A novel polyaniline-modified CNT and graphene-based nanocomposite (2.32–7.34 nm) was prepared and characterized by spectroscopic methods. The specific surface area was 176 m²/g with 0.232 cm³/g as the specific pore volume. The nanocomposite was used to remove zinc and lead metal ions from water; showing a high removal capacity of 346 and 581 mg/g at pH 6.5. The data followed pseudo-second-order, intraparticle diffusion and Elovich models. Besides this, the experimental values obeyed Langmuir and Temkin isotherms. The results confirmed that the removal of lead and zinc ions occurred in a mixed mode, that is, diffusion absorption and ion exchange between the heterogeneous surface of the sorbent containing active adsorption centers and the solution containing metal ions. The enthalpy values were 149.9 and 158.6 J.mol⁻¹K⁻¹ for zinc and lead metal ions. The negative values of free energies were in the range of −4.97 to −26.3 kJ/mol. These values indicated an endothermic spontaneous removal of metal ions from water. The reported method is useful to remove the zinc and lead metal ions in any water body due to the high removal capacity of nanocomposite at natural pH of 6.5. Moreover, a low dose of 0.005 g per 30 mL made this method economical. Furthermore, a low contact time of 15 min made this method applicable to the removal of the reported metal ions from water in a short time. Briefly, the reported method is highly economical, nature-friendly and fast and can be used to remove the reported metal ions from any water resource.

This paper considers the synthesis of a novel nanocomposite based on reduced graphene oxide and oxidized carbon nanotubes modified with polyaniline and phenol-formaldehyde resin and developed through the carbonization of a pristine aerogel. It was tested as an efficient adsorbent to purify aquatic media from toxic Pb(II). Diagnostic assessment of the samples was carried out through X-ray diffractometry, Raman spectroscopy, thermogravimetry, scanning and transmission electron microscopy, and infrared spectroscopy. The carbonized aerogel was found to preserve the carbon framework structure. The sample porosity was estimated through nitrogen adsorption at 77 K. It was found that the carbonized aerogel predominantly represented a mesoporous material having a specific surface area of 315 m²/g. After carbonization, an increase in smaller micropores occurred. According to the electron images, the highly porous structure of the carbonized composite was preserved. The adsorption capacity of the carbonized material was studied for liquid-phase Pb(II) extraction in static mode. The experiment results showed that the maximum Pb(II) adsorption capacity of the carbonized aerogel was 185 mg/g (at pH 6.0). The results of the desorption studies showed a very low desorption rate (0.3%) at pH 6.5 and a rate of about 40% in a strongly acidic medium.

The results on the modification of an epoxy resin using graphene and graphene oxide are given in the present paper. It was found that the impact strength of the resin modified with graphene and graphene oxide at concentrations of more than 0.05 wt% increases by 25-30 %. Moreover, the prospects of using the nanomodified r esin for i nternal and e xternal r einforcement of concrete products are described.

The paper shows significant influence of mode and geometric parameters on the accuracy of particles feeding process. The model of the transformation of individual material batches into a continuous flow has been proposed based on the mathematical apparatus of random Markov processes with discrete space and time. The implementation and visualization of the mathematical model is carried out through the MAPLE universal mathematical package.

В статье представлена технология получения нанокомпозитного аэрогеля на основе окисленных углеродных нанотрубок (о-УНТ) и восстановленного оксида графена (в-ОГ), модифицированных полианилином и фенолформальдегидной смолой. Получение аэрогеля осуществлялось в автоклаве высокого давления в среде сверхкритического флюида – изопропанола. Комплексная диагностика синтезированного нанокомпозита осуществлялась методами сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии, инфракрасной спектроскопии, рентгеновской дифрактометрии, спектроскопии комбинационного рассеяния. Параметры пористого пространства оценивали по адсорбции азота. Полученные электронные изображения свидетельствуют о том, что УНТ выступают в качестве структурообразователя, препятствуя агломерации графеновых листов. Также следует отметить, что в образцах обнаружены частицы полианилина сферической формы. Установлено, что нанокомпозитный аэрогель является мезопористым материалом с удельной поверхностью 289 м²/г. Проведено сравнение инфракрасных и Раман-спектров, а также рентгеновских дифрактограмм исходных материалов со спектрами аэрогеля. Согласно полученным результатам, нанокомпозит содержит совмещенные пики всех исходных материалов. После сушки в среде сверхкритического изопропанола сохраняется упорядоченная структура углеродного каркаса. Электронодонорные кислород- и азотсодержащие группы, которые идентифицируются по данным инфракрасной спектроскопии в составе композита, могут являться активными центрами для адсорбции ионов тяжелых металлов благодаря возможности формирования координационных связей. Сорбционная способность материала оценивалась на примере сорбции ионов тяжелых металлов, а именно – свинца, из модельных водных растворов. Для определения времени сорбции и механизма поглощения были проведены кинетические исследования адсорбции в ограниченном объеме. Обнаружено, что 99% загрязнителя сорбируется в первые 15 мин с достижением адсорбционной емкости равной 350 мг/г. С помощью моделей псевдо-первого и –второго порядка, модели Еловича и внутридиффузионных моделей установлен предполагаемый механизм адсорбции. Для цитирования: Кузнецова Т.С., Бураков А.Е., Пасько Т.В., Буракова И.В., Дьячкова Т.П., Меметова А.Е. Физико-химические и сорбционные свойства нанокомпозитного аэрогеля на основе модифицированных углеродных нанотрубок и графена. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2023. Т. 66. Вып. 3. С. 66-76. DOI: 10.6060/ivkkt.20236603.6726.