Иваново, Ивановская область, Россия
Иваново, Ивановская область, Россия
Разработан новый эффективный сорбент на основе хлопковой целлюлозы в результате ее химического модифицирования. Процесс модифицирования состоит из двух стадий, включающих последовательную обработку целлюлозы эпихлоргидрином и диэтилентриамином. Для полученного сорбента приведены оптимальные условия модифицирования, позволяющие достичь наиболее высоких значений сорбционной емкости при извлечении ионов железа(II) и меди(II) из водных растворов. Были исследованы кинетика и равновесие сорбции ионов тяжелых металлов в системе «целлюлозный сорбент – водный раствор сульфата металла» для исходной и модифицированной хлопковой целлюлозы. Обработка результатов кинетического эксперимента свидетельствует, что наиболее корректно кинетика сорбции ионов металлов описывается в рамках модели кинетики псевдо-второго порядка. Изотермы сорбции ионов тяжелых металлов наглядно свидетельствуют о росте сорбционной емкости модифицированного сорбента по сравнению с исходным. Обработка экспериментальных изотерм в рамках модели Ленгмюра позволила определить величины максимальной сорбционной емкости (А∞) исходной хлопковой целлюлозы и целлюлозы, модифицированной диэтилентриамином, по отношению к ионам Cu(II) и Fe(II). Было обнаружено, что А∞ модифицированного сорбента примерно в 3 раза превышает предельную сорбционную емкость нативной хлопковой целлюлозы по отношению к ионам железа(II) и меди(II). Сравнение ИК-спектров образцов исходной целлюлозы и целлюлозы, обработанной диэтилентриамином, свидетельствует о произошедших в ходе химического модифицирования изменениях. Представлены СЭМ изображения, отражающие изменения структуры поверхности модифицированного сорбента по сравнению с исходным.
хлопковая целлюлоза, модифицирование, диэтилентриамин, сорбция, ионы Cu(II) и Fe(II)
1. Syeda H.I., Yap P.-S. A review on three-dimensional cellulose-based aerogels for the removal of heavy metals from water // Science of the Total Environment. 2022. Vol. 807. 150606. URL: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.150606
2. Aldaz B., Figueroa F., Bravo I. Cellulose for the effective decontamination of water pollution // Rev. Bionatura. 2020. Vol. 5. Р. 1150-1155. URL: https://doi.org/10.21931/RB/2020.05.02.13
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. 102148. URL: https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2021.102148
4. Mahurpawar, M. Effects of heavy metals on human health // Ann. Trop. Med. Public Heal. 2020. Vol. 23. URL: https://doi.org/10.36295/asro.2020.231125
5. Humelnicu D., Lazar M.M., Ignat M., Dinu I.A., Dragan E.S., Dinu M.V. Removal of heavy metal ions from multi-component aqueous solutions by eco-friendly and low-cost composite sorbents with anisotropic pores // J. Haz. Mat. 2020. Vol. 381. 120980. URL: https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2019.120980
6. Beni A.-A., Esmaeili A. Biosorption, an efficient method for removing heavy metals from industrial effluents: A Review // Environmental Technology & Innovation. 2020. Vol. 17. 100503. URL: https://doi.org/10.1016/j.eti.2019.100503
7. Aslam A.A., Hassan S.U., Saeed M.H., Kokab O., Ali Z., Nazir M.S., Siddiqi W., Aslam A.A. Cellulose-based adsorbent materials for water remediation: Harnessing their potential in heavy metals and dyes removal // Journal of Cleaner Production. 2023. Vol. 421. 138555. URL: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2023.138555
8. Прокофьев В.Ю., Гордина Н.Е. Исследование стадий термической обработки гидротермальной кристаллизации при получении гранулированного цеолита NAА из механоактивированного метакаолина // Журнал прикладной химии. 2013. Т. 86, № 3. С. 360-366.
9. Прокофьев В.Ю., Гордина Н.Е., Жидкова А.Б. Синтез гранулированных цеолитов со структурой NAА из каолина // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2011. Т. 54, вып. 12. С. 77-80.
10. Burakov, A.E., Galunin, E.V., Burakova, I.V., Kucherova, A.E., Agarwal, S., Tkachev, A.G., Gupta, V.K. Adsorption of heavy metals on conventional and nanostructured materials for wastewater treatment purposes: a review // Ecotoxicol. Environ. Saf. 2018. Vol. 148. Р. 702-712. URL: https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2017.11.034
11. Nazaripour M., Reshadi M.A.M., Mirbagheri S.A., Nazaripour M., Bazargan A. Research trends of heavy metal removal from aqueous environments // Journal of Environmental Management. 2021. Vol. 287. 112322. URL: https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2021.112322
12. Никифорова Т.Е., Козлов В.А., Родионова М.В., Модина Е.А. Сорбция ионов цинка продуктами, содержащими целлюлозную и белковую составляющие // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2009. Т. 52, вып. 3. С. 27-31.
13. 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. 114195. URL: https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2021.114195
14. Никифорова Т.Е., Козлов В.А., Вокурова Д.А. Сорбция ионов меди (II) в гетерофазной системе «водный раствор – модифицированная целлюлоза» // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2023. Т. 66, вып. 12. С. 91-100. DOI:https://doi.org/10.6060/ivkkt.20236612.6814.
15. 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, no. 5. Р. 389-402.
16. Никифорова Т.Е., Вокурова Д.А., Софронов А.Р. Извлечение ионов меди сорбентом на основе льняного волокна, модифицированного L-аргинином // От химии к технологии шаг за шагом. 2022. Т. 3, вып. 3. С. 17-26. DOI:https://doi.org/10.52957/27821900_2022_03_17. URL: http://chemintech.ru/index.php/tor/2022tom3no3
17. Anantha R.K., Kota S. Bio-composites for the sorption of copper from aqueous solution: A comparative study // Groundwater for Sustainable Development. 2018. Vol. 7. Р. 265–276. URL: https://doi.org/10.1016/j.gsd.2018.06.007
18. Никифорова Т.Е., Козлов В.А., Сионихина А.Н. Особенности сорбции ионов меди (II) модифицированным кератином шерсти // Физикохимия поверхности и защита материалов. 2019. Т. 55, № 5. С. 496-506.
19. Кокотов Ю.А., Пасечник В.А. Равновесие и кинетика ионного обмена. Л.: Химия, 1970. 336 с.
20. Ахназарова С.Л., Кафаров В.В. Методы оптимизации эксперимента в химической технологии. М.: Высшая школа, 1985. 327 с.
