Получение сорбента на основе терморасширенного графита, модифицированного ферритами

Актуальность

С момента появления нефтяной промышленности проблема ликвидации разливов нефти стала актуальна во всём мире. Нефтяной разлив, даже небольших объёмов, может служить причиной смерти для огромного количества животных. На сегодняшний день известно много способов ликвидации нефтяных разливов, но сложность состоит в том, что большинство из них являются дорогостоящими и сложными для реализации. Применение пенографита на основе графита является менее дорогостоящим и наиболее эффективным способом очистки загрязнённых территорий от нефтепродуктов.

Цель

Получить пенографит (ПГ) модифицированный ферритами.

Задачи

1. Синтезировать бисульфат графита I, II, III ступеней.
2. Получить окисленный графит.
3. Обработать окисленный графит солями железа и кобальта.
4. Вспенить пропитанный окисленный графит.
5. Определить насыпную плотность ПГ полученного на основе I, II, III ступеней.
6. Исследовать сорбционные свойства графитовых таблеток разной плотности.
7. Выявить зависимость сорбционной ёмкости таблеток и непрессованного пенографита от их плотности и ступени исходного бисульфата графита.

Оснащение и оборудование, использованное в работе
• Муфельная печь
• Весы
• Графит
• Серная кислота
• Дихромат калия
• Нефть

Описание
На первом этапе работы в процессе интеркалирования (процесс обратимого встраивания атомов или молекул одного вещества в кристаллическую структуру другого) был получен бисульфат графита I, II и III ступеней.

На следующем этапе получен окисленный графит, который пропитывали солями, затем вспенили. Таким образом был получен пенографит модифицированный ферритами. Полученное вещество прессовали в графитовые компакты разной плотности.

В процессе прессования были получены графитовые компакты разной плотности. Далее были проверены сорбционные свойства графитовых компактов по отношению к нефти и воде, а также исследованы их магнитные свойства. Используя таблетки разной плотности, сорбция нефти (с помощью сита) проводилась в течение 15 мин. Для определения сорбционной ёмкости таблетки взвешивали.

Результаты

В ходе работы были получены графитовые таблетки (компакт) различной плотности, спрессованные из пенографита, вспененного при 1000 °С.

Установлена зависимость магнитных свойств полученных таблеток от ступени интеркалирования исходного графита.

Выводы

1. Компакт плотностью 0,03 г/см³, полученный из интеркалированного графита первой ступени, является наиболее подходящим для практического применения, т. к. обладает оптимальными сорбционными и магнитными свойствами.

2. Пенографит, содержащий частицы феррита кобальта, способен притягиваться к магниту, что позволяет использовать его в качестве магнитного сорбента.

3. Пропитка окисленного графита на основе бисульфата графита I ступени приводит к увеличению содержания феррита кобальта в полученном пенографите, что увеличивает его магнитные свойства.

4. При повышении плотности пенографитовых таблеток, содержащих феррит кобальта, уменьшаются их сорбционные свойства, при этом номер ступени не влияет на сорбционные свойства графитовых компактов.

Перспективы использования результатов работы

Полученный компакт можно использовать в промышленных масштабах для ликвидации нефтяных загрязнений.

Сотрудничество с вузом

МГУ имени М. В. Ломоносова

Награды/достижения

1. Первая научно-практическая конференция для школьников «Неорганическая химия и материаловедение: поколение NEXT» – призёр II степени.

2. Московский городской конкурс исследовательских и проектных работ обучающихся, 2019/2020 учебный год – призёр.

Мнение автора

«Я считаю, что полученный сорбент может помочь в устранении нефтяных загрязнений и является промышленно выгодным. Проект «Медицинский класс в московской школе» даёт школьникам возможность соприкоснуться с миром науки. Конференция «Старт в медицину» позволяет обучающимся проявить себя, познакомиться с другими работами и получить новые знания»