Иваново, Ивановская область, Россия
Иваново, Ивановская область, Россия
В работе исследована сорбция ионов тяжелых металлов из водных растворов целлюлозными сорбентами. Модифицирование древесной целлюлозы проводили поливинилпирролидоном и карбоновыми многоосновными кислотами. Изучены равновесие и кинетика сорбции ионов Cu(II), Cо(II) и Ni(II) из водных растворов образцами нативной и модифицированной древесной целлюлозы. Экспериментальные изотермы сорбции обработаны согласно моделям Ленгмюра и теории объемного заполнения микропор (ТОЗМ). Наиболее корректной для описания процесса сорбции ионов тяжелых металлов целлюлозными сорбентами является модель Ленгмюра. Установлено, что предельная сорбционная емкость модифицированных сорбентов в 1,5-2 раза превышает предельную сорбционную емкость нативной древесной целлюлозы. Полученные образцы можно расположить в следующий ряд в порядке возрастания их предельной сорбционной емкости (А∞): нативная древесная целлюлоза < целлюлоза, модифицированная поливинилпирролидоном < целлюлоза, модифицированная лимонной кислотой. Исследовано влияние кислотности среды на сорбцию ионов тяжелых металлов в области рН 1–7. Установлено, что с увеличением рН исходного раствора от 1 до 6 происходит резкий рост степени извлечения ионов Cu(II), Cо(II) и Ni(II). Получены ИК-спектры нативной целлюлозы и ее образцов, модифицированных поливинилпирролидоном и лимонной кислотой. Выполнен элементный анализ всех видов модифицированных сорбентов.
древесная целлюлоза, модификация, ионы тяжелых металлов, изотермы, кинетика сорбции
1. Zhou Q., Yang N., Li Y., Ren B., Ding X., Bian H., Yao X. Total concentrations and sources of heavy metal pollution in global river and lake water bodies from 1972 to 2017 // Glob. Ecol. Conserv. 2020. Vol. 22. P. e00925. DOI:https://doi.org/10.1016/j.gecco.2020.e00925.
2. Naushad Mu., Lichtfouse E. (Eds.). Green Materials for Wastewater Treatment. Springer International Publishing, 2020. 366 p.
3. Huang Y., Chen Q., Deng M., Japenga J., Li T., Yang X., He Z. Heavy metal pollution and health risk assessment of agricultural soils in a typical peri-urban area in southeast China // Journal of Environmental Management. 2017. No. 207. Р. 159–168. DOI:https://doi.org/10.1016/j.gexplo.2019.106403.
4. Beni A.A., Esmaeili A. Biosorption, an efficient method for removing heavy metals from industrial effluents // Environmental Technology & Innovation. 2019. No. 17. Р. 100503. DOI:https://doi.org/10.1016/j.eti.2019.100503.
5. Sankaran R., Show P.L., Ooi C.W., Ling T.C., Shu-Jen C., Che S.Y., Chang Y.K. Feasibility assessment of removal of heavy metals and soluble microbial products from aqueous solutions using eggshell wastes // Clean Technol. Environ. Policy. 2020. V. 22. Р. 773-786. DOI:https://doi.org/10.1007/s10098-019-01792-z.
6. Khan T.A., Chaudhry S.A., Ali I. Equilibrium uptake, isotherm and kinetic studies of Cd(II) adsorption onto iron oxide activated red mud from aqueous solution // Journal of Molecular Liquids. 2015. No. 202. Р. 165 175. DOI:https://doi.org/10.1016/j.molliq.2014.12.021.
7. Crini G., Lichtfouse E. Advantages and disadvantages of techniques used for wastewater treatment // Environmental Chemistry Letters. 2019. V. 17. Р. 145-155. DOI:https://doi.org/10.1007/s10311-018-0785-9ï.
8. Katheresan V., Kansedo J., Lau S.Y. Efficiency of various recent wastewater dye removal methods: A. Review // Journal of Environmental Chemical Engineering. 2018. Vol. 6, no. 4. Р. 4676–4697. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jece.2018.06.060.
9. Shamsollahi Z., Partovinia A. Recent advances on pollutants removal by rice husk as a bio-based adsorbent: a critical review // Journal of Environmental Management. 2019. No. 246. Р. 314–323. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2019.05.145.
10. 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 // Journal of Water Process Engineering. 2021. No. 42. Р. 102148. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2021.102148.
11. Ezeonuegbu B.A., Machido D.A., Whong C.M.Z., Japhet W.S., Alexiou A., Elazab S.T., Qusty N., Yaro C.A., Batiha G.El-S. Agricultural waste of sugarcane bagasse as efficient adsorbent for lead and nickel removal from untreated wastewater: Biosorption, equilibrium isotherms, kinetics and desorption studies // Biotechnology Reports. 2021. Vol. 30. Р. e00614. DOI:https://doi.org/10.1016/j.btre.2021.e00614.
12. Никифорова Т.Е., Козлов В.А. Закономерности влияния природы полисахаридных материалов на распределение ионов тяжелых металлов в гетерофазной системе биосорбент - водный раствор // Физикохимия поверхности и защита материалов. 2016. Т. 52, № 3. С. 243-271. DOI:https://doi.org/10.7868/S0044185616030219.
13. Никифорова Т.Е., Козлов В.А., Одинцова О.И. Закономерности распределения ионов меди (II) и никеля (II) в гетерофазной системе водный раствор – модифицированное льняное волокно // Российский химический журнал. 2015. Т. 59, № 4. С. 76–84. DOI:https://doi.org/10.6060/rcj.
14. Лосев Н.В., Никифорова Т.Е., Макарова Л.И., Липатова И.М. Влияние механической активации на структуру и сорбционную способность хитина // Физикохимия поверхности и защита материалов. 2017. Т. 53, № 5. С. 480–485. DOI: 10.1134
15. Меретин Р.Н., Никифорова Т.Е. Исследование реакционной способности поверхности углеродсодержащего силикатного сорбента растительного происхождения // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2021. Т. 64, № 11. С. 117-125. DOI:https://doi.org/10.6060/ivkkt.
16. Кокотов Ю.А., Пасечник В.А. Равновесие и кинетика ионного обмена. Л.: Химия, 1970. 336 с.
17. Ахназарова С.Л., Кафаров В.В. Методы оптимизации эксперимента в химической технологии. М.: Высшая школа, 1985. 327 с.
18. Петров И.Н. Органическая химия. М.: Наука, 1996. 650 с.
19. Никитин Н.И. Химия древесины и целлюлозы. М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1962. 712 с.
