RU2598483C1 - Способ извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов - Google Patents
Способ извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2598483C1 RU2598483C1 RU2015125938/05A RU2015125938A RU2598483C1 RU 2598483 C1 RU2598483 C1 RU 2598483C1 RU 2015125938/05 A RU2015125938/05 A RU 2015125938/05A RU 2015125938 A RU2015125938 A RU 2015125938A RU 2598483 C1 RU2598483 C1 RU 2598483C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sorbent
- solution
- sorbents
- minutes
- weight
- Prior art date
Links
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 title claims abstract description 26
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 title claims abstract description 23
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 14
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 claims abstract description 83
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 33
- ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N ammonium persulfate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 claims abstract description 13
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 claims abstract description 13
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 239000003999 initiator Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 claims abstract description 9
- 239000004584 polyacrylic acid Substances 0.000 claims abstract description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 14
- 229910001870 ammonium persulfate Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims description 3
- 238000009987 spinning Methods 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 13
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 6
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 abstract description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 239000012528 membrane Substances 0.000 abstract description 2
- 239000004160 Ammonium persulphate Substances 0.000 abstract 1
- 235000019395 ammonium persulphate Nutrition 0.000 abstract 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 abstract 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 abstract 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 abstract 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 15
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 5
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 5
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 5
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 4
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 4
- 240000008892 Helianthus tuberosus Species 0.000 description 4
- 235000003230 Helianthus tuberosus Nutrition 0.000 description 4
- PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N Zinc dication Chemical compound [Zn+2] PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 4
- 229940088598 enzyme Drugs 0.000 description 4
- JBKVHLHDHHXQEQ-UHFFFAOYSA-N epsilon-caprolactam Chemical compound O=C1CCCCCN1 JBKVHLHDHHXQEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 3
- JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N Cu2+ Chemical compound [Cu+2] JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 241000208202 Linaceae Species 0.000 description 3
- 235000004431 Linum usitatissimum Nutrition 0.000 description 3
- 229920001131 Pulp (paper) Polymers 0.000 description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- 244000309464 bull Species 0.000 description 3
- WLZRMCYVCSSEQC-UHFFFAOYSA-N cadmium(2+) Chemical compound [Cd+2] WLZRMCYVCSSEQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910001431 copper ion Inorganic materials 0.000 description 3
- 235000012054 meals Nutrition 0.000 description 3
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 3
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002488 Hemicellulose Polymers 0.000 description 2
- 102000004882 Lipase Human genes 0.000 description 2
- 108090001060 Lipase Proteins 0.000 description 2
- 239000004367 Lipase Substances 0.000 description 2
- VEQPNABPJHWNSG-UHFFFAOYSA-N Nickel(2+) Chemical compound [Ni+2] VEQPNABPJHWNSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 description 2
- 235000019421 lipase Nutrition 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 229910001453 nickel ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920001277 pectin Polymers 0.000 description 2
- 239000001814 pectin Substances 0.000 description 2
- 235000010987 pectin Nutrition 0.000 description 2
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 2
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 2
- 229920001202 Inulin Polymers 0.000 description 1
- 229920000057 Mannan Polymers 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 Zn (II) ions Chemical class 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000002154 agricultural waste Substances 0.000 description 1
- 125000000539 amino acid group Chemical group 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- MLLXYCBXEYMKBE-QNEKTZRTSA-F bismuth pentapotassium (4S,4aS,6S,12aR)-4-(dimethylamino)-1,6,10,11,12a-pentahydroxy-6-methyl-3,12-dioxo-4,4a,5,5a-tetrahydrotetracene-2-carboxamide 2-hydroxypropane-1,2,3-tricarboxylate 2-(2-methyl-5-nitroimidazol-1-yl)ethanol dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[K+].[K+].[K+].[K+].[K+].[Bi+3].Cc1ncc(n1CCO)[N+]([O-])=O.OC(CC([O-])=O)(CC([O-])=O)C([O-])=O.OC(CC([O-])=O)(CC([O-])=O)C([O-])=O.CN(C)[C@H]1[C@@H]2CC3C(=C(O)c4c(O)cccc4[C@@]3(C)O)C(=O)[C@]2(O)C(O)=C(C(N)=O)C1=O MLLXYCBXEYMKBE-QNEKTZRTSA-F 0.000 description 1
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 1
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 229940079919 digestives enzyme preparation Drugs 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- JYJIGFIDKWBXDU-MNNPPOADSA-N inulin Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)OC[C@]1(OC[C@]2(OC[C@]3(OC[C@]4(OC[C@]5(OC[C@]6(OC[C@]7(OC[C@]8(OC[C@]9(OC[C@]%10(OC[C@]%11(OC[C@]%12(OC[C@]%13(OC[C@]%14(OC[C@]%15(OC[C@]%16(OC[C@]%17(OC[C@]%18(OC[C@]%19(OC[C@]%20(OC[C@]%21(OC[C@]%22(OC[C@]%23(OC[C@]%24(OC[C@]%25(OC[C@]%26(OC[C@]%27(OC[C@]%28(OC[C@]%29(OC[C@]%30(OC[C@]%31(OC[C@]%32(OC[C@]%33(OC[C@]%34(OC[C@]%35(OC[C@]%36(O[C@@H]%37[C@@H]([C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O%37)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%36)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%35)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%34)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%33)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%32)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%31)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%30)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%29)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%28)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%27)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%26)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%25)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%24)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%23)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%22)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%21)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%20)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%19)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%18)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%17)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%16)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%15)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%14)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%13)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%12)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%11)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%10)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O9)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O8)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O7)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O6)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O5)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O4)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O3)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 JYJIGFIDKWBXDU-MNNPPOADSA-N 0.000 description 1
- 229940029339 inulin Drugs 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 1
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Water Treatment By Sorption (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способам извлечения ионов тяжелых металлов сорбцией на природных целлюлозосодержащих сорбентах из растворов различного состава и может быть использовано для совершенствования мембранных и сорбционных технологий, в водоподготовке, при разработке технологий утилизации ионов тяжелых металлов из водных растворов и сточных вод различной природы. Способ извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов включает контактирование раствора при комнатной температуре в течение 1-20 мин с модифицированными полимерными сорбентами на основе целлюлозы при модуле раствор/сорбент, равном 50-200. При этом модифицирование сорбентов осуществляют нанесением на них углеродных нанотрубок при ультразвуковом воздействии рабочей частотой 22 или 44 кГц при комнатной температуре в течение 2-10 мин в водном растворе, содержащем 3-12% полиакриловой кислоты и 0,1-1% нанотрубок от массы сорбента при модуле раствор/сорбент 10, с последующей обработкой сорбентов в растворе акриловой кислоты в присутствии инициатора при температуре 60-90°С при перемешивании в течение 30-90 мин. Причем обработку сорбентов с нанесенными углеродными нанотрубками осуществляют в растворе с содержанием акриловой кислоты 15-25% и инициатора персульфата аммония 1,5-2,5% от массы сорбента при модуле раствор/сорбент 10 с последующей промывкой, отжимом и высушиванием до влажности 8-14%. Изобретение обеспечивает повышение степени извлечения ионов тяжелых металлов и снижение температуры обработки сорбентов. 1 табл., 5 пр.
Description
Изобретение относится к способам извлечения ионов тяжелых металлов сорбцией на природных целлюлозосодержащих сорбентах из растворов различного состава, образующихся в результате проведения разнообразных технологических процессов, и может быть использовано для совершенствования мембранных и сорбционных технологий, в водоподготовке, при разработке технологий утилизации ионов тяжелых металлов из водных растворов и сточных вод различной природы.
Известен способ очистки сточных вод промышленных предприятий от тяжелых металлов, в частности от ионов меди, путем сорбции на древесных опилках, обработанных 4-метил-8-оксо-5-азадекадиен-3,9-ОН-2 при массовом соотношении опилки - реагент 1:0,05÷0,1 [А.с. 1819669 СССР, МКИ5 B01J 20/22, B01J 20/30. Способ получения сорбента для очистки сточных вод меди / Тимофеева С.С., Кухарев Б.Ф., Станкевич В.К., Клименко Г.Р. - №4911863/05; Заявл. 15.02.91.; Опубл. 7.06.93, Бюл. №21.]. Однако такой способ модифицирования опилок является неэкономичным, так как подразумевает применение дорогостоящего реагента в количестве 5-10% от массы сорбента, а также приводит к загрязнению окружающей среды.
Известен способ извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов путем контактирования их с полимерными сорбентами, содержащими целлюлозную компоненту и аминокислотные остатки при модуле раствор/сорбент, равном 50-200. В качестве сорбента используют шроты или жмыхи, предварительно обработанные в водных растворах ферментов при модуле раствор/сорбент 5-50 и концентрации ферментов 1-10% от массы сорбента в течение 1-3 ч при температуре 25-40°С, а контактирование обработанного сорбента осуществляют в течение 5-20 мин при комнатной температуре. В результате применения таких сорбентов степень извлечения ионов Cu(II), Zn(II) и Cd(II) для различных индивидуальных и смешанных образцов шротов и жмыхов составляла от 78,3 до 99,9% [Пат. №2258560 РФ, МПК B01J 20/24. Способ извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов / Никифорова Т.Е., Багровская Н.А., Лилин С.А., Козлов В.А;аявитель и патентообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ГОУВПО "ИГХТУ") (RU), Институт химии растворов Российской академии наук (ИХР РАН) (RU). - №2004102130/15; заявл. 26.01.2004; опубл. 20.08.2005, Бюл. №23. - 6 с.].
Однако этот способ предполагает использование для предварительной обработки сорбентов дорогостоящих и дефицитных реагентов - ферментов и ферментных препаратов (100 мг липазы, полученной из Pseudomonada Cepacia, стоят 61,21 евро [Sigma. 2002-2003]); если липаза выпускается отечественной промышленностью, то ферментный препарат Bimix представляет собой опытный образец, разработанный путем генной инженерии на кафедре энзимологии МГУ.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату, то есть прототипом является способ извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов путем контактирования их при комнатной температуре в течение 1-20 мин с полимерными сорбентами на основе целлюлозы, модифицированными при микроволновом облучении мощностью 300 Вт с частотой 2,45 ГГц при модуле раствор/сорбент, равном 50-200. При этом модифицирование сорбентов осуществляют путем их предварительного погружения в водный раствор капролактама или кубового остатка дистилляции капролактама с концентрацией 2-20 г/л при модуле 15-50 с последующим отжимом и микроволновым облучением в течение 1-5 мин при температуре 150-200°С, а контактирование модифицированных сорбентов с водными растворами проводят при рН раствора 3-7 [Пат. №2495830 РФ, МПК C02F 1/62, (2006.01), C02F 1/28(2006.01), B01J 20/24(2006.01), B01J 20/32(2006.01). Способ извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов / Никифорова Т.Е., Козлов В.А., Ефимов Н.А.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (RU). - №2012117931/05; заявл. 28.04.2012; опубл. 20.10.2013, Бюл. №29. - 6 с.].
Недостатками прототипа являются:
- недостаточно высокая степень извлечения ионов тяжелых металлов;
- высокая температура обработки сорбентов (150-200°С).
Техническим результатом изобретения является:
- повышение степени извлечения ионов тяжелых металлов;
- снижение температуры обработки сорбентов.
Указанный результат достигается тем, что в способе извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов, заключающемся в контактировании их при комнатной температуре в течение 1-20 мин с модифицированными полимерными сорбентами на основе целлюлозы при модуле раствор/сорбент, равном 50-200, согласно изобретению модифицирование сорбентов осуществляют нанесением на них углеродных нанотрубок при ультразвуковом воздействии рабочей частотой 22 или 44 кГц при комнатной температуре в течение 2-10 мин в водном растворе, содержащем 3-12% полиакриловой кислоты и 0,1-1% нанотрубок от массы сорбента при модуле раствор/сорбент 10, с последующей обработкой сорбентов в растворе акриловой кислоты в присутствии инициатора при температуре 60-90°С при перемешивании в течение 30-90 мин, причем обработку сорбентов с нанесенными углеродными нанотрубками осуществляют в растворе с содержанием акриловой кислоты 15-25% и инициатора персульфата аммония 1,5-2,5% от массы сорбента при модуле раствор/сорбент 10 с последующей промывкой, отжимом и высушиванием до влажности 8-14%.
Для осуществления заявляемого способа извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов используют следующие реагенты:
- углеродные нанотрубки «Таунит - М» (ТУ 2166-001-02069289-2006, ООО «НаноТехЦентр».
Углеродный наноматериал «Таунит» представляет собой одномерные наномасштабные нитевидные образования поликристаллического графита длиной более 2 мкм с наружными диаметрами от 15 до 40 нм в виде сыпучего порошка черного цвета.
- акриловая кислота - бесцветная жидкость с резким запахом, растворима в воде, диэтиловом эфире, этаноле, хлороформе. Легко полимеризуется с образованием полиакриловой кислоты [ГОСТ 19433-88-8.1.].
В качестве сорбентов использовали:
- короткое льняное волокно, представляющее собой вторичный продукт переработки льняной промышленности следующего состава, %: целлюлоза (75…78), гемицеллюлоза (9,4…11,9), лигнин (3,8), пектиновые вещества (2,9…3,2), воскообразные вещества (2,7), азотсодержащие вещества в расчете на белки (1,9…2,1), минеральные вещества (1,3…2,8) [Кричевский Г.Е., Корчагин М.В., Сенахов А.В. Химическая технология текстильных материалов. М., 1985. 640 с.];
- древесные опилки - отход деревообрабатывающей промышленности (состав, % от абсолютно сухой древесины: целлюлоза - 31,0-52,5; лигнин -19,5-30,9; пентозаны - 5,3-28,3; маннан - 1,3-11,3; галактан - 0,7-14,4; уроновые кислоты -2,9-8,6; вещества, экстрагируемые горячей водой - 1,4-22,6; вещества, экстрагируемые этиловым эфиром - 0,7-4,6; зола - 0,2-1,0) [Никитин В.М., Оболенская А.В. Щеголев В.П. Химия древесины и целлюлозы. М.: Лесная промышленность, 1978. - 368 с.];
- хлопковая целлюлоза [ГОСТ 595-79 «Целлюлоза хлопковая. Технические условия.];
- древесная целлюлоза [ГОСТ 11208-82. Целлюлоза древесная (хвойная) сульфатная небеленая. Технические условия.].
- стебли топинамбура представляют собой отход сельскохозяйственного производства следующего состава (в пересчете на сухое вещество): 55,8% углеводов (целлюлоза, гемицеллюлозы, инулин, пектиновые вещества), 10% белков, 18,1% безазотистых экстрактивных веществ, 14,3% минеральных веществ и 1,8% жиров [Рязанова, Т.В. Химический состав вегетативной части топинамбура и ее использование / Т.В. Рязанова, Н.А. Чупрова, Л.А. Дорофеева, А.В. Богданов // Лесной журнал. - 1997. - №4. - С. 71-75.]/
Стебли топинамбура очищают от внешнего слоя и измельчают.
Изобретение осуществляют следующим образом
Пример 1
10 г древесных опилок погружают в стакан со 100 мл водного раствора (модуль 10), содержащего 1,2 г полиакриловой с кислоты (12% от массы сорбента) и 0,1 г нанотрубок (1% от массы сорбента), и подвергают воздействию ультразвуком рабочей частотой 22 кГц при комнатной температуре в течение 2 мин. Затем в стакан добавляют 2 г акриловой кислоты (20% от массы сорбента) и 0,2 г инициатора - персульфата аммония (2% от массы сорбента) и выдерживают при температуре 80°С при перемешивании в течение 70 мин. Затем сорбент вынимают из стакана, промывают, отжимают и высушивают до влажности 14%.
Обработанный сорбент заливают 0,5 л водного раствора при комнатной температуре (модуль 50), рН 5, содержащего 1,5 ммоль/л ионов меди. Через 1 мин раствор отфильтровывают и в фильтрате определяют содержание ионов Cu(II).
Концентрация ионов меди в растворе после контактирования с сорбентом составила 0,271 ммоль/л (степень извлечения 81,9%).
Пример 2
10 г хлопковой целлюлозы погружают в стакан со 100 мл водного раствора (модуль 10), содержащего 0,5 г полиакриловой с кислоты (5% от массы сорбента) и 0,04 г нанотрубок (0,4% от массы сорбента), и подвергают воздействию ультразвуком рабочей частотой 44 кГц при комнатной температуре в течение 8 мин. Затем в стакан добавляют 1,5 г акриловой кислоты (15% от массы сорбента) и 0,15 г инициатора - персульфата аммония (1,5% от массы сорбента) и выдерживают при температуре 60°С при перемешивании в течение 90 мин. Затем сорбент вынимают из стакана, промывают, отжимают и высушивают до влажности 8%.
Обработанный сорбент заливают 1,5 л водного раствора при комнатной температуре (модуль 150), рН 3, содержащего 1,5 ммоль/л ионов никеля. Через 20 мин раствор отфильтровывают и в фильтрате определяют содержание ионов Ni(II). Концентрация ионов никеля в растворе после контактирования с сорбентом составила 0,300 ммоль/л (степень извлечения 80,0%).
Пример 3
10 г короткого льняного волокна погружают в стакан со 100 мл водного раствора (модуль 10), содержащего 0,3 г полиакриловой кислоты (3% от массы сорбента) и 0,01 г нанотрубок (0,1% от массы сорбента), и подвергают воздействию ультразвуком рабочей частотой 22 кГц при комнатной температуре в течение 10 мин. Затем в стакан добавляют 1,7 г акриловой кислоты (17% от массы сорбента) и 0,17 г инициатора - персульфата аммония (1,7% от массы сорбента) и выдерживают при температуре 70°С при перемешивании в течение 80 мин. Затем сорбент вынимают из стакана, промывают, отжимают и высушивают до влажности 12%.
Обработанный сорбент заливают 2 л водного раствора при комнатной температуре (модуль 200), рН 6, содержащего 1,5 ммоль/л ионов цинка. Через 5 мин раствор отфильтровывают и в фильтрате определяют содержание ионов Zn(II). Концентрация ионов цинка в растворе после контактирования с сорбентом составила 0,301 ммоль/л (степень извлечения 79,9%).
Пример 4
10 г древесной целлюлозы погружают в стакан со 100 мл водного раствора (модуль 10), содержащего 0,9 г полиакриловой с кислоты (9% от массы сорбента) и 0,08 г нанотрубок (0,8% от массы сорбента), и подвергают воздействию ультразвуком рабочей частотой 44 кГц при комнатной температуре в течение 4 мин. Затем в стакан добавляют 2,5 г акриловой кислоты (25% от массы сорбента) и 0,25 г инициатора - персульфата аммония (2,5% от массы сорбента) и выдерживают при температуре 90°С при перемешивании в течение 30 мин. Затем сорбент вынимают из стакана, промывают, отжимают и высушивают до влажности 10%.
Обработанный сорбент заливают 1 л водного раствора при комнатной температуре (модуль 100), рН 7, содержащего 1,5 ммоль/л ионов кадмия. Через 10 мин раствор отфильтровывают и в фильтрате определяют содержание ионов Cd(II). Концентрация ионов кадмия в растворе после контактирования с сорбентом составила 0,294 ммоль/л (степень извлечения ионов Cd(II) 80,4%).
Пример 5
10 г измельченных стеблей топинамбура погружают в стакан со 100 мл водного раствора (модуль 10), содержащего 0,7 г полиакриловой кислоты (7% от массы сорбента) и 0,06 г нанотрубок (0,6% от массы сорбента), и подвергают воздействию ультразвуком рабочей частотой 44 кГц при комнатной температуре в течение 6 мин. Затем в стакан добавляют 2,3 г акриловой кислоты (23% от массы сорбента) и 0,23 г инициатора - персульфата аммония (2,3% от массы сорбента) и выдерживают при температуре 85°С при перемешивании в течение 40 мин. Затем сорбент вынимают из стакана, промывают, отжимают и высушивают до влажности 8%.
Обработанный сорбент заливают 0,75 л водного раствора при комнатной температуре (модуль 75), рН 6, содержащего 1,5 ммоль/л ионов меди, никеля, цинка и кадмия в соотношении 1:1:1:1. Через 15 мин раствор отфильтровывают и в фильтрате определяют содержание ионов металлов. Концентрация ионов Cu(II), Ni(II), Zn(II) и Cd(II) в растворе после контактирования с сорбентом составила 0,325; 0,339; 0,333 и 0,402 ммоль/л соответственно (степень извлечения 78,3; 77,4; 77,8 и 73,2%).
Результаты опытов в сравнении с прототипом представлены в таблице.
Из приведенных в таблице данных следует, что предлагаемый способ позволяет достичь заявленного технического результата, а именно повысить степень извлечения ионов тяжелых металлов на 2-5% и снизить температуру обработки сорбентов с 150-200°С до 60-90°С.
Claims (1)
- Способ извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов, заключающийся в контактировании их при комнатной температуре в течение 1-20 мин с модифицированными полимерными сорбентами на основе целлюлозы при модуле раствор/сорбент, равном 50-200, отличающийся тем, что модифицирование сорбентов осуществляют нанесением на них углеродных нанотрубок при ультразвуковом воздействии рабочей частотой 22 или 44 кГц при комнатной температуре в течение 2-10 мин в водном растворе, содержащем 3-12% полиакриловой кислоты и 0,1-1% нанотрубок от массы сорбента при модуле раствор/сорбент 10, с последующей обработкой сорбентов в растворе акриловой кислоты в присутствии инициатора при температуре 60-90°С при перемешивании в течение 30-90 мин, причем обработку сорбентов с нанесенными углеродными нанотрубками осуществляют в растворе с содержанием акриловой кислоты 15-25% и инициатора персульфата аммония 1,5-2,5% от массы сорбента при модуле раствор/сорбент 10 с последующей промывкой, отжимом и высушиванием до влажности 8-14%.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015125938/05A RU2598483C1 (ru) | 2015-06-29 | 2015-06-29 | Способ извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015125938/05A RU2598483C1 (ru) | 2015-06-29 | 2015-06-29 | Способ извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2598483C1 true RU2598483C1 (ru) | 2016-09-27 |
Family
ID=57018406
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015125938/05A RU2598483C1 (ru) | 2015-06-29 | 2015-06-29 | Способ извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2598483C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2768623C1 (ru) * | 2021-06-10 | 2022-03-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" | Способ модифицирования сорбентов для извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4133929A (en) * | 1976-06-24 | 1979-01-09 | Ciba-Geigy Corporation | Ionically modified cellulose materials for removal of heavy metal ions |
| RU2258560C1 (ru) * | 2004-01-26 | 2005-08-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ГОУВПО "ИГХТУ") | Способ извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов |
| RU2438995C1 (ru) * | 2010-06-17 | 2012-01-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" | Способ извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов |
| RU2495830C1 (ru) * | 2012-04-28 | 2013-10-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" | Способ извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов |
-
2015
- 2015-06-29 RU RU2015125938/05A patent/RU2598483C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4133929A (en) * | 1976-06-24 | 1979-01-09 | Ciba-Geigy Corporation | Ionically modified cellulose materials for removal of heavy metal ions |
| RU2258560C1 (ru) * | 2004-01-26 | 2005-08-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ГОУВПО "ИГХТУ") | Способ извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов |
| RU2438995C1 (ru) * | 2010-06-17 | 2012-01-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" | Способ извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов |
| RU2495830C1 (ru) * | 2012-04-28 | 2013-10-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" | Способ извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2768623C1 (ru) * | 2021-06-10 | 2022-03-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" | Способ модифицирования сорбентов для извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Baik et al. | Biosorption of heavy metals using whole mold mycelia and parts thereof | |
| Darwesh et al. | Enhancing the efficiency of some agricultural wastes as low-cost absorbents to remove textile dyes from their contaminated solutions | |
| Jones et al. | Application of mucilage from Dicerocaryum eriocarpum plant as biosorption medium in the removal of selected heavy metal ions | |
| Todorciuc et al. | Adsorption of Cu (II) from aqueous solution on wheat straw lignin: Equilibrium and kinetic studies | |
| Dziril et al. | Chitin oligomers and monomers production by coupling γ radiation and enzymatic hydrolysis | |
| CN103100376B (zh) | 一种纤维类天然高分子吸附剂及其应用 | |
| CN103055722A (zh) | 一种具有重金属吸附功能的纳米纤维膜及其制备方法 | |
| CN103361176A (zh) | 一种致香化合物 | |
| RU2702568C1 (ru) | Способ модифицирования сорбентов на основе целлюлозы для извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов | |
| RU2495830C1 (ru) | Способ извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов | |
| RU2438995C1 (ru) | Способ извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов | |
| RU2598483C1 (ru) | Способ извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов | |
| CN105536714A (zh) | 一种重金属纤维素吸附剂及其制备方法 | |
| Khan et al. | Effect of pH on the removal of Chromium (Cr)(VI) by Sugar Cane Bagasse | |
| CN107029791B (zh) | 一种芬顿催化剂及其制备方法、在木质纤维素预处理中的应用 | |
| CN109824436A (zh) | 一种利用喷浆造粒生产褐煤腐植酸肥料的工艺 | |
| Qadeer et al. | Wastewater treatment and dyes removal using electrocoagulation aided by natural biosorbents—A review | |
| CN105561943A (zh) | 一种磁性油菜秸秆吸附材料的制备方法及应用 | |
| RU2657506C1 (ru) | Способ извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов | |
| RU2768623C1 (ru) | Способ модифицирования сорбентов для извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов | |
| RU2608029C1 (ru) | Способ извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов | |
| RU2712907C1 (ru) | Способ модифицирования целлюлозосодержащих сорбентов для извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов | |
| Hajeeth et al. | Adsorption of copper (II) and nickel (II) ions from aqueous solution using graft copolymer of cellulose extracted from the sisal fiber with acrylic acid monomer | |
| CN109317112B (zh) | 一种纳米碱木质素及其制备方法和作为重金属离子捕捉剂的应用 | |
| RU2829771C1 (ru) | Способ модифицирования сорбентов на основе целлюлозы для извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180630 |