RU2784073C1 - Method for obtaining modified sorbent from pine cone waste - Google Patents
Method for obtaining modified sorbent from pine cone waste Download PDFInfo
- Publication number
- RU2784073C1 RU2784073C1 RU2022115171A RU2022115171A RU2784073C1 RU 2784073 C1 RU2784073 C1 RU 2784073C1 RU 2022115171 A RU2022115171 A RU 2022115171A RU 2022115171 A RU2022115171 A RU 2022115171A RU 2784073 C1 RU2784073 C1 RU 2784073C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sorbent
- waste
- iii
- cedar
- cone
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к способу получения сорбента на основе природного углеродного материала, который может быть использован в медицине, ветеринарии, фармации, пищевой промышленности, а также для решения экологических задач благодаря его высокой сорбционной активности по отношению к ионам тяжелых металлов.The invention relates to a method for producing a sorbent based on natural carbon material, which can be used in medicine, veterinary medicine, pharmacy, food industry, and also for solving environmental problems due to its high sorption activity with respect to heavy metal ions.
В качестве адсорбентов для поглощения ионов тяжелых металлов были исследованы различные материалы, от наиболее часто используемых, таких как активированный уголь и цеолиты, до недорогих альтернативных материалов, таких как древесный уголь, глины и биоматериалы, такие как полимеры и крахмал.A variety of materials have been explored as adsorbents for absorbing heavy metal ions, from the most commonly used such as activated carbon and zeolites to inexpensive alternative materials such as charcoal, clays, and biomaterials such as polymers and starch.
Все чаще на предмет удаления токсичных металлов исследуются биосорбентные материалы, полученные из альтернативных источников, в основном из агропромышленных отходов. Известно, что эти биосорбенты имеют большую площадь поверхности и высокую пористость, что существенно улучшает адсорбционную способность этих материалов. Адсорбция металлов на сельскохозяйственных отходах - довольно сложный процесс, на который влияют несколько факторов. Механизмы, вовлеченные в процесс биосорбции, включают хемосорбцию, комплексообразование, адсорбцию-комплексообразование на поверхности и порах, ионный обмен, микропреципитацию, конденсацию гидроксида тяжелого металла на биоповерхности и поверхностную адсорбцию.Increasingly, biosorbent materials obtained from alternative sources, mainly from agro-industrial waste, are being investigated for the removal of toxic metals. It is known that these biosorbents have a large surface area and high porosity, which significantly improves the adsorption capacity of these materials. The adsorption of metals on agricultural waste is a rather complex process influenced by several factors. Mechanisms involved in the biosorption process include chemisorption, complexation, adsorption-complexation on surfaces and pores, ion exchange, microprecipitation, heavy metal hydroxide condensation on biosurfaces, and surface adsorption.
В этом процессе ионы металлов удаляются из водного раствора из-за сродства / связи металла с активными центрами и функциональными группами структуры биоматериала. Изучение механизмов, управляющих биосорбцией токсичных металлов, может помочь выяснить взаимодействие между биосорбентом и адсорбатом. Процесс биосорбции может включать несколько механизмов, таких как физическая сорбция, хемосорбция, которые могут включать ковалентные связи и комплексообразование, ионный обмен и микропреципитацию [1]. Гидроксильные, карбоксильные, сульфонатные и аминные функциональные группы были идентифицированы в литературе как группы, которые могут в наибольшей степени способствовать удалению металлов из водных растворов. Помочь понять предпочтения связывания между металлами и определенными функциональными группами может концепция твердых и мягких кислот и оснований (HSAB). В этой теории металлы делятся на 2 группы. Группа металлов, которые классифицируются как тип А (Al3+, Mg2+, Са2+, Na+), имеют сильную тенденцию связываться с соединениями, содержащими кислород, такими как ОН-, НРO4 2-, двойная связь С двойная связь О, в то время как металлы типа В (Ag+, Hg2+, Pb2+, Zn2+ и другие) образуют прочные связи с группами, содержащими N или S, такими как CN-, NH2 -, -SH-. Более того, связи, содержащие металлы типа А, имеют тенденцию быть ионными, тогда как для типа В они имеют тенденцию быть ковалентными. Однако это не может считаться определяющим определением, поскольку многие другие факторы, такие как концентрация металла и тип биомассы, могут влиять на поведение системы.In this process, metal ions are removed from the aqueous solution due to the affinity/bonding of the metal to the active sites and functional groups of the biomaterial structure. The study of the mechanisms governing the biosorption of toxic metals can help elucidate the interaction between the biosorbent and the adsorbate. The biosorption process may include several mechanisms, such as physical sorption, chemisorption, which may include covalent bonds and complexation, ion exchange, and microprecipitation [1]. Hydroxyl, carboxyl, sulfonate and amine functional groups have been identified in the literature as the groups that can most contribute to the removal of metals from aqueous solutions. The concept of hard and soft acids and bases (HSAB) can help to understand the bonding preferences between metals and certain functional groups. In this theory, metals are divided into 2 groups. The group of metals that are classified as type A (Al 3+ , Mg 2+ , Ca 2+ , Na + ) have a strong tendency to bond with compounds containing oxygen such as OH-, HPO 4 2- , double bond C double bond O, while type B metals (Ag + , Hg 2+ , Pb 2+ , Zn 2+ and others) form strong bonds with groups containing N or S, such as CN - , NH 2 - , -SH - . Moreover, bonds containing type A metals tend to be ionic, while for type B they tend to be covalent. However, this cannot be considered a definitive definition, since many other factors, such as metal concentration and biomass type, can influence the behavior of the system.
В качестве основы для получения сорбентов могут применяться целлюлозосодержащие материалы (ЦСМ), представляющие собой отходы промышленного производства - древесные опилки, стружка и щепа из древесины, древесная пыль, солома злаковых культур, шелуха гречихи [2], короткое льняное волокно [3] и другие отходы [4].As a basis for obtaining sorbents, cellulose-containing materials (CSM) can be used, which are industrial wastes - sawdust, shavings and chips from wood, wood dust, cereal straw, buckwheat husk [2], short flax fiber [3] and others. waste [4].
Отходы, производимые промышленными или агропромышленными процессами, также были изучены на предмет удаления ионов металлов. В качестве перспективных биосорбентов были исследованы биомасса, такая как ил из прудов для очистки сточных вод, кокосовая шелуха [5], измельченная кора эвкалипта, остатки чая и морские водоросли, заброшенные на берег. Основными преимуществами таких материалов являются их низкая стоимость, высокая доступность и экологическая устойчивость.Wastes produced by industrial or agro-industrial processes have also been studied for the removal of metal ions. As promising biosorbents, biomass such as sewage pond sludge, coconut husks [5], crushed eucalyptus bark, tea residues, and beached seaweed have been investigated. The main advantages of such materials are their low cost, high availability and environmental sustainability.
В сегменте биосорбентов, полученных из сельскохозяйственных/промышленных отходов, Юртсевер и Налчак [5] оценили возможность использования скорлупы кокосовых орехов для удаления Аl3+ из водных растворов. Биосорбент подвергали предварительной кислотной обработке HNO3, НСl и H2SO4. Этот тип обработки часто используется в биомассе для удаления примесей и содействия обнажению активных центров, увеличивая способность удалять ионы металлов. Однако кислотная обработка имеет тенденцию к увеличению количества протонов на поверхности биоматериала, потенциально делая его положительным, что теоретически может препятствовать удалению катионов. Однако вполне удовлетворительные значения максимальной способности удаления Al3+(qmax) были достигнуты при использовании обработанной кислотой скорлупы кокосовых орехов по сравнению с другими биосорбентами.In the segment of biosorbents derived from agricultural/industrial waste, Yurtsever and Nalchak [5] evaluated the possibility of using coconut shells to remove Al 3+ from aqueous solutions. The biosorbent was subjected to preliminary acid treatment with HNO 3 , HCl and H 2 SO 4 . This type of treatment is often used in biomass to remove impurities and promote the exposure of active sites, increasing the ability to remove metal ions. However, acid treatment tends to increase the number of protons on the surface of the biomaterial, potentially making it positive, which could theoretically prevent the removal of cations. However, quite satisfactory values of the maximum Al 3+ removal capacity (qmax) were achieved using acid-treated coconut shells compared to other biosorbents.
Рассмотрена применимость в качестве биосорбента порошка, изготовленного из коры Eucalyptus camaldulensis, породы дерева, широко используемой в целлюлозно-бумажной промышленности. Кора Е. camaldulensis в основном состоит из целлюлозы (37,4%), лигнина (28%) и гемицеллюлозы (19,2%). Биоматериал прошел кислотную обработку С4Н6О6 для удаления примесей и увеличения количества доступных участков на его поверхности. В исследовании проанализировано влияние изменения важных рабочих параметров, таких как количество биосорбента, рН и начальная концентрация раствора, температура и перемешивание, на биосорбцию алюминия из водных растворов.The applicability of a powder made from the bark of Eucalyptus camaldulensis, a tree species widely used in the pulp and paper industry, as a biosorbent is considered. The bark of E. camaldulensis is mainly composed of cellulose (37.4%), lignin (28%) and hemicellulose (19.2%). The biomaterial underwent acid treatment with C 4 H 6 O 6 to remove impurities and increase the number of accessible areas on its surface. The study analyzed the effect of changing important operating parameters, such as the amount of biosorbent, pH and initial concentration of the solution, temperature and mixing, on the biosorption of aluminum from aqueous solutions.
В работе [6] в качестве биосорбционного материала для удаления ионов тяжелых металлов предлагается использовать растительные отходы от переработки кукурузы. Схема для доочистки промстоков дополняется ступенями для обработки дополнительного субстрата.In [6], it is proposed to use plant waste from corn processing as a biosorption material for the removal of heavy metal ions. The scheme for post-treatment of industrial waste is complemented by steps for processing an additional substrate.
Авторы работы [7] показали возможность использования шелухи риса в качестве сорбционного материала. Установлено, что адсорбционный потенциал зависит от времени контакта, размера частиц сорбента, значения рН среды и скорости потока воды через слой реагента.The authors of [7] showed the possibility of using rice husk as a sorption material. It has been established that the adsorption potential depends on the contact time, the size of the sorbent particles, the pH value of the medium, and the rate of water flow through the reagent layer.
С использованием периодического метода [8] исследовали сельскохозяйственные отходы подсолнечника, для удаления свинца (Рb) и кадмия (Cd) из водных растворов. Адсорбент готовили путем промывки остатков подсолнечника деионизированной водой до тех пор, пока стоки не становились бесцветными. Эксперименты в периодическом режиме проводились в зависимости от рН раствора, дозировки адсорбента, начальной концентрации и времени контакта. Результаты показали, что адсорбент показал хороший потенциал сорбции, из растворов удалялось около 97 и 87% ионов Рb и Cd соответственно.Using the batch method [8], sunflower agricultural waste was studied to remove lead (Pb) and cadmium (Cd) from aqueous solutions. The adsorbent was prepared by washing the sunflower residue with deionized water until the effluent became colorless. Experiments in a periodic mode were carried out depending on the pH of the solution, the dosage of the adsorbent, the initial concentration and contact time. The results showed that the adsorbent showed a good sorption potential, about 97 and 87% of Pb and Cd ions were removed from the solutions, respectively.
Адсорбция ионов Cu2+, Zn2+ и Ni2+ из модельных растворов осуществлялась с использованием в качестве адсорбентов соломы пшеницы [9]. Был подтвержден механизм ионного обмена, который заключается в замещении щелочноземельных металлов (в основном, кальция) из соломы пшеницы на ионы тяжелых металлов, содержащихся в растворе.Adsorption of Cu 2+ , Zn 2+ , and Ni 2+ ions from model solutions was carried out using wheat straw as adsorbents [9]. The mechanism of ion exchange was confirmed, which consists in replacing alkaline earth metals (mainly calcium) from wheat straw with heavy metal ions contained in the solution.
С помощью целлюлозосодержащих адсорбентов, полученных на основе сердцевины стеблей топинамбура и льняного волокна [10], исследовали процессы очистки растворов от ионов тяжелых металлов. Удельная поверхность адсорбентов, размеры и объем пор были определены методом низкотемпературной адсорбции азота. Исследованные природные адсорбенты рекомендованы для очистки промышленных сточных вод от ионов тяжелых металлов.With the help of cellulose-containing adsorbents obtained on the basis of the core of Jerusalem artichoke stems and flax fiber [10], the processes of purification of solutions from heavy metal ions were studied. The specific surface area of adsorbents, sizes and volume of pores were determined by the method of low-temperature nitrogen adsorption. The studied natural adsorbents are recommended for the purification of industrial wastewater from heavy metal ions.
В работе [11] исследовалась возможность использования в качестве сорбционного материала по отношению к ионам металлов различного вида листового опада (березовый опад, смешанный опад, дубовый опад). Доказана эффективность модификации листового опада слабыми растворами кислот и дальнейшее его применение в качестве альтернативного вида растительного сорбента по отношению к ионам металлов.In [11], the possibility of using various types of leaf litter (birch litter, mixed litter, oak litter) as a sorption material with respect to metal ions was studied. The effectiveness of leaf litter modification with weak acid solutions and its further use as an alternative type of plant sorbent with respect to metal ions has been proven.
Известен адсорбент, представляющий собой измельченную корковую часть коры хвойных пород древесины, предварительно проэкстрагированную горячей водой, применяемый для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов при температуре 25-38°С и при скорости потока 0,2-0,35 м/ч (Патент РФ №2176617. Способ очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов, опубл. 10.12.01).Known adsorbent, which is a crushed cortical part of the bark of coniferous wood, previously extracted with hot water, used for wastewater treatment from heavy metal ions at a temperature of 25-38°C and at a flow rate of 0.2-0.35 m/h (Patent Russian Federation No. 2176617. Method for purification of wastewater from heavy metal ions, published 10.12.01).
Недостатком аналога является плохая фильтруемость раствора через слой адсорбента, унос мелких частиц адсорбента с фильтратом и низкая эффективность технологического процесса.The disadvantage of the analogue is the poor filterability of the solution through the adsorbent layer, the entrainment of small particles of the adsorbent with the filtrate and the low efficiency of the process.
Известен способ получения углеродного материала из фруктовых косточек или скорлупы орехов (Патент RU №2064429. Углеродный сорбент и способ его получения, опубл. 27.07.1996), включающий предварительную обработку фруктовых косточек и/или скорлупы орехов раствором щелочи или кислоты, карбонизацию, термообработку, активацию с получением углеродного носителя и его модификацию. Карбонизацию осуществляют путем пиролиза при 260-900°С в течение 0,5-120 ч, активацию ведут в токе водяного пара и/или топочных газов при 700-900°С.A method is known for producing carbon material from fruit pits or nut shells (Patent RU No. 2064429. Carbon sorbent and method for its production, publ. activation to obtain a carbon carrier and its modification. Carbonization is carried out by pyrolysis at 260-900°C for 0.5-120 h, activation is carried out in a stream of water vapor and/or flue gases at 700-900°C.
К недостаткам указанного патента относятся ограниченность сырьевой базы, низкая эффективность технологического процесса, обусловленная использованием растворов кислоты и щелочи с высокой концентрацией, высокий расход промывных вод, значительная продолжительность процесса, низкая сорбционная способность по отношению к ионам тяжелых металлов.The disadvantages of this patent include the limited raw material base, low process efficiency due to the use of high concentration acid and alkali solutions, high consumption of washing water, a significant process time, and low sorption capacity for heavy metal ions.
Известен способ получения дробленого сорбента, включающий карбонизацию скорлупы кокосовых орехов, активацию, охлаждение и рассев готового продукта (Патент RU №2228293. Способ получения активного угля из скорлупы орехов, опубл. 10.02.2009), отличающийся тем, что после карбонизации осуществляют термообработку карбонизата без доступа воздуха при температуре 780-850°С в течение 15-24 ч, после чего неохлажденный продукт подают на активацию водяным паром при 920-1050°С при расходе водяного пара, равном 8,5-12,0 кг/кг угля.There is a known method for producing crushed sorbent, including carbonization of coconut shells, activation, cooling and screening of the finished product (Patent RU No. 2228293. Method for producing active carbon from nut shells, publ. air access at a temperature of 780-850°C for 15-24 hours, after which the uncooled product is fed for activation with water vapor at 920-1050°C at a water vapor flow rate of 8.5-12.0 kg/kg of coal.
Недостаток данного способа использование в качестве сырья только скорлупы кокосовых орехов, многостоадийность, высокая энергозатратность при узкой направленности использования готового продукта.The disadvantage of this method is the use of only coconut shells as a raw material, multistage, high energy consumption with a narrow focus on the use of the finished product.
В настоящее время в пищевых производствах и в фармации для получения ценного орехового масла, обладающего биологической активностью, широко используется кедровый орех. В следствии этого появился новый источник природного сырья - шелуха и скорлупа, которые ранее считались отходом. Таким образом, переработка отходов кедровой шишки решает задачи рационального использования всех ее частей.Currently, pine nuts are widely used in food production and in pharmacy to obtain valuable nut oil with biological activity. As a result, a new source of natural raw materials appeared - husks and shells, which were previously considered waste. Thus, the processing of cedar cone waste solves the problem of the rational use of all its parts.
Патент RU №2166990 Способ получения углеродного сорбента, опубл. 20.05.2001 включает карбонизацию косточкового сырья при температуре 750°С, активацию смесью водяного пара с углекислым газом при температуре 900-1000°С и отмывку магнитной сепарацией.Patent RU No. 2166990 Method for producing carbon sorbent, publ. 05/20/2001 includes carbonization of stone raw materials at a temperature of 750°C, activation with a mixture of water vapor and carbon dioxide at a temperature of 900-1000°C and washing by magnetic separation.
В патенте RU №2154603 Способ получения активного угля, опубл. 20.08.2000 описан способ получения активного угля из скорлупы кедрового ореха, включающий в себя термическую обработку при температуре 750-850°С и активацию водяным паром.In the patent RU No. 2154603 Method for producing active carbon, publ. On August 20, 2000, a method for producing active carbon from cedar nut shells was described, including heat treatment at a temperature of 750-850°C and activation with water vapor.
Недостатком указанных патентов является значительная продолжительность процесса, высокая энергозатратность и низкая сорбционная способность по отношению к ионам тяжелых металлов.The disadvantage of these patents is the significant duration of the process, high energy consumption and low sorption capacity for heavy metal ions.
Способ получения адсорбента из скорлупы кедрового ореха (Патент RU №2196732, опубл. 20.01.2003) отличается тем, что пиролиз и активацию проводят одновременно в атмосфере водяного пара при температуре 600-700°С в течение 1-3 часов.The method for producing an adsorbent from cedar nut shell (Patent RU No. 2196732, publ. 20.01.2003) differs in that pyrolysis and activation are carried out simultaneously in an atmosphere of water vapor at a temperature of 600-700°C for 1-3 hours.
Недостатком этого способа является многостадийность, низкая эффективность технологического процесса и низкий выход готового продукта (до 30%).The disadvantage of this method is the multi-stage, low process efficiency and low yield of the finished product (up to 30%).
Известен способ получения углеродного сорбента из ореховой скорлупы (патент RU №2565194, опубл. 30.12.2013), имеющего средний размер пор 2,2 нм, средний объем пор 0,14 см3/г и удельную поверхность 1336,96 м2/г, заключающийся в карбонизации измельченной скорлупы грецкого ореха в муфельной печи при доступе воздуха при температуре 700-800°С в течение двух часов.A known method for producing a carbon sorbent from walnut shells (patent RU No. 2565194, publ. 12/30/2013), having an average pore size of 2.2 nm, an average pore volume of 0.14 cm 3 /g and a specific surface of 1336.96 m 2 /g , which consists in the carbonization of crushed walnut shells in a muffle furnace with air access at a temperature of 700-800 ° C for two hours.
Недостатком этого способа является низкая эффективность технологического процесса и низкий выход готового продукта при высокой энергозатратности.The disadvantage of this method is the low efficiency of the process and the low yield of the finished product with high energy consumption.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения окисленного угля из растительного сырья для очистки сточных вод от ионов меди (патент RU №2329948, опубл. 27.07.2008), заключающийся в прокаливании скорлупы кедрового ореха на воздухе при температуре 290-300°С до получения углеродного материала с последующей обработкой азотной кислотой или перекисью водорода.The closest in technical essence and the achieved result is a method for obtaining oxidized coal from plant materials for wastewater treatment from copper ions (patent RU No. 2329948, publ. 27.07.2008), which consists in calcining the pine nut shell in air at a temperature of 290-300 ° C to obtain a carbon material, followed by treatment with nitric acid or hydrogen peroxide.
Недостатком этого способа является то, что он предназначен только для обработки сырья из скорлупы кедрового ореха, многостадийность обработки, а также недостаточно высокая эффективность сорбции по меди.The disadvantage of this method is that it is intended only for the processing of raw materials from the pine nut shell, the multi-stage processing, as well as the insufficiently high efficiency of sorption on copper.
Техническая задача, решаемая использованием разработанного способа, состоит в расширении ассортимента сорбентов из сельскохозяйственных отходов.The technical problem solved by using the developed method is to expand the range of sorbents from agricultural waste.
Способ осуществляется следующим образом: в качестве сорбента используют высушенные и раздробленные отходы кедровой шишки - скорлупа кедрового ореха и шелуха шишки, которые модифицируют в водных растворах гидроксида натрия, трилона Б и пектина в течении 30 минут при температуре 20°С. После обработки модифицированный сорбент отфильтровывают и промывают дистиллированной водой.The method is carried out as follows: dried and crushed waste of a cedar cone is used as a sorbent - pine nut shell and cone husk, which are modified in aqueous solutions of sodium hydroxide, Trilon B and pectin for 30 minutes at a temperature of 20°C. After treatment, the modified sorbent is filtered off and washed with distilled water.
Способ иллюстрируется следующими примерами.The method is illustrated by the following examples.
Пример 1 (контроль). В качестве сорбента используют высушенные и раздробленные отходы кедровой шишки - скорлупу кедрового ореха и шелуху шишки. По 0,5 г природного сорбента помещают в 6 колб, добавляют в каждую колбу растворы меди, кадмия, никеля, свинца, кобальта и хрома. Выдерживают при комнатной температуре и отфильтровывают. В результате получают сорбент, имеющий степень извлечения по ионам меди(II), кадмия(II), никеля(II), свинца(II), кобальта(III), железа(III) и хрома(III) соответственно, %: 72,0; 74,0; 76,0; 77,2; 82,4; 84,6 и 85,3.Example 1 (control). As a sorbent, dried and crushed waste of a cedar cone is used - a shell of a pine nut and a husk of a cone. 0.5 g of natural sorbent is placed in 6 flasks, solutions of copper, cadmium, nickel, lead, cobalt and chromium are added to each flask. Keep at room temperature and filter. As a result, a sorbent is obtained with a degree of extraction of copper (II), cadmium (II), nickel (II), lead (II), cobalt (III), iron (III) and chromium (III) ions, respectively, %: 72, 0; 74.0; 76.0; 77.2; 82.4; 84.6 and 85.3.
Пример 2. В качестве сорбента используют высушенные и раздробленные отходы кедровой шишки - скорлупу кедрового ореха и шелуху шишки. По 0,5 г природного сорбента помещают в 6 колб и выдерживают в растворе гидроксида натрия с рН=12 в течение 30 минут при температуре 20°С. После обработки сорбент отфильтровывают, промывают дистиллированной водой и проводят сорбцию ионов тяжелых металлов. В результате получают адсорбент, имеющий степень извлечения по ионам меди(II), кадмия(II), никеля(II), свинца(II), кобальта(III), железа(III) и хрома(III) соответственно, %: 74,2; 76,3; 78,4; 79,5; 84,9; 87,6 и 87,9.Example 2. As a sorbent, dried and crushed waste of a cedar cone is used - a shell of a pine nut and a husk of a cone. 0.5 g of natural sorbent is placed in 6 flasks and incubated in a solution of sodium hydroxide with pH=12 for 30 minutes at a temperature of 20°C. After treatment, the sorbent is filtered off, washed with distilled water, and sorption of heavy metal ions is carried out. As a result, an adsorbent is obtained having a degree of extraction of copper (II), cadmium (II), nickel (II), lead (II), cobalt (III), iron (III) and chromium (III) ions, respectively, %: 74, 2; 76.3; 78.4; 79.5; 84.9; 87.6 and 87.9.
Пример 3. В качестве сорбента используют высушенные и раздробленные отходы кедровой шишки - скорлупу кедрового ореха и шелуху шишки. По 0,5 г природного сорбента помещают в 6 колб и выдерживают в растворе трилона Б с концентрацией 10-3 М в течение 30 минут при температуре 20°С. После обработки сорбент отфильтровывают, промывают дистиллированной водой и проводят сорбцию ионов тяжелых металлов. В результате получают сорбент, имеющий степень извлечения по ионам меди(II), кадмия(II), никеля(II), свинца(II), кобальта(III), железа(III) и хрома(III) соответственно, %: 79,2; 81,4; 83,6; 84,9; 90,6; 93,1 и 93,8.Example 3. As a sorbent, dried and crushed waste of a cedar cone is used - a shell of a pine nut and a husk of a cone. 0.5 g of natural sorbent is placed in 6 flasks and kept in a solution of Trilon B with a concentration of 10 -3 M for 30 minutes at a temperature of 20°C. After treatment, the sorbent is filtered off, washed with distilled water, and sorption of heavy metal ions is carried out. As a result, a sorbent is obtained with a degree of extraction of copper (II), cadmium (II), nickel (II), lead (II), cobalt (III), iron (III) and chromium (III), respectively, %: 79, 2; 81.4; 83.6; 84.9; 90.6; 93.1 and 93.8.
Пример 4. В качестве сорбента используют высушенные и раздробленные отходы кедровой шишки - скорлупу кедрового ореха и шелуху шишки. По 0,5 г природного сорбента помещают в 6 колб и выдерживают в растворе пектина с концентрацией 1 г/100 см3 в течение 30 минут при температуре 20°С. После обработки сорбент отфильтровывают, промывают дистиллированной водой и проводят сорбцию ионов тяжелых металлов. В результате получают адсорбент, имеющий степень извлечения по всем ионам меди(II), кадмия(II), никеля(II), свинца(II), кобальта(III), железа(III) и хрома(III) - 100%.Example 4. As a sorbent, dried and crushed waste of a cedar cone is used - a shell of a pine nut and a husk of a cone. 0.5 g of natural sorbent is placed in 6 flasks and kept in a pectin solution with a concentration of 1 g/100 cm 3 for 30 minutes at a temperature of 20°C. After treatment, the sorbent is filtered off, washed with distilled water, and sorption of heavy metal ions is carried out. The result is an adsorbent having a degree of extraction for all ions of copper(II), cadmium(II), nickel(II), lead(II), cobalt(III), iron(III) and chromium(III) - 100%.
Из таблицы 1 видно, что максимальная степень извлечения ионов тяжелых металлов достигается при проведении модификации отходов кедровой шишки водным раствором пектина, а минимальная - при использовании немодифицированных отходов кедровой шишки.Table 1 shows that the maximum degree of extraction of heavy metal ions is achieved by modifying the pine cone waste with an aqueous solution of pectin, and the minimum is achieved by using unmodified cedar cone waste.
Таким образом достигается технический результат - получение модифицированного сорбента из отходов кедровой шишки, обладающего повышенной адсорбционной емкостью к ионам меди(II), кадмия(II), никеля(II), свинца(II), кобальта(III), железа(III) и хрома(III).Thus, the technical result is achieved - obtaining a modified sorbent from the waste of a cedar cone, which has an increased adsorption capacity for ions of copper (II), cadmium (II), nickel (II), lead (II), cobalt (III), iron (III) and chromium(III).
Сорбент, модифицированный раствором пектина, является абсолютно безопасным ввиду применения при его производстве натуральных компонентов, обладает повышенной адсорбционной емкостью, что позволяет использовать его не только в процессе водоподготовки, но и в качестве биодобавки. При этом все полученные сорбенты по предложенному способу обладают невысокой себестоимостью.The sorbent modified with a pectin solution is absolutely safe due to the use of natural components in its production, has an increased adsorption capacity, which allows it to be used not only in the process of water treatment, but also as a bioadditive. Moreover, all sorbents obtained by the proposed method have a low cost.
Список литературыBibliography
1. De
2. Осокин B.M. Исследования по получению новых сорбентов из растительного сырья для очистки воды / В.М. Осокин, В.А. Соломин // Ползуновский вестник. - 2013. - №1. - С. 280-282.2. Osokin B.M. Research on the production of new sorbents from vegetable raw materials for water purification / V.M. Osokin, V.A. Solomin // Polzunovskiy Bulletin. - 2013. - No. 1. - S. 280-282.
3. Патент РФ №2351548. МПК C02F 1/62, 1/28, 101/20; B01J 20/24, 20/32. Способ извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов // Никифорова Т.Е., Козлов В.А., Одинцова О.И. Кротова М.Н.; заявитель и патентообладатель Ивановский гос. хим.-технол. ун-т. - N 2007139465/15; заявл. 24.10.07; опубл. 10.04.09. Бюл. №10.3. RF patent No. 2351548. IPC C02F 1/62, 1/28, 101/20; B01J 20/24, 20/32. Method for extracting heavy metal ions from aqueous solutions // Nikiforova T.E., Kozlov V.A., Odintsova O.I. Krotova M.N.; applicant and patentee Ivanovskiy state. chemical-technological un-t. - N 2007139465/15; dec. 24.10.07; publ. 10.04.09. Bull. No. 10.
4. Sud D. Agricultural waste material as potential adsorbent for sequestering heavy metal ions from aqueous solutions - A review / D. Sud, G. Mahajan, M.P. Kaur // Bioresource Technology. - 2008. - V. 99. - P. 6017-60270.4. Sud D. Agricultural waste material as potential adsorbent for sequestering heavy metal ions from aqueous solutions - A review / D. Sud, G. Mahajan, M.P. Kaur // Bioresource Technology. - 2008. - V. 99. - P. 6017-60270.
5. Yurtsever M. Al(III) removal from wastewater by natural clay and coconut shell / M. Yurtsever,
6. Патент 102005014371 Германия, МПК 8 С02F 11/04 Способ и устройство для очистки сточных вод с применением субстратов комбинированного состава / Winkler М., Diener A., Knauer М., Krug G., Rebhuhn K., Schmelzle R. Заявл. 30.03.2005; опубл. 05.01.2006.6. Patent 102005014371 Germany, IPC 8 C02F 11/04 Method and device for wastewater treatment using combined substrates / Winkler M., Diener A., Knauer M., Krug G., Rebhuhn K., Schmelzle R. Appl. 03/30/2005; publ. 01/05/2006.
7. Saravanane R. Efficiency of chemically modified low cost adsorbents for the removal of heavy metals from waste water: a comparative study / R. Saravanane, T. Sundararajan, S. Reddy // Indian J Environ Health. - 2002. - Vol. 44, №2. - P. 78-87.7. Saravanane R. Efficiency of chemically modified low cost adsorbents for the removal of heavy metals from waste water: a comparative study / R. Saravanane, T. Sundararajan, S. Reddy // Indian J Environ Health. - 2002. - Vol. 44, no. 2. - P. 78-87.
8. Jalali M. Sunflower stalk, an agricultural waste, as an adsorbent for the removal of lead and cadmium from aqueous solutions / M. Jalali, F. Aboulghazi // Journal of Material Cycles and Waste Management. - 2013. - V. 15, №4. - P. 548-555. DOI: 10.1007/s10163-012-0096-3.8. Jalali M. Sunflower stalk, an agricultural waste, as an adsorbent for the removal of lead and cadmium from aqueous solutions / M. Jalali, F. Aboulghazi // Journal of Material Cycles and Waste Management. - 2013. - V. 15, No. 4. - P. 548-555. DOI: 10.1007/s10163-012-0096-3.
9. Gorgievski M. Kinetics, equilibrium and mechanism of Cu2+, Ni2+and Zn2+ions biosorption using wheat straw / M. Gorgievski,
10. Захаров Д.Е. Применение целлюлозосодержащих материалов для очистки растворов от ионов тяжелых металлов / Д.Е. Захаров, А.А. Быков, С.В. Натареев // Вестник науки и образования Северо-Запада России. 2015. - Т. 1, №2. - С. 147-150.10. Zakharov D.E. The use of cellulose-containing materials for cleaning solutions from heavy metal ions / D.E. Zakharov, A.A. Bykov, S.V. Natareev // Bulletin of science and education of the North-West of Russia. 2015. - Vol. 1, No. 2. - S. 147-150.
11. Шаймарданова А.Ш. Использование химических реагентов для увеличения сорбционной емкости листового опада по отношению к ионам железа (II) / А.Ш. Шаймарданова, С.В. Степанова // Известия Уфимского научного центра РАН. - 2015. - №3. - С. 31-35.11. Shaimardanova A.Sh. Use of chemical reagents to increase the sorption capacity of leaf litter in relation to iron (II) ions / A.Sh. Shaimardanova, S.V. Stepanova // Proceedings of the Ufa Scientific Center of the Russian Academy of Sciences. - 2015. - No. 3. - S. 31-35.
Claims (4)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2784073C1 true RU2784073C1 (en) | 2022-11-23 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2825887C1 (en) * | 2023-11-01 | 2024-09-02 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта" (БФУ им. И. Канта) | Method of producing sorption materials by hydrothermal liquefaction from organic wastes |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2064429C1 (en) * | 1992-04-09 | 1996-07-27 | Владимир Васильевич Стрелко | Carbon sorbent and method for its production |
| RU2196732C1 (en) * | 2001-11-12 | 2003-01-20 | Томский политехнический университет | Method of manufacturing activated carbon from cedar nut shell |
| RU2329948C1 (en) * | 2007-01-30 | 2008-07-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный университет им. Ф.М. Достоевского" | Method of oxidised coal preparation from phytogenic raw materials for treatment of sewage water from copper ions |
| CN102908994A (en) * | 2011-08-02 | 2013-02-06 | 吉首大学 | Preparation method and application of dye adsorbent |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2064429C1 (en) * | 1992-04-09 | 1996-07-27 | Владимир Васильевич Стрелко | Carbon sorbent and method for its production |
| RU2196732C1 (en) * | 2001-11-12 | 2003-01-20 | Томский политехнический университет | Method of manufacturing activated carbon from cedar nut shell |
| RU2329948C1 (en) * | 2007-01-30 | 2008-07-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный университет им. Ф.М. Достоевского" | Method of oxidised coal preparation from phytogenic raw materials for treatment of sewage water from copper ions |
| CN102908994A (en) * | 2011-08-02 | 2013-02-06 | 吉首大学 | Preparation method and application of dye adsorbent |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2825887C1 (en) * | 2023-11-01 | 2024-09-02 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта" (БФУ им. И. Канта) | Method of producing sorption materials by hydrothermal liquefaction from organic wastes |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Malik et al. | Removal of heavy metals from emerging cellulosic low-cost adsorbents: a review | |
| Kobya | Adsorption, kinetic and equilibrium studies of Cr (VI) by hazelnut shell activated carbon | |
| Patel | Potential of fruit and vegetable wastes as novel biosorbents: summarizing the recent studies | |
| Sharma et al. | Agro and horticultural wastes as low cost adsorbents for removal of heavy metals from wastewater: A review | |
| Miretzky et al. | Experimental binding of lead to a low cost on biosorbent: Nopal (Opuntia streptacantha) | |
| Li et al. | Adsorptive Removal of Dyes from Aqueous Solution by KMnO4‐Modified Rice Husk and Rice Straw | |
| Kulbir et al. | Removal of heavy metals by adsorption using agricultural based residue: A review | |
| Mubarik et al. | Phenol adsorption by charred sawdust of sheesham (Indian rosewood; Dalbergia sissoo) from single, binary and ternary contaminated solutions | |
| Nnaji et al. | Physicochemical conditions for adsorption of lead from water by rice husk ash | |
| Rahim et al. | Conversion of coconut waste into cost effective adsorbent for Cu (II) and Ni (II) removal from aqueous solutions | |
| Rahman et al. | A comprehensive review on zinc (II) sequestration from wastewater using various natural/modified low-cost agro-waste sorbents | |
| Yahya et al. | Optimization of fixed bed column process for removal of Fe (II) and Pb (II) ions from thermal power plant effluent using NaoH-rice husk ash and Spirogyra. | |
| Mokone et al. | Optimization and characterization of Cladophora sp. alga immobilized in alginate beads and silica gel for the biosorption of mercury from aqueous solutions | |
| Palabıyık et al. | Cadmium removal using potato peels as adsorbent: kinetic studies | |
| Izinyon et al. | Performance evaluation of Fe (III) adsorption onto brewers’ spent grain | |
| Ghanim | Utilization of date pits derived bio-adsorbent for heavy metals in wastewater treatment | |
| Narayanan et al. | Insight into the biosorptive removal mechanisms of hexavalent chromium using the red macroalgae Gelidium sp. | |
| Nallakukkala et al. | Kinetic and isothermal investigations in elimination of iron metal from aqueous mixture by using natural adsorbent | |
| Zou et al. | Adsorption of neutral red and malachite green onto grapefruit peel in single and binary systems | |
| Anawar et al. | Synthesis of biosorbents from natural/agricultural biomass wastes and sustainable green technology for treatment of nanoparticle metals in municipal and industrial wastewater | |
| Kovalenko et al. | Biosorbents–prospective materials for heavy metal ions extraction from wastewater | |
| Tejada-Tovar et al. | Adsorption in a binary system of Pb (II) and Ni (II) using lemon peels | |
| RU2784073C1 (en) | Method for obtaining modified sorbent from pine cone waste | |
| Eletta | Adsorption of Pb (II) from aqueous media using mesoporous adsorbents obtained from Daniellia oliveri leaves | |
| Ghebremichael et al. | Performance of Moringa oliefera as a biosorbent for chromium removal |