl o stężeniu 0,1 mol/dm3 (10 g
węgla w 100 cm3 roztworu). Oznaczenie popiołu, wg PN-EN 12902 [9], polegało na
całkowitym spaleniu w temperaturze 815°C około 2 gramów, wysuszonego do stałej
masy w 100°C, węgla aktywnego i zważeniu pozostałości. Skład pierwiastkowy uzyskano z analizy w aparacie Vario Macro, firmy Elementar Analysensysteme
GmbH połączonej z wynikami oznaczenia popiołu. Analiza elementarna polegała na katalitycznym spaleniu próbki w temperaturze 900°C w atmosferze tlenu, oddzieleniu gazów ubocznych, rozdzieleniu mierzonych składników na azot, wodę
i dwutlenek węgla oraz rejestrowaniu ich ilości. Z powstałej objętości wody (H2O)
oblicza się ilość wodoru w próbce, z dwutlenku węgla (CO2) ilość węgla. Azot
mierzy się bezpośrednio z ilości wydzielonego N2. Ilość tlenu i pozostałych pierwiastków wyliczono z różnicy pomiędzy 100% a oznaczoną zawartością azotu,
węgla, wodoru i popiołu. Maksymalną adsorpcję NaOH i HCl wyznaczono według następującej procedury: 0,25 g węgla zalewano 25 cm3 0,1 M NaOH lub HCl i
pozostawiono na 48 godzin, mieszając co pewien czas. Następnie odpipetowano
2x10 cm3 i miareczkowano, wobec oranżu metylowego (pH ~ 4), nieprzereagowaną z węglem zasadę 0,1 M HCl, a pozostały kwas 0,1 M oznaczono NaOH. Oznaczone parametry węgli wyjściowych zestawiono w tabeli 1.
Dla próbek węgla aktywnego poddanych kontaktowi z roztworami zawierającymi srebro wykonano badania na skaningowym mikroskopie elektronowym
(SEM), dyfraktometrze rentgenowskim (XRD), derywatografie (TG) oraz aparacie
do analizy elementarnej (CHN).
TABELA 1. Wybrane wartości parametrów węgli wyjściowych
182
Symbol
węgla
G. Trykowski, S. Biniak, A. Świątkowski, M. Pakuła
Opis
SBET
m2/g
LJ
mg/g
pH
w roztw.
NaCl
Ads.
NaOH
Ads.
mmol/g
mmol/g
HCl
FNM
F400, odpopielony HCl, HF
997
1186
8,40
0,22
0,02
FOX
FNM, utleniony HNO3
949
1113
3,51
2,212
0,291
FH
FNM, wygrzany w H2
1136
1319
9,39
0,0
1,962
Pomiary na skaningowym mikroskopie elektronowym produkcji LEO Electron
Microscopy, model 1430VP, polegały na obrazowaniu powierzchni próbek w
próżni (ciśnienie 10–4 Pa) z wykorzystaniem detektora elektronów elastycznie odbitych BSE (ang. Backscattered Electrons) oraz detektora elektronów wtórnych SE
(ang. Secondary Electrons). Obrazy z detektora SE informują o topografii powierzchni. Na podstawie obrazów z detektora BSE można określić miejsca o podwyższonej liczbie atomowej pierwiastków wchodzących w skład obserwowanej
powierzchni, miejsca te są jaśniejsze [10]. Analiza rentgenowska polegała na zarejestrowaniu zależności natężenia promieniowania Rtg w funkcji kąta Bragga 2 w
zakresie od 5 do 70o 2, metodą proszkową na dyfraktometrze X-Pert Pro Systems
firmy Philips. Następnie dokonano identyfikacji jakościowej związków chemicznych z wykorzystaniem bazy danych wzorców rentgenogramów proszkowych [11,
12].
Z analizy derywatograficznej na aparacie Universal V3.0G firmy TA Instruments, w oparciu o zarejestrowane krzywe termograwimetryczne, wyznaczono
względny ubytek masy. Metoda polega na wygrzewaniu około 10 mg próbki,
z szybkością 10°C/min, w atmosferze beztlenowej (azot), w zakresie temperatur
25÷700°C i pomiarze zmian masy w funkcji temperatury w zakresie 150600°C.
Analiza elementarna przebiegała według wyżej opisanej procedury badań węgli
wyjściowych.
2. REZULTATY I DYSKUSJA WYNIKÓW
Parametry wyznaczone dla węgli wyjściowych, zestawione w tabeli 1, wskazują, że badaniom poddano próbki węgla, różniące się charakterem chemicznym powierzchni. Próbka oznaczona FNM ma charakter kwasowo-zasadowy obojętny (pH
około 8, adsorpcja NaOH i HCl znikoma). Powierzchnia węgla FOX ma naturę
kwasową (pH kwaśne, adsorpcja NaOH znaczna), natomiast próbka FH to
węgiel zasadowy (pH = 9,39, adsorpcja HCl znaczna). Wyniki analizy elementarnej zestawione w tabeli 2 wskazują, że na węglu modyfikowanym kwasem azotowym FOX, w porównaniu z węglem wyjściowym, przybyło ok. 11% wagowych
masy głównie tlenu, przy czym wygrzanie węgla wyjściowego FNM w wodorze
spowodowało pozorny wzrost zawartości węgla, natomiast nie zwiększyła się zawartość wodoru. Wytłumaczyć to można tym, że na węglu FH, w trakcie wygrzewania w temperaturze 900°C w strumieniu wodoru, usunięto tlen (wchodzący
w skład grup o kwaśnym charakterze), a z powierzchnią nie związały się mierzalne
183
Procesy adsorpcji i impregnacji węgla aktywnego związkami srebra wspomagane …
ilości wodoru. Parametry węgli wyjściowych informujące o porowatości, takie jak
powierzchnia właściwa SBET i liczba jodowa, wskazują, że modyfikacja węgla FH
spowodowała rozwinięcie jego powierzchni, natomiast dla węgla FOX zanotowano
nieznaczny spadek tej wielkości.
TABELA 2. Wartości parametrów charakteryzujących skład pierwiastkowy próbek węgli
wyjściowych i po kontakcie z roztworami srebra
Analiza elementarna,
zawartość pierwiastków, % wag.
Symbol węgla
Węgiel
Azot
Wodór
Pozostałe
pierwiastki
FNM
91,7
0,7
0,6
7
FNMAgNH3
87,0
1,3
0,7
11
FOX
79,9
0,9
1,0
18,2
FOXAgNH3
75,1
1,4
1,0
22,5
FH
96,0
0,6
0,5
2,9
FHAgNH3
88,2
1,2
0,6
10
Przyrost
4
4,3
7,1
* z różnicy pomiędzy 100% a oznaczoną zawartością azotu, węgla, wodoru
Analiza zdjęć SEM węgli po kontakcie z roztworami srebra wskazuje, że
w znacznej większości próbek pojawiają się na powierzchni różne formy krystalitów, a wykorzystanie ultradźwięków podczas adsorpcji i mikrofal do impregnacji
ma znaczący wpływ na wielkość powstających krystalitów srebra oraz sposób ich
rozproszenia na powierzchni węgla.
Na rysunku 1 przedstawiono reprezentatywną powierzchnię węgla wyjściowego. Metoda nie wykazała różnic pomiędzy poszczególnymi węglami.
Rys. 1. Węgiel wyjściowy FNM (30 000x)
184
G. Trykowski, S. Biniak, A. Świątkowski, M. Pakuła
Na rysunkach 2 i 3 (wykonanych przy powiększeniu 1000x) pokazano powierzchnię węgli, po kontakcie z amoniakalnym i wodnym roztworem azotanu srebra. W przypadku węgla FH powstały aglomeraty składające się z krystalitów
o wymiarach rzędu kilkunastu mikrometrów (rys. 2), natomiast na węglu FOX obserwuje się pojedyncze krystality długości około 10 mikrometrów (rys. 3).
Rys. 2. Węgiel FH_AgNH3 (1000x)
Rys. 4. Węgiel FNM_AgEtOHUDz (10 000x)
Rys. 3. Węgiel FOX_AgH2O (1000x)
Rys. 5. Węgiel FNM_AgEtOH_MF58 (50 000x)
Efekty zastosowania ultradźwięków podczas procesu adsorpcji oraz mikrofal do
impregnacji dla wybranych próbek węgla FNM z alkoholowego roztworu trimetylooctanu srebra zaprezentowano na rysunkach 4 i 5 (powiększenia 10 000x
i 50 000x).
Na próbce węgla FNM_AgEtOH, która miała kontakt z roztworem trimetylooctanu srebra przez 15 min, nie stwierdzono powstania znaczących ilości związków
srebra. Efekt zastosowania ultradźwięków dla tej samej próbki w tym samym roztworze można zaobserwować na rysunku 4. Całą powierzchnię pokrywa warstwa
krystalitów srebra o wymiarach od 100 do 500 nm. Natomiast po usunięciu rozpuszczalnika z alkoholowego roztworu trimetylooctanu srebra (impregnacja
z zastosowaniem mikrofal), uzyskano równomierne pokrycie całej powierzchni
węgla krystalitami o jeszcze mniejszych wymiarach w granicach 15050 nm (rys. 5).
Procesy adsorpcji i impregnacji węgla aktywnego związkami srebra wspomagane …
185
TABELA 3. Efekty kontaktu węgli aktywnych z roztworami zawierającymi srebro (AgH2O wodny roztwór azotanu srebra, AgNH3 - amoniakalny roztwór azotanu srebra
AgEtOH - alkoholowy roztwór trimetylooctanu srebra) z zastosowaniem
rozpuszczalników (H2O - woda demineralizowana, NH3 - woda amoniakalna, EtOH
- alkohol etylowy) poddanych działaniu ultradźwięków (UDz) lub mikrofal (Mf)
Analiza mikroskopowa
Lp.
Próbka
Analiza
wzrokowa
Efekt pokrycia
powierzchni
Wielkość
krystalitów
> 1 m
> 1 m
> 1 m
> 1 m
< 1 m
> 10 m
> 1 m
< 100 nm
> 10 m
> 10 m
< 1 m
> 10 m
> 10 m
< 1 m
> 10 m
> 1 m
> 1 m
> 10 m
< 1 m
> 1 m
> 10 m
< 100 nm
> 1 m
< 100 nm
< 100 nm
1
2
3
4
5
6
FNM_AgH2O
FNM_AgNH3
FNM_AgEtOH
FNM_AgH2OUDz
FNM_AgNH3UDz
FNM_AgEtOHUDz
+++-
S
S
B
S
K
K
7
8
9
10
11
12
FNM_AgH2OMf
FNM_AgNH3Mf
FNM_AgEtOHMf
FOX_AgH2O
FOX_AgNH3
FOX_AgEtOH
+++-
S
S
K
K
K
K
13
14
15
FOX_AgH2OUDz
FOX_AgNH3UDz
FOX_AgEtOHUDz
+
-
K
S
K
16
17
18
19
20
21
FOX_AgH2OMf
FOX_AgNH3Mf
FOX_AgEtOHMf
FH_AgH2O
FH_AgNH3
FH_AgEtOH
+
++
+-
K
S
B
S
S
S
22
23
24
25
26
27
FH_AgH2OUDz
FH_AgNH3UDz
FH_AgEtOHUDz
FH_AgH2OMf
FH_AgNH3Mf
FH_AgEtOHMf
++++
-
S
K
K
K
K
K
„+” – całkowite pokrycie powierzchni białym osadem, „+-„ częściowe pokrycie powierzchni białym osadem „-„ - brak widocznego białego pokrycia,
„K” - pojedyncze krystality, „S” - skupiska krystalitów, „B”- brak krystalitów,
„> 10 m” - krystality większe od 10 m, „> 1 m” - krystality większe od 1 m, „< 1
m” - krystality mniejsze od 1 m, „< 100 nm” - krystality mniejsze od 100 nm
Efekty osadzenia srebra na wszystkich badanych próbkach zestawiono w tabeli 3.
186
G. Trykowski, S. Biniak, A. Świątkowski, M. Pakuła
Z analizy zmiany składu pierwiastkowego (CHN) (tab. 2) na węglach z osadzonym srebrem można oszacować, że na poszczególnych próbkach nastąpił przyrost
masy, który jest przypisywany powstałym związkom srebra.
Widma XRD próbek mają charakterystyczny kształt dla widm węgla amorficznego (rys. 6) [13]. Analiza jakościowa węgli wyjściowych nie wykazała obecności innych związków. Dla próbek poddanych kontaktowi z roztworami srebra zidentyfikowano metaliczne srebro oraz chlorek srebra. Powstały AgCl przypisuje się śladowym
ilościom chloru, który pozostał w strukturze węgla po procesie odpopielania. Widmo
wraz z zaznaczonymi pikami należącymi do poszczególnych związków przedstawiono na rysunku 7.
Rys. 6. Widmo rentgenowskie próbki FNM
Rys. 7. Widmo rentgenowskie próbki FNM_AgNH3
Procesy adsorpcji i impregnacji węgla aktywnego związkami srebra wspomagane …
187
Wyniki analizy termograwimetrycznej wskazują na trwałość termiczną powstałych związków srebra w temperaturze do 600°C. Ubytek masy w zakresie
150600°C dla wybranych próbek węgli po kontakcie z roztworami srebra jest
zbliżony do ubytku dla węgli wyjściowych i wynosi poniżej 10%.
PODSUMOWANIE I WNIOSKI
W wyniku przeprowadzanych badań stwierdzono istotny wpływ trzech rodzajów warunków na efektywność prowadzenia procesu osadzania srebra na powierzchni węgli aktywnych. Pierwszym czynnikiem jest charakter chemiczny powierzchni węgla aktywnego - od jego właściwości kwasowo-zasadowych zależy
forma i ilość powstających powierzchniowych połączeń z metalami, które stanowią
zarodki procesu krystalizacji srebra. Na węglu wygrzanym w wodorze stwierdzono
7,1% stężenie związków srebra, natomiast na węglach wyjściowym i utlenionym
kwasem azotowym stężenie o 3% mniejsze, przy jednoczesnym zróżnicowaniu
formy powstałych klasterów srebra. Drugim czynnikiem jest rodzaj zastosowanego
roztworu srebra, który wpływa również na formę i stopień pokrycia powierzchni
srebrem. Największe ilości (widoczne gołym okiem) powstają na
węglach, które miały kontakt z amoniakalnym roztworem azotanu srebra, najmniejszy procent zapełnienia powierzchni obserwuje się na próbkach po kontakcie
z alkoholowym roztworem trimetylooctanu srebra. Trzecim bodźcem jest zastosowanie ultradźwięków lub mikrofal podczas prowadzonych procesów, co istotnie
wpływa na rozdrobnienie powstałych krystalitów. W zależności od doboru wszystkich powyższych czynników stwierdzono powstawanie krystalicznych form srebra
osadzonych w postaci rozległych obszarów widocznych gołym okiem lub klasterów srebra o wymiarach od 10 m do 50 nm, które pokrywały równomiernie całą
powierzchnię węgla.
LITERATURA
[1] Materiały prasowe Samsung Electronics, Silver Nanotechnologia, która chroni zdrowie,
Warszawa 2005.
[2] Kowal A.L., Świderska-Bróż M., Oczyszczanie wody, WN PWN, Warszawa-Wrocław 1997.
[3] Jankowska H., Świątkowski A., Choma J., Active Carbon, Ellis Horwood Ltd., New York 1991.
[4] Bogdan L.J., Otrzymywanie modyfikowanych srebrem węgli aktywnych i badanie ich
właściwości fizyko-chemicznych pod kątem zastosowania w technologii uzdatniania wody,
Rozprawa doktorska, WAT, Warszawa 1998.
[5] Gleiche M., Hoffschulz H., Lenhert S., Nanotechnology in consumer products, Nanoforum
Report, 2006, www.nanoforum.org
[6] Rumian M., Czepirski L., Zastosowanie promieniowania mikrofalowego w technologii adsorpcyjnej, Przemysł Chemiczny 2005, 84/5, 329-332.
[7] Korver J.A., Production of asf-free active carbon, Chem. Weekblad 1950, 46, 301-302.
[8] Biniak S., Świątkowski A., Pakuła M., Chemistry and Physics of Carbon (Ed. L.R. Radovic), Vol. 24,
Marcel Dekker, New York 2001, 125-225.
188
G. Trykowski, S. Biniak, A. Świątkowski, M. Pakuła
[9] PN-EN 12902:2001 - Produkty do uzdatniania wody przeznaczonej do spożycia - Nieorganiczne
materiały nośne i filtracyjne - Metody badań.
[10] Barbacki A., Mikroskopia elektronowa, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań 2005.
[11] Cullity B.D., Podstawy dyfrakcji promieni rentgenowskich, PWN, Warszawa 1964.
[12] Jasieńko S., Metody rentgenowskie w badaniach struktury węgli, Wydawnictwo Fundacji im.
Wojciecha Świętosławskiego, Warszawa 1993.
[13] Pakula M., Walczyk M., Biniak S., Świątkowski A., Electrochemical and FTIR studies of the
mutual influence of lead(II) or iron(III) and phenol on their adsorption from aqueous acid
solution by modified activated carbon, Chemosphere 2007, 69, 209-219.
ADSORPTION AND IMPREGNATION OF SILVER COMPOUNDS ON ACTIVE
CARBON WITH THE AID OF ULTRASOUND AND MICROWAVES
The effect of ultrasound and microwaves was investigated on the dispersion of the
metallic silver phase forming during contact between active carbon and solutions of
silver compounds. Filtrasorb 400 active carbon (FNM) was demineralised, then modified by oxidation with conc. nitric acid (FOX) or by heating in a stream of hydrogen
at 1173 K (FH). The following solutions of silver compounds were applied: aq. AgNO3, AgNO3 in ammonia, (CH3)3CCOOAg in ethanol. Silver and its compounds were
deposited on the carbon surfaces by adsorption from the solutions in the presence
and absence of ultrasound, and in a microwave chamber (solvent evaporation). The
following parameters and magnitudes characterising the physicochemical properties
of the initial active carbons were determined: BET specific area, iodine number, pH,
ash content, elemental composition (C, H, N), maximum NaOH and HCl adsorption.
The effects of adsorption and impregnation of silver compounds were measured by
scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD), and the stability
of the surface silver structures by thermogravimetry (TG). According to the SEM
images, silver crystallites were formed, from 10 m to 50 nm in size depending on the
method of deposition. XRD analysis showed that besides silver in the zero oxidation
state, small quantities of silver chloride were also formed. TG analysis indicated that
the compounds formed were stable in the temperature range from 25 to 700C
(298973 K).
KEYWORDS: active carbon, silver, deposition, adsorption, ultrasound, microwave