Иваново, Ивановская область, Россия
аспирант
Иваново, Ивановская область, Россия
студент
Иваново, Ивановская область, Россия
В данной работе исследован процесс извлечения ионов Cu(II) из водных растворов целлюлозосодержащими сорбентами: нативным и модифицированным L-аргинином льняным волокном. Экспериментальные кинетические кривые сорбции ионов меди обработаны в рамках моделей псевдо-первого и псевдо-второго порядков. Высокий коэффициент корреляции (0,99) был получен в случае использования модели кинетики псевдо-второго порядка. Результаты обработки изотерм сорбции согласно модели Ленгмюра. свидетельствуют о применимости данной модели для описания процесса сорбции ионов меди сорбентами целлюлозной природы. В результате проведения двухступенчатого химического модифицирования через стадию окисления льняного волокна периодатом натрия и последующего модифицирования L-аргинином получен новый сорбент, который может быть использован для очистки водных растворов от ионов тяжелых металлов. Приведены СЭМ-изображения и элементный анализ исходного и модифицированного образцов льняного волокна. Изменения, произошедшие в льняном волокне в ходе модификации, подтверждают ИК-спектры. Полученный сорбент по своим сорбционным характеристикам значительно превосходит нативное льняное волокно, о чем свидетельствуют значения предельной сорбционной емкости.
льняное волокно, модифицирование, L-аргинин, метапериодат натрия, сорбция, ионы Cu (II)
1. Vardhan K.H., Kumar P.S., Panda R.C. A review on heavy metal pollution, toxicity and remedial measures: current trends and future perspectives // J. Mol. Liq. 2019. Vol. 290. 111197. DOI:https://doi.org/10.1016/j.molliq.2019.111197.
2. Lindholm-Lehto P. Biosorption of heavy metals by lignocellulosic biomass and chemical analysis // BioRes. 2019. Vol. 14(2). P. 4952–4995. DOI:https://doi.org/10.15376/biores.14.2.Lindholm-Lehto.
3. Yadav S., Yadav A., Bagotia N., Sharma A.K., Kumar S. Adsorptive potential of modified plant-based adsorbents for sequestration of dyes and heavy metals from wastewater - A review // Journal of Water Process Engineering. 2021. Vol. 42. P. 102-148. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2021.102148
4. Tursi A. A review on biomass: importance, chemistry, classification, and conversion // Biofuel Res. J. 2019. Vol. 6, P. 962–979. DOI:https://doi.org/10.18331/BRJ2019.6.2.3.
5. Joseph L., Jun B.-M., Flora J.R.V., Park C.M., Yoon Y. Removal of heavy metals from water sources in the developing world using low-cost materials: a review // Chemosphere. 2019. Vol. 229. P. 142-159. DOI:https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2019.04.198.
6. Ravikumar L. The Use of New Chemically Modified Cellulose for Heavy Metal Ion Adsorption and Antimicrobial Activities // Journal of Water Resource and Protection. 2015. № 7(06). С. 530-545. DOI:https://doi.org/10.4236/jwarp.2015.76042
7. Nikiforova T.E., Kozlov V.A., Loginova V.A. Peculiarities of the adsorption of heavy-metal ions from aqueous media by modified cellulose // Adsorption Science & Technology. 2014. Vol. 32, № 5. Р. 389-402. DOI:https://doi.org/10.1260/0263-6174.32.5.389.
8. Lindholm-Lehto P. Biosorption of heavy metals by lignocellulosic biomass and chemical analysis // BioRes. 2019. Vol. 14(2). P. 4952–4995. DOI:https://doi.org/10.15376/biores.14.2.Lindholm-Lehto.
9. Ali A., Mannan A., Hussain I., Hussain I. Effective removal of metal ions from aquous solution by silver and zinc nanoparticles functionalized cellulose: Isotherm, kinetics and statistical supposition of process // Environmental Nanotechnology Monitoring & Managemen. 2017. № 9. Р.1-11. DOI:https://doi.org/10.1016/j.enmm.2017.11.003.
10. Meretin R.N., Nikiforova Т.E. Investigation of the reactivity of the surface of a carbon-containing silicate sorbent of plant origin // ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2021. Vol. 64, № 11. P. 147-155. DOI:https://doi.org/10.6060/ivkkt.20216411.6408
11. Никифорова Т.Е., Вокурова Д.А. Сорбция ионов тяжелых металлов целлюлозным сорбентом из водных растворов // От химии к технологии шаг за шагом. 2022. Т. 3, вып. 1. С. 8-20. URL: http://chemintech.ru/index.php/tor/2022tom3no1
12. Kumar R., Sharma R.Kr., Singh A.P. Cellulose based grafted biosorbents - Journey from lignocellulose biomass to toxic metal ions sorption applications - A review // Journal of Molecular Liquids. 2017. Vol. 232. P. 62 93. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.molliq.2017.02.050
13. Podstawczyka D., Witek-Krowiak A., Dawieca A., Bhatnagar A. Biosorption of copper(II) ions by flax meal: Empirical modeling and process optimization by response surface methodology (RSM) and artificial neural network (ANN) simulation // Ecological Engineering. 2015. Vol. 83. P. 364-379. URL: https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2015.07.004
14. Kajeiou M., Alem A., Mezghich S., Ahfir N.-D., Mignot M., Devouge-Boyer C., Pantet A. Competitive and non-competitive zinc, copper and lead biosorption from aqueous solutions onto flax fibers // Chemosphere. 2020. Vol. 260. P. 127-505. URL: https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2020.127505
15. Dey P., Mahapatra B.S., Juyal V.K., Pramanick B., Negi M.S., Paul J., Singh S.P. Flax processing waste – A low-cost, potential biosorbent for treatment of heavy metal, dye and organic matter contaminated industrial wastewater // Industrial Crops & Products. 2021. Vol. 174. P. 114-195. DOI: https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2021.114195
16. Abbar B., Alem A., Marcotte S., Pantet A., Ahfi N.-D., Bizet L., Duriatti D. Experimental investigation on removal of heavy metals (Cu2+, Pb2+, and Zn2+) from aqueous solution by flax fibres // Process Safety and Environmental Protection. 2017. Vol. 109. P. 639–647. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.psep.2017.05.012.
17. Никифорова Т.Е., Козлов В.А., Натареев С.В., Дубкова Е.А. Влияние плазменного модифицирования на сорбционные свойства льняного волокна // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2014. Т.57, вып. 3. С. 91-97.
18. Nikiforova T.E., Kozlov V.A., Odintsova O.I. Regularities of Copper (II) and Nickel (II) Distribution in an Aqueous Solution ‒ Modified Flax Fiber Heterophase System // Russian Journal of General Chemistry. 2017. Vol. 87, № 9. Р. 2204-2211. DOI:https://doi.org/10.1134/S107036321709047Х.
19. Кричевский Г.Е. Химическая технология текстильных материалов: учебник для вузов. В 3 т. Т. 1. Теоретические основы технологии. Волокна. Загрязнения. Подготовка текстильных материалов. М.: РосЗИТЛП, 2000. 436 с.
