Niciński Krzysztof
Zakład Dydaktyczny Chemii Fizycznej
Pracownia Fizykochemii Nanomateriałów
Otrzymywanie i badanie magnetycznych adsorbentów opartych o nanokapsułki węglowe i usieciowany polistyren
Krzysztof Niciński
Promotor: dr hab. Michał Bystrzejewski
Opiekun: mgr Przemysław Strachowski
Magnetyczne nanokapsułki węglowe to nanomateriały węglowe o bardzo ciekawych właściwościach. Rdzenie nanokapsułek wypełnione są metalem, jego związkiem lub stopem o charakterze magnetycznym. Otoczka węglowa nanokapsułek stanowi zabezpieczenie zakapsułkowanego materiału chroniąc go przed zewnętrznymi czynnikami oraz jest powierzchnią, którą można sfunkcjonalizować. W ten sposób możliwe jest nadanie nanomateriałowi pożądanych właściwości wynikających z architektury molekularnej powierzchni.
Podczas badań prowadzonych w ramach pracy magisterskiej opracowano metodę syntezy kompozytowych adsorbentów opartych o magnetyczne nanokapsułki węglowe, usieciowany polistyren lub komercyjną żywicę jonowymienną. Otrzymane materiały hybrydowe poddano następczej funkcjonalizacji w celu polepszenia właściwości adsorpcyjnych w procesie usuwania jonów żelaza. Określono zdolność adsorpcyjną w trybie równowagowym i kinetycznym, możliwość regeneracji i odporność korozyjną zsyntezowanych adsorbentów. Do uzyskania kompozytów zostały zastosowane dwa podejścia: wykorzystano reakcję polimeryzacji oraz mielenie substratów w planetarnym młynie kulowym.
Stwierdzono, że uzyskany materiał kompozytowy wykazuje właściwości magnetyczne, co ułatwia jego usunięcie z roztworów jonów żelaza. Wykazano, że dobór parametrów syntezy kompozytu na drodze polimeryzacji jest trudny ze względu na hamowanie procesu polimeryzacji przez magnetyczne nanokapsułki węglowe. Materiały uzyskane poprzez mielenie substratów, charakteryzują się relatywnie wysokimi pojemnościami adsorpcyjnymi, oraz posiadają możliwość regeneracji i ponownego użycia. Otrzymywanie kompozytów metodą mielenia w młynie kulowym ogranicza liczbę procesów jednostkowych, wpływających na właściwości otrzymywanego materiału. Na podstawie badań kinetyki procesu adsorpcji kompozytów stwierdzono, iż równowaga ustala się już po ok. 60 minutach. Otrzymane magnetyczne adsorbenty poddano także systematycznej charakteryzacji morfologiczno-strukturalnej używając mikroskopii elektronowej, termograwimetrii oraz spektroskopii IR.