[go: up one dir, main page]

RU2640547C1 - Method for modifying sorbents based on cellulose for extracting ions of heavy metals from water solutions - Google Patents

Method for modifying sorbents based on cellulose for extracting ions of heavy metals from water solutions Download PDF

Info

Publication number
RU2640547C1
RU2640547C1 RU2016149967A RU2016149967A RU2640547C1 RU 2640547 C1 RU2640547 C1 RU 2640547C1 RU 2016149967 A RU2016149967 A RU 2016149967A RU 2016149967 A RU2016149967 A RU 2016149967A RU 2640547 C1 RU2640547 C1 RU 2640547C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
solution
sorbent
stage
modifying
sorbents
Prior art date
Application number
RU2016149967A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Татьяна Евгеньевна Никифорова
Владимир Александрович Козлов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ИГХТУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ИГХТУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ИГХТУ)
Priority to RU2016149967A priority Critical patent/RU2640547C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2640547C1 publication Critical patent/RU2640547C1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/22Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
    • B01J20/24Naturally occurring macromolecular compounds, e.g. humic acids or their derivatives
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/3085Chemical treatments not covered by groups B01J20/3007 - B01J20/3078

Landscapes

  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: two-stage modification of the initial sorbent selected from cotton or wood pulp, short linen fibres, wood chips or Jerusalem artichoke stems is carried out. In the first stage, the initial sorbent is treated with an oxidant solution selected from sodium metaperiodate, iodic acid, or sodium hypochlorite, under the action of microwave irradiation. In the second stage, treatment with a solution of 3-10% sulfanilic acid is carried out. After each treatment step, the product is washed with water.
EFFECT: simplification of the method of producing a sorbent with increasing the extraction degree of heavy metal ions by a modified sorbent.
1 tbl, 5 ex

Description

Изобретение относится к способам модифицирования природных целлюлозосодержащих сорбентов, предназначенных для извлечения ионов тяжелых металлов сорбцией 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.The invention relates to methods for modifying natural cellulose-containing sorbents intended for the extraction of heavy metal ions by sorption from solutions of various compositions resulting from a variety of technological processes, and can be used to improve membrane and sorption technologies, in water treatment, in the development of technologies for the disposal of heavy metal ions from aqueous solutions and wastewater of various nature.

Известен способ модифицирования сорбентов для 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°C, 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 Российская Федерация, МПК В01J 20/24. Способ извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов / Никифорова Т.Е., Багровская Н.А., Лилин С.А., Козлов В.А.; заявитель и патентообладатель Иван. гос. хим-тех. ун-т, ИХР РАН. - №2004102130/15; заявл. 26.01.04; опубл. 20.08.05, Бюл. №23. - 5 с.A known method of modifying sorbents for the extraction of heavy metal ions from aqueous solutions by contacting them with polymer sorbents containing a cellulosic component and amino acid residues with a solution / sorbent module of 50-200. As a sorbent use meal or cake, pre-treated in aqueous enzyme solutions with a solution / sorbent module of 5-50 and an enzyme concentration of 1-10% by weight of the sorbent for 1-3 hours at a temperature of 25-40 ° C, and contacting the treated sorbent carried out for 5-20 minutes at room temperature. As a result of the use of such sorbents, the degree of extraction of Cu (II), Zn (II) and Cd (II) ions for various individual and mixed samples of meal and meal was from 78.3 to 99.9% [Pat. 2258560 Russian Federation, IPC B01J 20/24. The method of extraction of heavy metal ions from aqueous solutions / Nikiforova T.E., Bagrovskaya N.A., Lilin S.A., Kozlov V.A .; Applicant and patent holder Ivan. state chemical techn. University of Chemical Engineering, RAS. - No. 2004102130/15; declared 01/26/04; publ. 08/20/05, Bull. Number 23. - 5 sec.

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 B1 mix представляет собой опытный образец, разработанный путем генной инженерии на кафедре энзимологии МГУ.However, this method involves the use of expensive and scarce reagents — enzymes and enzyme preparations — for pre-treatment of sorbents (100 mg of lipase obtained from Pseudomonada Cepacia costs 61.21 euros [Sigma. 2002-2003]); if lipase is produced by domestic industry, the enzyme preparation B 1 mix is a prototype developed by genetic engineering at the Department of Enzymology of Moscow State University.

Известен способ модифицирования сорбентов для 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°C, а контактирование модифицированных сорбентов с водными растворами проводят при pH раствора 3-7 [Пат. 2495830 Российская Федерация, МПК С02F 1/62, В01J 20/24. Способ извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов / Никифорова Т.Е., Козлов В.А., Ефимов Н.А.; заявитель и патентообладатель Иван. гос. хим-тех. ун-т. - №2012117931/05; заявл. 28.04.12; опубл. 20.10.13, Бюл. №29. - 7 с.].A known method of modifying sorbents for the extraction of heavy metal ions from aqueous solutions by contacting them at room temperature for 1-20 minutes with polymer sorbents based on cellulose, modified by microwave irradiation with a power of 300 W with a frequency of 2.45 GHz with a solution / sorbent module, equal to 50-200. In this case, the modification of the sorbents is carried out by preliminary immersion in an aqueous solution of caprolactam or distillation residue of caprolactam with a concentration of 2-20 g / l at a module of 15-50, followed by extraction and microwave irradiation for 1-5 minutes at a temperature of 150-200 ° C and contacting the modified sorbents with aqueous solutions is carried out at a pH of a solution of 3-7 [US Pat. 2495830 Russian Federation, IPC С02F 1/62, В01J 20/24. The method of extraction of heavy metal ions from aqueous solutions / Nikiforova T.E., Kozlov V.A., Efimov N.A .; Applicant and patent holder Ivan. state chemical techn. un-t - No. 2012117931/05; declared 04/28/12; publ. 10/20/13, Bull. No. 29. - 7 p.].

Однако этот способ предполагает проведение процесса модифицирования сорбентов при сравнительно высоких температурах (150-200°C).However, this method involves the process of modifying sorbents at relatively high temperatures (150-200 ° C).

Известен способ модифицирования сорбентов для извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов путем контактирования их при комнатной температуре с модифицированными полимерными сорбентами на основе целлюлозы при модуле раствор/сорбент, равном 50-200, в котором модифицирование сорбентов осуществляют путем их взаимодействия с окислителем при микроволновом облучении мощностью 300 Вт с частотой 2,45 ГГц и температуре 25-70°C в течение 5-15 мин с последующей промывкой водой и обработкой бисульфитом натрия, при этом контактирование модифицированного сорбента проводят в течение 1-20 мин.A known method of modifying sorbents for the extraction of heavy metal ions from aqueous solutions by contacting them at room temperature with modified polymer sorbents based on cellulose with a solution / sorbent module of 50-200, in which the modification of sorbents is carried out by their interaction with an oxidizing agent under microwave irradiation with power 300 W with a frequency of 2.45 GHz and a temperature of 25-70 ° C for 5-15 minutes, followed by washing with water and treatment with sodium bisulfite, while contacting vannogo sorbent is carried out for 1-20 min.

Взаимодействие сорбентов с окислителем осуществляют в растворе с концентрацией 0,1-0,3 М при pH 2,5-4,5, а обработку бисульфитом натрия осуществляют в растворе с концентрацией 0,5-5% при pH 2-4,5 в течение 0,5-1 ч при комнатной температуре. При этом в качестве окислителя используют метаперйодат натрия, йодную кислоту или гипохлорит натрия, а в качестве полимерных сорбентов используют хлопковую или древесную целлюлозу, короткое льняное волокно или древесные опилки [Пат. 2438995 Российская Федерация, МПК7 C02F 1/62, 1/28, 101/20, B01J 20/24. Способ извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов / Никифорова Т.Е., Козлов В.А., Титаренко Н.А., Зимин Д.М.; заявитель и патентообладатель Иван. гос. хим-тех. ун-т. - №201024986/05; заявл. 17.06.10; опубл. 10.01.12, Бюл. №1].The interaction of sorbents with an oxidizing agent is carried out in a solution with a concentration of 0.1-0.3 M at a pH of 2.5-4.5, and treatment with sodium bisulfite is carried out in a solution with a concentration of 0.5-5% at a pH of 2-4.5 V for 0.5-1 hours at room temperature. In this case, sodium metaperiodate, iodic acid or sodium hypochlorite are used as an oxidizing agent, and cotton or wood pulp, short flax fiber or sawdust are used as polymer sorbents [Pat. 2438995 Russian Federation, IPC 7 C02F 1/62, 1/28, 101/20, B01J 20/24. The method of extraction of heavy metal ions from aqueous solutions / Nikiforova T.E., Kozlov V.A., Titarenko N.A., Zimin D.M .; Applicant and patent holder Ivan. state chemical techn. un-t - No. 201024986/05; declared 06/17/10; publ. 01/10/12, Bull. No. 1].

Однако модифицированные таким способом сорбенты обладают недостаточно высокой способностью извлекать ионы тяжелых металлов из водных растворов с pH<5.However, sorbents modified in this way have insufficiently high ability to extract heavy metal ions from aqueous solutions with pH <5.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату, то есть прототипом, является способ модифицирования сорбентов на основе целлюлозы, предназначенных для извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов, путем обработки их модифицирующими агентами, в котором модифицирование осуществляют путем их последовательной обработки растворами окислителя, гидрохлорида гидроксиламина, перекиси водорода и гидроксида натрия с промывкой водой после каждой стадии, причем взаимодействие сорбентов с окислителем осуществляют при микроволновом облучении мощностью 300 Вт с частотой 2,45 ГГц и температуре 25-55°C в течение 5-15 мин в растворе с концентрацией 0,1-0,3 М при pH 2,5-4,5, и модуле раствор/сорбент 15-50; обработку гидрохлоридом гидроксиламина проводят его 0,3-1 М водным раствором при pH 3-5, модуле раствор/сорбент 15-50, в течение 40-60 мин при комнатной температуре; окисление перекисью водорода осуществляют ее 30%-ным раствором при pH 5-7 в течение 30-60 мин при комнатной температуре, модуле раствор/сорбент 15-50, а обработку раствором гидроксида натрия выполняют при pH 8-9 в течение 5 мин при комнатной температуре, при этом контактирование модифицированного сорбента проводят в течение 1-20 мин, а в качестве окислителя используют метаперйодат натрия, йодную кислоту или гипохлорит натрия, а в качестве сорбентов используют хлопковую или древесную целлюлозу, короткое льняное волокно или древесные опилки [Пат. 2471721 Российская Федерация, МПК C02F 1/62, 1/28, 101/20, B01J 20/24. Способ модифицирования сорбентов на основе целлюлозы / Никифорова Т.Е., Козлов В.А.; заявитель и патентообладатель Иван. гос. хим-тех. ун-т. - №2011127574/05; заявл. 05.07.11; опубл. 10.01.13, Бюл. №1].The closest in technical essence and the achieved result, that is, the prototype, is a method of modifying cellulose-based sorbents designed to extract heavy metal ions from aqueous solutions by treating them with modifying agents, in which the modification is carried out by sequential treatment with solutions of an oxidizing agent, hydroxylamine hydrochloride hydrogen peroxide and sodium hydroxide with water washing after each stage, moreover, the interaction of sorbents with an oxidizing agent is carried out For microwave irradiation with a power of 300 W with a frequency of 2.45 GHz and a temperature of 25-55 ° C for 5-15 minutes in a solution with a concentration of 0.1-0.3 M at a pH of 2.5-4.5, and the solution module / sorbent 15-50; treatment with hydroxylamine hydrochloride, it is carried out with a 0.3-1 M aqueous solution at pH 3-5, the solution / sorbent module 15-50, for 40-60 minutes at room temperature; Hydrogen peroxide oxidation is carried out with its 30% solution at pH 5-7 for 30-60 minutes at room temperature, the solution / sorbent module is 15-50, and treatment with sodium hydroxide solution is performed at pH 8-9 for 5 minutes at room temperature at the same time, contacting the modified sorbent is carried out for 1-20 minutes, and sodium meta-periodate, iodic acid or sodium hypochlorite are used as an oxidizing agent, and cotton or wood pulp, short flax fiber or wood sawdust are used as sorbents [Pat. 2471721 Russian Federation, IPC C02F 1/62, 1/28, 101/20, B01J 20/24. The method of modification of sorbents based on cellulose / Nikiforova T.E., Kozlov V.A .; Applicant and patent holder Ivan. state chemical techn. un-t - No. 2011127574/05; declared 07/05/11; publ. 01/10/13, Bull. No. 1].

Недостатками прототипа являются:The disadvantages of the prototype are:

- недостаточно высокая степень извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов (с концентрацией ионов металлов 1,5 ммоль/л);- insufficiently high degree of extraction of heavy metal ions from aqueous solutions (with a concentration of metal ions of 1.5 mmol / l);

- большое число операций на второй стадии обработки (модифицирования) сорбентов (3).- a large number of operations in the second stage of processing (modification) of sorbents (3).

Техническим результатом изобретения является повышение степени извлечения ионов тяжелых металлов и уменьшение числа операций на второй стадии обработки (модифицирования) сорбентов.The technical result of the invention is to increase the degree of extraction of heavy metal ions and reduce the number of operations in the second stage of processing (modification) of sorbents.

Указанный результат достигается тем, что в способе модифицирования сорбентов на основе целлюлозы для извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов, заключающемся в двухстадийной обработке модифицирующими агентами с последующей промывкой водой после каждой стадии, высушивании и контактировании модифицированного сорбента в течение 1-20 мин при модуле раствор/сорбент, равном 50-200, при этом на первой стадии проводят обработку сорбентов раствором окислителя с концентрацией 0,1-0,3 М при pH 2,5-4,5 и модуле раствор/сорбент 15-50 при микроволновом облучении мощностью 300 Вт с частотой 2,45 ГГц и температуре 25-55°C в течение 5-15 мин, а в качестве окислителя используют метаперйодат натрия, йодную кислоту или гипохлорит натрия, а в качестве полимерных сорбентов используют хлопковую или древесную целлюлозу, короткое льняное волокно или древесные опилки, согласно изобретению на второй стадии проводят обработку сорбентов раствором сульфаниловой кислоты с концентрацией 3-10% при pH 8-10 и модуле раствор/сорбент 15-50 при комнатной температуре в течение 30-60 мин, а в качестве сорбента также используют стебли топинамбура.This result is achieved by the fact that in the method of modifying cellulose-based sorbents for the extraction of heavy metal ions from aqueous solutions, it consists in a two-stage treatment with modifying agents followed by washing with water after each stage, drying and contacting the modified sorbent for 1-20 minutes with the solution module / sorbent equal to 50-200, while in the first stage, the sorbents are treated with an oxidizing solution with a concentration of 0.1-0.3 M at a pH of 2.5-4.5 and a solution / sorbent module of 15-50 with a microwave irradiation with a power of 300 W with a frequency of 2.45 GHz and a temperature of 25-55 ° C for 5-15 minutes, and sodium metaperiodate, iodic acid or sodium hypochlorite are used as an oxidizing agent, and cotton or wood pulp are used as polymer sorbents, short flax fiber or wood sawdust, according to the invention, in the second stage, the sorbents are treated with a solution of sulfanilic acid with a concentration of 3-10% at a pH of 8-10 and a solution / sorbent module of 15-50 at room temperature for 30-60 minutes, and as sorbent also using t Jerusalem artichoke stems.

Для осуществления заявляемого изобретения используют следующие реагенты:The following reagents are used to carry out the claimed invention:

- йодная кислота - HIO4 [ТУ 6-09-02-87-74];- iodic acid - HIO 4 [TU 6-09-02-87-74];

- метаперйодат натрия - NaIO4 [ТУ 6-09-02-54-74];- sodium metaperiodate - NaIO 4 [TU 6-09-02-54-74];

- гипохлорит натрия - NaOCl [ГОСТ 11086-76. Гипохлорит натрия. Технические условия];- sodium hypochlorite - NaOCl [GOST 11086-76. Sodium hypochlorite. Technical conditions];

- натрия гидроксид NaOH [ГОСТ 2263-79. Натр едкий технический. Технические условия]- sodium hydroxide NaOH [GOST 2263-79. Technical caustic soda. Specifications]

- сульфаниловая кислота - C6H7NO3S [ГОСТ 5821-78. Технические условия].- sulfanilic acid - C 6 H 7 NO 3 S [GOST 5821-78. Specifications].

В качестве сорбентов использовали:As sorbents used:

- 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.];- short flax fiber, which is a secondary product of processing the flax industry of the following composition,%: cellulose (75 ... 78), hemicellulose (9.4 ... 11.9), lignin (3.8), pectin substances (2.9 ... 3 , 2), waxy substances (2.7), nitrogen-containing substances per protein (1.9 ... 2.1), minerals (1.3 ... 2.8) [Krichevsky G.E., Korchagin M.V. ., Senakhov A.V. Chemical technology of textile materials. M., 1985. 640 p.];

- 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.];- sawdust - waste from the woodworking industry (composition,% of absolutely dry wood: cellulose - 31.0-52.5; lignin - 19.5-30.9; pentosans - 5.3-28.3; mannan - 1, 3-11.3; galactan - 0.7-14.4; uronic acids - 2.9-8.6; substances extracted with hot water - 1.4-22.6; substances extracted with ethyl ether - 0.7 -4.6; ash - 0.2-1.0) [Nikitin V.M., Obolenskaya A.V. Schegolev V.P. Chemistry of wood and cellulose. M .: Forest industry, 1978. - 368 p.];

- хлопковая целлюлоза [ГОСТ 595-79 «Целлюлоза хлопковая. Технические условия];- cotton cellulose [GOST 595-79 "Cotton cellulose. Technical conditions];

- древесная целлюлоза [ГОСТ 11208-82. Целлюлоза древесная (хвойная) сульфатная небеленая. Технические условия].- wood pulp [GOST 11208-82. Wood pulp (coniferous) sulfate unbleached. Specifications].

- 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.- Jerusalem artichoke stalks are agricultural waste of the following composition (in terms of dry matter): 55.8% carbohydrates (cellulose, hemicellulose, inulin, pectin substances), 10% protein, 18.1% nitrogen-free extractive substances 14.3% mineral substances and 1.8% fat [Ryazanova T.V. The chemical composition of the vegetative part of Jerusalem artichoke and its use / T.V. Ryazanova, N.A. Chuprova, L.A. Dorofeeva, A.V. Bogdanov // Forest Journal. - 1997. - No. 4. - S. 71-75.] / The stalks of Jerusalem artichoke are cleaned of the outer layer and crushed.

Изобретение осуществляют следующим образом.The invention is as follows.

Пример 1.Example 1

10 г древесных опилок заливают 200 мл 0,3 М водного раствора йодной кислоты (модуль 20) при pH 3,5 и подвергают микроволновому облучению мощностью 300 Вт при частоте 2,45 ГГц и температуре 30°C в течение 10 мин, затем массу промывают дистиллированной водой для удаления непрореагировавших реагентов и побочных продуктов, на второй стадии заливают 150 мл 5% раствора сульфаниловой кислоты (модуль 15), который доводят раствором NaOH до pH 9 и обрабатывают при комнатной температуре в течение 60 мин, после чего вновь промывают дистиллированной водой для удаления избытка сульфаниловой кислоты и высушивают.10 g of wood sawdust is poured into 200 ml of a 0.3 M aqueous solution of iodic acid (module 20) at pH 3.5 and subjected to microwave irradiation with a power of 300 W at a frequency of 2.45 GHz and a temperature of 30 ° C for 10 min, then the mass is washed distilled water to remove unreacted reagents and by-products, in the second stage, pour 150 ml of 5% sulfanilic acid solution (module 15), which is adjusted with NaOH solution to pH 9 and treated at room temperature for 60 minutes, after which it is again washed with distilled water to removing excess and sulfanilic acid and dried.

Обработанный сорбент заливают 0,5 л водного раствора при комнатной температуре (модуль 50), содержащего 1,5 ммоль/л ионов меди. Через 15 мин раствор отфильтровывают и в фильтрате определяют содержание ионов Cu(II). Концентрация ионов меди в растворе после контактирования с сорбентом составила 0,3045 ммоль/л (степень извлечения 79,7%).The treated sorbent is poured into 0.5 L of an aqueous solution at room temperature (module 50) containing 1.5 mmol / L of copper ions. After 15 minutes, the solution is filtered off and the content of Cu (II) ions is determined in the filtrate. The concentration of copper ions in the solution after contacting with the sorbent was 0.3045 mmol / L (recovery rate 79.7%).

Пример 2.Example 2

10 г хлопковой целлюлозы заливают 400 мл 0,2М водного раствора метаперйодата натрия (модуль 40) при pH 2,5 и подвергают микроволновому облучению мощностью 300 Вт при частоте 2,45 ГГц и температуре 25°C в течение 15 мин, затем массу промывают дистиллированной водой для удаления непрореагировавших реагентов и побочных продуктов, заливают 500 мл 3% раствора сульфаниловой кислоты (модуль 50), который доводят раствором NaOH до pH 8,5 и обрабатывают при комнатной температуре в течение 40 мин, после чего вновь промывают дистиллированной водой для удаления избытка сульфаниловой кислоты и высушивают.10 g of cotton cellulose is poured into 400 ml of a 0.2 M aqueous solution of sodium metaperiodate (module 40) at pH 2.5 and subjected to microwave irradiation with a power of 300 W at a frequency of 2.45 GHz and a temperature of 25 ° C for 15 minutes, then the mass is washed with distilled 500 ml of a 3% sulfanilic acid solution (module 50) are added with water to remove unreacted reagents and by-products, which is adjusted with a NaOH solution to pH 8.5 and treated at room temperature for 40 minutes, after which it is again washed with distilled water to remove excess sul Fanilic acid and dried.

Обработанный сорбент заливают 1,5 л водного раствора при комнатной температуре (модуль 150), содержащего 1,5 ммоль/л ионов никеля. Через 1 мин раствор отфильтровывают и в фильтрате определяют содержание ионов Ni(II). Концентрация ионов никеля в растворе после контактирования с сорбентом составила 0,3465 ммоль/л (степень извлечения 76,9%).The treated sorbent is poured into 1.5 L of an aqueous solution at room temperature (module 150) containing 1.5 mmol / L of nickel ions. After 1 min, the solution was filtered off and the Ni (II) ion content was determined in the filtrate. The concentration of nickel ions in the solution after contacting with the sorbent was 0.3465 mmol / L (recovery rate 76.9%).

Пример 3.Example 3

10 г короткого льняного волокна заливают 150 мл 0,1М водного раствора метаперйодата натрия (модуль 15) при pH 4,5 и подвергают микроволновому облучению мощностью 300 Вт при частоте 2,45 ГГц и температуре 55°C в течение 5 мин, затем массу промывают дистиллированной водой для удаления непрореагировавших реагентов и побочных продуктов, заливают 300 мл 7% раствора сульфаниловой кислоты (модуль 30), который доводят раствором NaOH до pH 10 и обрабатывают при комнатной температуре в течение 50 мин, после чего вновь промывают дистиллированной водой для удаления избытка сульфаниловой кислоты и высушивают.10 g of short flaxseed fiber is poured into 150 ml of a 0.1 M aqueous solution of sodium metaperiodate (module 15) at pH 4.5 and subjected to microwave irradiation with a power of 300 W at a frequency of 2.45 GHz and a temperature of 55 ° C for 5 min, then the mass is washed distilled water to remove unreacted reagents and by-products, pour 300 ml of a 7% sulfanilic acid solution (module 30), which is adjusted with a NaOH solution to pH 10 and treated at room temperature for 50 minutes, after which it is again washed with distilled water to remove excess and sulfanilic acid and dried.

Обработанный сорбент заливают 2 л водного раствора при комнатной температуре (модуль 200), содержащего 1,5 ммоль/л ионов цинка. Через 10 мин раствор отфильтровывают и в фильтрате определяют содержание ионов Zn(II). Концентрация ионов цинка в растворе после контактирования с сорбентом составила 0,354 ммоль/л (степень извлечения 76,4%).The treated sorbent is poured into 2 L of an aqueous solution at room temperature (module 200) containing 1.5 mmol / L of zinc ions. After 10 minutes, the solution was filtered and the content of Zn (II) ions was determined in the filtrate. The concentration of zinc ions in the solution after contacting with the sorbent was 0.354 mmol / L (recovery rate 76.4%).

Пример 4.Example 4

10 г древесной целлюлозы заливают 250 мл 0,15М водного раствора гипохлорита натрия (модуль 25) при pH 4,5 и подвергают микроволновому облучению мощностью 300 Вт при частоте 2,45 ГГц и температуре 35°C в течение 5 мин, затем массу промывают дистиллированной водой для удаления непрореагировавших реагентов и побочных продуктов, заливают 200 мл 10% раствора сульфаниловой кислоты (модуль 20), который доводят раствором NaOH до pH 8 и обрабатывают при комнатной температуре в течение 35 мин, после чего вновь промывают дистиллированной водой для удаления избытка сульфаниловой кислоты и высушивают.10 g of wood pulp is poured into 250 ml of a 0.15 M aqueous solution of sodium hypochlorite (module 25) at pH 4.5 and subjected to microwave irradiation with a power of 300 W at a frequency of 2.45 GHz and a temperature of 35 ° C for 5 min, then the mass is washed with distilled 200 ml of 10% sulfanilic acid solution (module 20) is added with water to remove unreacted reagents and by-products, which is adjusted with NaOH solution to pH 8 and treated at room temperature for 35 minutes, after which it is again washed with distilled water to remove excess sulfide mud acid and dried.

Обработанный сорбент заливают 1 л водного раствора при комнатной температуре (модуль 100), содержащего 1,5 ммоль/л ионов кадмия. Через 20 мин раствор отфильтровывают и в фильтрате определяют содержание ионов Cd(II). Концентрация ионов кадмия в растворе после контактирования с сорбентом составила 0,3525 ммоль/л (степень извлечения ионов Cd(II) 76,5%).The treated sorbent is poured into 1 l of an aqueous solution at room temperature (module 100) containing 1.5 mmol / l of cadmium ions. After 20 minutes the solution is filtered off and the content of Cd (II) ions is determined in the filtrate. The concentration of cadmium ions in the solution after contacting with the sorbent was 0.3525 mmol / L (the degree of extraction of Cd (II) ions is 76.5%).

Пример 5.Example 5

10 г измельченных стеблей топинамбура заливают 500 мл 0,25 М водного раствора метаперйодата натрия (модуль 50) при pH 3,5 и подвергают микроволновому облучению мощностью 300 Вт при частоте 2,45 ГГц и температуре 45°C в течение 10 мин, затем массу промывают дистиллированной водой для удаления непрореагировавших реагентов и побочных продуктов, заливают 400 мл 8% раствора сульфаниловой кислоты (модуль 40), который доводят раствором NaOH до pH 9,5 и обрабатывают при комнатной температуре в течение 30 мин, после чего вновь промывают дистиллированной водой для удаления избытка сульфаниловой кислоты и высушивают.10 g of ground Jerusalem artichoke stalks are poured into 500 ml of a 0.25 M aqueous solution of sodium metaperiodate (module 50) at pH 3.5 and subjected to microwave irradiation with a power of 300 W at a frequency of 2.45 GHz and a temperature of 45 ° C for 10 min, then the mass washed with distilled water to remove unreacted reagents and by-products, pour 400 ml of 8% sulfanilic acid solution (module 40), which was adjusted with NaOH solution to pH 9.5 and treated at room temperature for 30 minutes, after which it was again washed with distilled water to deleted I excess of sulfanilic acid and dried.

Обработанный сорбент заливают 0,5 л водного раствора при комнатной температуре (модуль 50), содержащего 1,5 ммоль/л ионов меди, никеля, цинка и кадмия в соотношении 1:1:1:1. Через 20 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 0,342; 0,3735; 0,378 и 0,357 ммоль/л соответственно (степень извлечения 77,2; 75,1; 74,8 и 76,2%).The treated sorbent is poured into 0.5 l of an aqueous solution at room temperature (module 50) containing 1.5 mmol / l of copper, nickel, zinc and cadmium ions in a ratio of 1: 1: 1: 1. After 20 minutes the solution is filtered off and the content of metal ions is determined in the filtrate. The concentration of Cu (II), Ni (II), Zn (II) and Cd (II) ions in solution after contacting with the sorbent was 0.342; 0.3735; 0.378 and 0.357 mmol / L, respectively (degree of extraction of 77.2; 75.1; 74.8 and 76.2%).

Результаты исследований по извлечению ионов тяжелых металлов из растворов, в которых концентрация ионов тяжелых металлов составляет 1,5 ммоль/л, по прототипу и по заявляемому изобретению представлены в таблице.The results of studies on the extraction of heavy metal ions from solutions in which the concentration of heavy metal ions is 1.5 mmol / l, according to the prototype and according to the claimed invention are presented in the table.

Figure 00000001
Figure 00000001

Таким образом, из приведенных в таблице данных следует, что предлагаемый способ позволяет решить поставленную задачу, а именно повысить степень извлечения ионов тяжелых металлов из растворов (с концентрацией ионов металлов 1,5 ммоль/л) на 2-5% и сократить число операций на второй стадии процесса обработки сорбентов с трех до одной.Thus, from the data in the table it follows that the proposed method allows to solve the problem, namely to increase the degree of extraction of heavy metal ions from solutions (with a concentration of metal ions of 1.5 mmol / l) by 2-5% and reduce the number of operations by the second stage of the processing of sorbents from three to one.

Claims (1)

Способ модифицирования сорбента, используемого для извлечения ионов тяжелых металлов, предусматривающий двухстадийную обработку исходного сорбента, выбранного из хлопковой или древесной целлюлозы, короткого льняного волокна, древесных опилок или стеблей топинамбура, модифицирующими агентами, при этом на первой стадии обработку осуществляют раствором окислителя, выбранного из метаперйодата натрия, йодной кислоты или гипохлорита натрия, при концентрации окислителя 0,1-0,3 М, при рН раствора 2,5-4,5, при модуле раствор/сорбент 15-50, под действием микроволнового облучения мощностью 300 Вт с частотой 2,45 ГГц при температуре 25-55°C в течение 5-15 минут, а на второй стадии обработку осуществляют раствором 3-10% сульфаниловой кислоты при рН раствора 8-10, при модуле раствор/сорбент 15-50 при комнатной температуре в течение 30-60 минут, причём после каждой стадии обработки модифицирующим агентом продукт промывают водой.A method of modifying the sorbent used to extract heavy metal ions, comprising a two-stage treatment of the initial sorbent selected from cotton or wood pulp, short flax fiber, wood sawdust or Jerusalem artichoke stalks, with modifying agents, the treatment being carried out in the first stage with a solution of an oxidizing agent selected from metaperiodate sodium, iodic acid or sodium hypochlorite, with an oxidizing agent concentration of 0.1-0.3 M, with a solution pH of 2.5-4.5, with a solution / sorbent module of 15-50, under we use a 300 W microwave irradiation with a frequency of 2.45 GHz at a temperature of 25-55 ° C for 5-15 minutes, and in the second stage, the treatment is carried out with a solution of 3-10% sulfanilic acid at a solution pH of 8-10, with a solution / sorbent 15-50 at room temperature for 30-60 minutes, and after each stage of treatment with a modifying agent, the product is washed with water.
RU2016149967A 2016-12-19 2016-12-19 Method for modifying sorbents based on cellulose for extracting ions of heavy metals from water solutions RU2640547C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016149967A RU2640547C1 (en) 2016-12-19 2016-12-19 Method for modifying sorbents based on cellulose for extracting ions of heavy metals from water solutions

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016149967A RU2640547C1 (en) 2016-12-19 2016-12-19 Method for modifying sorbents based on cellulose for extracting ions of heavy metals from water solutions

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2640547C1 true RU2640547C1 (en) 2018-01-09

Family

ID=60965448

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016149967A RU2640547C1 (en) 2016-12-19 2016-12-19 Method for modifying sorbents based on cellulose for extracting ions of heavy metals from water solutions

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2640547C1 (en)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109078620A (en) * 2018-09-03 2018-12-25 王韶华 A method of adsorbent for heavy metal is prepared with graft modification cotton fiber
CN109467226A (en) * 2019-01-15 2019-03-15 临沂大学 A kind of method for treating hexavalent chromium in waste water
RU2702568C1 (en) * 2019-04-29 2019-10-08 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" Method for modifying cellulose-based sorbents for extracting heavy metal ions from aqueous solutions
RU2712907C1 (en) * 2019-07-03 2020-01-31 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" Method of modifying cellulose-containing sorbents for extraction of heavy metal ions from aqueous solutions
RU2717777C1 (en) * 2019-05-30 2020-03-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва" Method of extracting heavy metals from aqueous solutions
RU2728150C1 (en) * 2019-11-27 2020-07-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" Method for modifying cellulose-based sorbents for extracting heavy metal ions from aqueous solutions
RU2728998C1 (en) * 2019-12-10 2020-08-03 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" Method of heavy metal ions extraction from aqueous solutions
RU2743012C1 (en) * 2020-08-21 2021-02-12 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва" A method of obtaining a microporous sorbent on bacterial cellulose
RU2791803C1 (en) * 2022-12-26 2023-03-13 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" Method of modifying sorbents based on cellulose

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2302376C1 (en) * 2006-01-10 2007-07-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ИГХТУ) Method of purification of the water solutions by sorption from the ions of the heavy metals
RU2351548C1 (en) * 2007-12-27 2009-04-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ИГХТУ) Method for extraction of heavy metal ions from aqueous solutions
RU2351543C1 (en) * 2007-10-24 2009-04-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ИГХТУ) Method for extraction of heavy metal ions from aqueous solutions
RU2438995C1 (en) * 2010-06-17 2012-01-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" Method of extracting ions of heavy metals from aqueous solutions
RU2471721C1 (en) * 2011-07-05 2013-01-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" Method of modifying cellulose-based sorbents
RU2495830C1 (en) * 2012-04-28 2013-10-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" Method of extracting ions of heavy metals from aqueous solutions

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2302376C1 (en) * 2006-01-10 2007-07-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ИГХТУ) Method of purification of the water solutions by sorption from the ions of the heavy metals
RU2351543C1 (en) * 2007-10-24 2009-04-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ИГХТУ) Method for extraction of heavy metal ions from aqueous solutions
RU2351548C1 (en) * 2007-12-27 2009-04-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ИГХТУ) Method for extraction of heavy metal ions from aqueous solutions
RU2438995C1 (en) * 2010-06-17 2012-01-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" Method of extracting ions of heavy metals from aqueous solutions
RU2471721C1 (en) * 2011-07-05 2013-01-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" Method of modifying cellulose-based sorbents
RU2495830C1 (en) * 2012-04-28 2013-10-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" Method of extracting ions of heavy metals from aqueous solutions

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
НИКИФОРОВА Т.Е. Физико-химические основы хемосорбции ионов d-металлов модифицированными целлюлозосодержащими материалами. Авто дисс. на соиск. уч. степ. докт. хим. наук, Иваново, 2014. *
НИКИФОРОВА Т.Е. Физико-химические основы хемосорбции ионов d-металлов модифицированными целлюлозосодержащими материалами. Автореферат дисс. на соиск. уч. степ. докт. хим. наук, Иваново, 2014. *

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109078620A (en) * 2018-09-03 2018-12-25 王韶华 A method of adsorbent for heavy metal is prepared with graft modification cotton fiber
CN109467226A (en) * 2019-01-15 2019-03-15 临沂大学 A kind of method for treating hexavalent chromium in waste water
RU2702568C1 (en) * 2019-04-29 2019-10-08 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" Method for modifying cellulose-based sorbents for extracting heavy metal ions from aqueous solutions
RU2717777C1 (en) * 2019-05-30 2020-03-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва" Method of extracting heavy metals from aqueous solutions
RU2712907C1 (en) * 2019-07-03 2020-01-31 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" Method of modifying cellulose-containing sorbents for extraction of heavy metal ions from aqueous solutions
RU2728150C1 (en) * 2019-11-27 2020-07-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" Method for modifying cellulose-based sorbents for extracting heavy metal ions from aqueous solutions
RU2728998C1 (en) * 2019-12-10 2020-08-03 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" Method of heavy metal ions extraction from aqueous solutions
RU2743012C1 (en) * 2020-08-21 2021-02-12 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва" A method of obtaining a microporous sorbent on bacterial cellulose
RU2792209C1 (en) * 2022-08-01 2023-03-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" Method of modifying sorbents for extraction of heavy metal ions from aqueous solutions
RU2791803C1 (en) * 2022-12-26 2023-03-13 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" Method of modifying sorbents based on cellulose

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2640547C1 (en) Method for modifying sorbents based on cellulose for extracting ions of heavy metals from water solutions
Baik et al. Biosorption of heavy metals using whole mold mycelia and parts thereof
AU2008313142B2 (en) Production methods for solubilized lignin, saccharide raw material and monosaccharide raw material, and solubilized lignin
US7585387B2 (en) Chemical oxidation for cellulose separation with a hypochlorite and peroxide mixture
JP4958166B2 (en) Treatment of plant biomass with alcohol in the presence of oxygen
RU2702568C1 (en) Method for modifying cellulose-based sorbents for extracting heavy metal ions from aqueous solutions
CN1068161A (en) Method for delignification and bleaching of lignocellulose-containing material and wastewater treatment with synergistic laccase
RU2495830C1 (en) Method of extracting ions of heavy metals from aqueous solutions
RU2438995C1 (en) Method of extracting ions of heavy metals from aqueous solutions
JP5720131B2 (en) Method for producing lignin and composition thereof
RU2351548C1 (en) Method for extraction of heavy metal ions from aqueous solutions
RU2471721C1 (en) Method of modifying cellulose-based sorbents
RU2712907C1 (en) Method of modifying cellulose-containing sorbents for extraction of heavy metal ions from aqueous solutions
Chiang et al. A pilot scale study for banana starch production
Al‐Zuhair et al. Enzymatic delignification of biomass for enhanced fermentable sugars production
RU2791803C1 (en) Method of modifying sorbents based on cellulose
DN et al. Extraction of microcrystalline cellulose (MCC) from cocoa pod husk via alkaline pretreatment combined with ultrasonication
JPS5966588A (en) Production of fibrillated pecto-cellulose fiber
RU2608029C1 (en) Method of extracting heavy metal ions from aqueous solutions
KR20100130979A (en) Treatment of Eukaryotic Cell Biomass
RU2816088C1 (en) Method of modifying sorbents based on cellulose for extracting heavy metal ions from aqueous solutions
RU2598483C1 (en) Method of extracting ions of heavy metals from aqueous solutions
RU2728150C1 (en) Method for modifying cellulose-based sorbents for extracting heavy metal ions from aqueous solutions
RU2768623C1 (en) Method for modifying sorbents for extracting heavy metal ions from aqueous solutions
RU2829771C1 (en) Method of modifying sorbents based on cellulose for extracting heavy metal ions from aqueous solutions

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20191220