Adsorpcja związków organicznych i jonów metali na grafitopodobnym azotku węgla i materiałach węglowych

Niniejsza rozprawa opisuje syntezę, badania fizykochemiczne oraz systematyczne badania właściwości adsorpcyjnych dwóch typów adsorbentów: (i) materiałów opartych na grafitopodobnym azotku węgla oraz (ii) materiałów węglowych. Materiały te dedykowane są do usuwania związków organicznych i/lub jonów metali z roztworów wodnych. Materiały oparte na grafitopodobnym azotku węgla modyfikowano poprzez domieszkowanie litowcami (lit, sód, potas) lub berylowcami (magnez, wapń, stront, bar). Uzyskane produkty szczegółowo przeanalizowano w celu określenia morfologii, składu chemicznego i fazowego, fizykochemii powierzchni oraz właściwości adsorpcyjnych względem modelowego barwnika (błękitu metylowego) oraz modelowych jonów metali ciężkich (kationów miedzi (II)). Ponadto, celem badań nad grafitopodobnym azotkiem węgla było zbadanie możliwości fotodegradacji oranżu metylowego z roztworu wodnego.Drugim rodzajem badanych adsorbentów były materiały węglowe, w tym utleniony węgiel aktywny utlenione włókna węglowe. Uzyskane materiały poddano analizie, w celu określenia morfologii, właściwości fizykochemicznych oraz adsorpcyjnych względem jonów metali (miedzi (II) i/lub kobaltu (II)). Ostatnie opisane badania obejmowały serię syntez materiałów grafenopodobnych. Proces syntezy polegał na plazmowym rozkładzie n-alkoholi alifatycznych (n-dekanol-etanol) w strumieniu plazmy termicznej. Wykonano także testy badające wpływ dodatku gazowego tlenu na przebieg procesu rozkładu n-dekanolu. Uzyskane materiały szczegółowo zanalizowano w celu określenia morfologii, właściwości fizykochemicznych oraz adsorpcyjnych względem 4-chlorofenolu.W toku badań uzyskano wysokowydajne adsorbenty związków organicznych lub jonów metali. Uzyskane wartości pojemności adsorpcyjnych są porównywalne lub wyższe w porównaniu do innych adsorbentów opisywanych w literaturze.

This dissertation describes the synthesis, physicochemical properties and systematic studies of adsorption performance of two types of adsorbents: (i) materials based on graphitic carbon nitride and (ii) carbon materials. These materials are dedicated to the adsorptive removal of organic compounds and/or metal ions from aqueous solutions.The materials based on graphitic carbon nitride were modified via doping with alkali metals (lithium, sodium, potassium) or alkaline earth metals (magnesium, calcium, strontium, barium). The obtained products were thoroughly studied to determine the morphology, chemical and phase composition, surface chemistry features and adsorption performance in relation to the model dye (methyl blue) and model heavy metal ions (copper (II) cations). Additionally, the studies on graphitic carbon nitride included the photodegradation of methyl orange from aqueous solution. The second type of adsorbents involved various carbon materials, including oxidized activated carbon and oxidized carbon fibers. The obtained materials were examined in order to determine the morphology, physicochemical properties and adsorption performance in relation to the metal ions (copper (II) and/or cobalt (II)). The research included also a series of syntheses of graphene-based materials. The synthesis process included the decomposition of aliphatic n-alcohols (n-decanol-ethanol) in the thermal plasma jet. The tests were also carried out to investigate the effect of oxygen gas addition on the course of decomposition of n-decanol. The obtained materials were thoroughly analyzed to determine the morphology, physicochemical properties and adsorption performance inrelation to 4-chlorophenol.To conclude, efficient adsorbents of organic compounds and metal ions were synthesized. The obtained values of adsorption capacities were comparable or even higher in comparison to other adsorbents described in the literature.