RU2702568C1 - Method for modifying cellulose-based sorbents for extracting heavy metal ions from aqueous solutions - Google Patents
Method for modifying cellulose-based sorbents for extracting heavy metal ions from aqueous solutions Download PDFInfo
- Publication number
- RU2702568C1 RU2702568C1 RU2019113084A RU2019113084A RU2702568C1 RU 2702568 C1 RU2702568 C1 RU 2702568C1 RU 2019113084 A RU2019113084 A RU 2019113084A RU 2019113084 A RU2019113084 A RU 2019113084A RU 2702568 C1 RU2702568 C1 RU 2702568C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- solution
- sorbent
- metal ions
- stage
- heavy metal
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/22—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
- B01J20/24—Naturally occurring macromolecular compounds, e.g. humic acids or their derivatives
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
- B01J20/32—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating
- B01J20/3214—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating characterised by the method for obtaining this coating or impregnating
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
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°С, а контактирование обработанного сорбента осуществляют в течение 5-20 мин при комнатной температуре. В результате применения таких сорбентов степень извлечения ионов Сu(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 p.].
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°С, а контактирование модифицированных сорбентов с водными растворами проводят при рН 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 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 solution pH 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°С).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°С 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 modifying sorbent is carried out for 1-20 minutes
Взаимодействие сорбентов с окислителем осуществляют в растворе с концентрацией 0,1-0,3 М при рН 2,5-4,5, а обработку бисульфитом натрия осуществляют в растворе с концентрацией 0,5-5% при рН 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 С02F 1/62, 1/28, 101/20, В01J 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 рН<5.However, sorbents modified in this way are not sufficiently capable of recovering heavy metal ions from aqueous solutions with pH <5.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату, то есть прототипом, является 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°С 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, причем после каждой стадии обработки модифицирующим агентом продукт промывают водой [Пат. 2640547 Российская Федерация, МПК В01J 20/3085, В01J 20/24. Способ модифицирования сорбентов на основе целлюлозы для извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов / Никифорова Т.Е., Козлов В.А.; заявитель и патентообладатель Иван. гос. хим-тех. ун-т. - №2016149967; заявл. 19.12.2016; опубл. 09.01.2018, Бюл. №1].The closest in technical essence and the achieved result, that is, the prototype, is a method for modifying the sorbent used to extract heavy metal ions, involving a two-stage treatment of the initial sorbent selected from cotton or wood pulp, short flax fiber, wood sawdust or Jerusalem artichoke stems, modifying agents , while in the first stage, the treatment is carried out with a solution of an oxidizing agent selected from sodium metaperiodate, iodic acid or sodium hypochlorite, at an oxidizer concentration of 0.1-0.3 M, at a solution pH of 2.5-4.5, with a solution / sorbent module of 15-50, under the influence of microwave irradiation with a power of 300 W 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 module of 15-50 at room temperature for 30-60 minutes, and after each stages of processing with a modifying agent, the product is washed with water [US Pat. 2640547 Russian Federation, IPC B01J 20/3085, B01J 20/24. A method for modifying cellulose-based sorbents for the extraction of heavy metal ions from aqueous solutions / T. Nikiforova, V. A. Kozlov; Applicant and patent holder Ivan. state chemical techn. un-t - No. 2016149967; declared 12/19/2016; publ. 01/09/2018, Bull. No. 1].
Недостатками прототипа является недостаточно высокая степень извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов (с концентрацией ионов металлов 1,5 ммоль/л).The disadvantages of the prototype is not a high degree of extraction of heavy metal ions from aqueous solutions (with a concentration of metal ions of 1.5 mmol / l).
Техническим результатом изобретения является повышение степени извлечения ионов тяжелых металлов.The technical result of the invention is to increase the degree of extraction of heavy metal ions.
Указанный результат достигается тем, что в способе модифицирования сорбентов на основе целлюлозы для извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов, предусматривающем двухстадийную обработку сорбента, выбранного из хлопковой или древесной целлюлозы, короткого льняного волокна, древесных опилок или стеблей топинамбура, модифицирующими агентами с последующей промывкой водой после каждой стадии, при этом на первой стадии проводят обработку 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, при температуре 25-55°С, а на второй стадии обработку осуществляют при модуле раствор/сорбент 15-50 в течение 30-60 минут, согласно изобретению, на первой стадии обработку сорбента окислителем проводят до содержания альдегидных групп в сорбенте 5-10% в течение 2-4 часов, а на второй стадии обработку осуществляют 1-10% раствором антраниловой или пара-аминобензойной кислоты при рН раствора 7-10, температуре 40-45°С при перемешивании.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, which involves a two-stage treatment of a sorbent selected from cotton or wood pulp, short flax fiber, sawdust or Jerusalem artichoke stalks, modifying agents, followed by washing with water after each stage, while in the first stage, an oxidizing agent solution selected from sodium metaperiodate, iodic acid or hypochlorite is treated sodium, at an oxidizing agent concentration of 0.1-0.3 M, at a solution pH of 2.5-4.5, with a solution / sorbent module of 15-50, at a temperature of 25-55 ° C, and in the second stage, processing is carried out with the module solution / sorbent 15-50 for 30-60 minutes, according to the invention, in the first stage, the treatment of the sorbent with an oxidizing agent is carried out until the content of aldehyde groups in the sorbent is 5-10% for 2-4 hours, and in the second stage the processing is carried out 1-10% a solution of anthranilic or para-aminobenzoic acid at a solution pH of 7-10, a temperature of 40-45 ° C with stirring.
Для осуществления заявляемого изобретения используют следующие реагенты:The following reagents are used to carry out the claimed invention:
- йодная кислота - НIO4 [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. Specifications.];
- натрия гидроксид NaOH [ГОСТ 2263-79. Натр едкий технический. Технические условия.]- sodium hydroxide NaOH [GOST 2263-79. Technical caustic soda. Specifications.]
- антраниловая кислота - C7H7O2N [ГОСТ 14310-78 Кислота 2-аминобензойная техническая. Технические условия (с Изменениями N 1, 2, 3)].- Anthranilic acid - C 7 H 7 O 2 N [GOST 14310-78 Technical 2-aminobenzoic acid. Technical conditions (as Amended by N 1, 2, 3)].
Структурная формула:Structural formula:
4-Аминобензойная кислота (бактериальный витамин Н1, витамин В10, пара-аминобензойная кислота (ПАБК), C7H7NO2 CAS: 150-13-0.4-Aminobenzoic acid (bacterial vitamin H 1 , vitamin B 10 , para-aminobenzoic acid (PABA), C 7 H 7 NO 2 CAS: 150-13-0.
Структурная формула:Structural formula:
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. Specifications.];
- 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].- 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].
Стебли топинамбура очищают от внешнего слоя и измельчают.Jerusalem artichoke stalks are cleaned of the outer layer and crushed.
Изобретение осуществляют следующим образом.The invention is as follows.
1 стадия: Окисление сорбента на основе целлюлозы (метаперйодатом натрия, йодной кислотой или гипохлоритом натрия) с образованием диальдегидцеллюлозы осуществляют до содержания альдегидных групп в сорбенте 5-10% следующим образом.Stage 1: Oxidation of the sorbent based on cellulose (sodium metaperiodate, iodic acid or sodium hypochlorite) with the formation of dialdehyde cellulose is carried out to the content of aldehyde groups in the sorbent 5-10% as follows.
В стеклянную емкость из темного стекла вместимостью 0,5 л с притертой пробкой помещали 10 г (~ 0,06 моль) сорбента на основе целлюлозы и заливали его 1 л водного 0,1 н раствора окислителя (рН ≈ 4), тщательно взбалтывали и помещали в темное место, и периодически отбирали пробы на анализ. По окончании реакции окисленный сорбент отфильтровывали от раствора и последовательно промывали водой и ацетоном и высушивали в темноте при комнатной температуре. В окисленном сорбенте определяли содержание альдегидных групп методом йодометрического титрования [Васильев, В.П. Аналитическая химия. Лабораторный практикум: учеб. пособие для вузов химико-технол. профиля / В.П. Васильев, Р.П. Морозова, Л.А. Кочергина; под ред. В.П. Васильева. - 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Дрофа, 2004. - 415 с].In a glass container made of dark glass with a capacity of 0.5 l with a ground stopper, 10 g (~ 0.06 mol) of a cellulose-based sorbent was placed and 1 l of an aqueous 0.1 n oxidizing agent solution (pH ≈ 4) was poured, it was thoroughly shaken and placed in a dark place, and samples were periodically taken for analysis. At the end of the reaction, the oxidized sorbent was filtered off from the solution and washed successively with water and acetone and dried in the dark at room temperature. The content of aldehyde groups in the oxidized sorbent was determined by iodometric titration [Vasiliev, V.P. Analytical chemistry. Laboratory workshop: textbook. manual for universities chemical-technol. profile / V.P. Vasiliev, R.P. Morozova, L.A. Kochergin; under the editorship of V.P. Vasilieva. - 2nd ed., Revised. and add. - M.: Bustard, 2004. - 415 s].
2 стадия. Обработку окисленного сорбента осуществляют 1-10% раствором антраниловой или пара-аминобензойной кислоты при рН раствора 7-10, температуре 40-45°С при перемешивании.2 stage. The oxidized sorbent is treated with a 1-10% solution of anthranilic or para-aminobenzoic acid at a solution pH of 7-10, a temperature of 40-45 ° C with stirring.
Пример 1Example 1
10 г древесных опилок заливают 200 мл 0,3 М водного раствора йодной кислоты (модуль 20) при рН 3,5 и подвергают воздействию окислителя при температуре 30°С в течение 2 ч, затем массу промывают дистиллированной водой для удаления непрореагировавших реагентов и побочных продуктов, на второй стадии заливают 150 мл 5% раствора антраниловой кислоты (модуль 15), который доводят раствором NaOH до рН 9 и обрабатывают при температуре 45°С в течение 60 мин, после чего вновь промывают дистиллированной водой для удаления избытка антраниловой 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 exposed to an oxidizing agent at 30 ° C for 2 hours, then the mass is washed with distilled water to remove unreacted reagents and by-products , in the second stage, pour 150 ml of a 5% solution of anthranilic acid (module 15), which is adjusted with a NaOH solution to pH 9 and treated at 45 ° C for 60 minutes, after which it is again washed with distilled water to remove excess anthranilic acid and dried.
Обработанный сорбент с содержанием альдегидных групп 5% 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 Сu(II). Концентрация ионов меди в растворе после контактирования с сорбентом составила 0,2985 ммоль/л (степень извлечения 80,1%).The treated sorbent with an aldehyde content of 5% 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 0.2985 mmol / L (extraction rate 80.1%).
Пример 2Example 2
10 г хлопковой целлюлозы заливают 400 мл 0,2М водного раствора метаперйодата натрия (модуль 40) при рН 2,5 и подвергают воздействию окислителя при температуре 25°С в течение 3 ч, затем массу промывают дистиллированной водой для удаления непрореагировавших реагентов и побочных продуктов, заливают 500 мл 3% раствора пара-аминобензойной кислоты (модуль 50), который доводят раствором NaOH до рН 8,5 и обрабатывают при температуре 42°С в течение 45 мин, после чего вновь промывают дистиллированной водой для удаления избытка пара-аминобензойной 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 exposed to an oxidizing agent at 25 ° C for 3 hours, then the mass is washed with distilled water to remove unreacted reagents and by-products, pour 500 ml of a 3% solution of para-aminobenzoic acid (module 50), which is adjusted with a NaOH solution to pH 8.5 and treated at 42 ° C for 45 minutes, then rinsed again with distilled water to remove excess para-aminobenzoic acid and having dried dissolved.
Обработанный сорбент с содержанием альдегидных групп 7% заливают 150 мл водного раствора при комнатной температуре (модуль 15), 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 0,3405 ммоль/л (степень извлечения 77,3%).The treated sorbent with an aldehyde content of 7% is poured into 150 ml of an aqueous solution at room temperature (module 15) 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 0.3405 mmol / L (recovery rate 77.3%).
Пример 3Example 3
10 г короткого льняного волокна заливают 150 мл 0,1М водного раствора метаперйодата натрия (модуль 15) при рН 4,5 и подвергают воздействию окислителя при температуре 55°С в течение 3,5 ч, затем массу промывают дистиллированной водой для удаления непрореагировавших реагентов и побочных продуктов, заливают 300 мл 7% раствора антраниловой кислоты (модуль 30), который доводят раствором NaOH до рН 10 и обрабатывают при температуре 43°С в течение 50 мин, после чего вновь промывают дистиллированной водой для удаления избытка антраниловой 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 exposed to an oxidizing agent at 55 ° C for 3.5 hours, then the mass is washed with distilled water to remove unreacted reagents and by-products, pour 300 ml of a 7% solution of anthranilic acid (module 30), which is adjusted with a NaOH solution to pH 10 and treated at 43 ° C for 50 minutes, after which it is again washed with distilled water to remove excess anthranilic acid and dried.
Обработанный сорбент с содержанием альдегидных групп 8% 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 0,3465 ммоль/л (степень извлечения 76,9%).A treated sorbent with an aldehyde group content of 8% 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 is filtered off and the content of Zn (II) ions is determined in the filtrate. The concentration of zinc ions in the solution after contacting with the sorbent was 0.3465 mmol / L (recovery rate 76.9%).
Пример 4Example 4
10 г древесной целлюлозы заливают 250 мл 0,15М водного раствора гипохлорита натрия (модуль 25) при рН 3 и подвергают воздействию окислителя при температуре 35°С в течение 4 ч, затем массу промывают дистиллированной водой для удаления непрореагировавших реагентов и побочных продуктов, заливают 200 мл 10% раствора пара-аминобензойной кислоты (модуль 20), который доводят раствором NaOH до рН 8 и обрабатывают при температуре 44°С в течение 35 мин, после чего вновь промывают дистиллированной водой для удаления избытка пара-аминобензойной 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 3 and exposed to an oxidizing agent at 35 ° C for 4 hours, then the mass is washed with distilled water to remove unreacted reagents and by-products, pour 200 ml of a 10% solution of para-aminobenzoic acid (module 20), which is adjusted with a NaOH solution to pH 8 and treated at 44 ° C for 35 minutes, after which it is again washed with distilled water to remove excess para-aminobenzoic acid and dried.
Обработанный сорбент с содержанием альдегидных групп 10% 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 0,3495 ммоль/л (степень извлечения ионов Cd(II) 76,7%).The treated sorbent with an aldehyde group content of 10% 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 0.3495 mmol / L (the degree of extraction of Cd (II) ions is 76.7%).
Пример 5Example 5
10 г измельченных стеблей топинамбура заливают 500 мл 0,25 М водного раствора метаперйодата натрия (модуль 50) при рН 4 и подвергают воздействию окислителя при температуре 45°С в течение 2,5 ч, затем массу промывают дистиллированной водой для удаления непрореагировавших реагентов и побочных продуктов, заливают 400 мл 1% раствора антраниловой кислоты (модуль 40), который доводят раствором NaOH до рН 7 и обрабатывают при температуре 40°С в течение 30 мин, после чего вновь промывают дистиллированной водой для удаления избытка антраниловой 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 4 and exposed to an oxidizing agent at a temperature of 45 ° C for 2.5 hours, then the mass is washed with distilled water to remove unreacted reagents and side products, pour 400 ml of a 1% solution of anthranilic acid (module 40), which is adjusted with a NaOH solution to pH 7 and treated at 40 ° C for 30 minutes, after which it is again washed with distilled water to remove excess anthranilic acid and dried yut.
Обработанный сорбент с содержанием альдегидных групп 6% 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 Сu(II), Ni(II), Zn(II) и Cd(II) в растворе после контактирования с сорбентом составила 0,339; 0,3705; 0,3765 и 0,3555 ммоль/л соответственно (степень извлечения 77,4; 75,3; 74,9 и 76,3%).The treated sorbent with an aldehyde group content of 6% 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 the solution after contacting with the sorbent was 0.339; 0.3705; 0.3765 and 0.3555 mmol / L, respectively (degree of extraction of 77.4; 75.3; 74.9 and 76.3%).
Результаты исследований по извлечению ионов тяжелых металлов из растворов с концентрацией ионов тяжелых металлов 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 with a concentration of heavy metal ions of 1.5 mmol / L according to the prototype and according to the claimed invention are presented in the table.
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%.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%.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019113084A RU2702568C1 (en) | 2019-04-29 | 2019-04-29 | Method for modifying cellulose-based sorbents for extracting heavy metal ions from aqueous solutions |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019113084A RU2702568C1 (en) | 2019-04-29 | 2019-04-29 | Method for modifying cellulose-based sorbents for extracting heavy metal ions from aqueous solutions |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2702568C1 true RU2702568C1 (en) | 2019-10-08 |
Family
ID=68171165
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019113084A RU2702568C1 (en) | 2019-04-29 | 2019-04-29 | Method for modifying cellulose-based sorbents for extracting heavy metal ions from aqueous solutions |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2702568C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| CN111003846A (en) * | 2019-12-27 | 2020-04-14 | 苏州博睿特环保科技有限公司 | Recycling treatment method for anthranilic acid production wastewater |
| 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 |
| 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 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1725950A1 (en) * | 1990-06-18 | 1992-04-15 | Институт Химии Поверхности Ан Усср | Method of preparation of n-aminobenzamidopropyl silica |
| RU2258560C1 (en) * | 2004-01-26 | 2005-08-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ГОУВПО "ИГХТУ") | Method of recovering heavy metal ions from aqueous solutions |
| RU2633913C1 (en) * | 2016-07-19 | 2017-10-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ИГХТУ) | Method of extracting ions of heavy metals from aqueous solutions |
| RU2640547C1 (en) * | 2016-12-19 | 2018-01-09 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ИГХТУ) | Method for modifying sorbents based on cellulose for extracting ions of heavy metals from water solutions |
-
2019
- 2019-04-29 RU RU2019113084A patent/RU2702568C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1725950A1 (en) * | 1990-06-18 | 1992-04-15 | Институт Химии Поверхности Ан Усср | Method of preparation of n-aminobenzamidopropyl silica |
| RU2258560C1 (en) * | 2004-01-26 | 2005-08-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ГОУВПО "ИГХТУ") | Method of recovering heavy metal ions from aqueous solutions |
| RU2633913C1 (en) * | 2016-07-19 | 2017-10-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ИГХТУ) | Method of extracting ions of heavy metals from aqueous solutions |
| RU2640547C1 (en) * | 2016-12-19 | 2018-01-09 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ИГХТУ) | Method for modifying sorbents based on cellulose for extracting ions of heavy metals from water solutions |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Скорик Ю.А., Координационные соединения двухзарядных ионов 3-d элементов с производными бета-аланина, Авто дисс. на соиск. уч. степ. доктора хим. наук, С.-П., 2015. * |
| Скорик Ю.А., Координационные соединения двухзарядных ионов 3-d элементов с производными бета-аланина, Автореферат дисс. на соиск. уч. степ. доктора хим. наук, С.-П., 2015. * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| CN111003846A (en) * | 2019-12-27 | 2020-04-14 | 苏州博睿特环保科技有限公司 | Recycling treatment method for anthranilic acid production wastewater |
| 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 |
| RU2816088C1 (en) * | 2023-09-28 | 2024-03-26 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" | Method of modifying sorbents based on cellulose for extracting heavy metal ions from aqueous solutions |
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 | |
| Christou et al. | Continuous and pulsed ultrasound-assisted extraction of carob’s antioxidants: Processing parameters optimization and identification of polyphenolic composition | |
| RU2702568C1 (en) | Method for modifying cellulose-based sorbents for extracting heavy metal ions from aqueous solutions | |
| Prozil et al. | Chemical composition of grape stalks of Vitis vinifera L. from red grape pomaces | |
| EP2683759B1 (en) | Separation of lignin from plant material | |
| WO2006099029A2 (en) | Chemical oxidation for cellulose separation | |
| RU2438995C1 (en) | Method of extracting ions of heavy metals from aqueous solutions | |
| Ho et al. | The distribution of chemical constituents between the soluble and the particulate fractions of palm oil mill effluent and its significance on its utilisation/treatment | |
| JP2022505620A (en) | Extraction of valuable components from bark | |
| Merewether | A Lignin-Carbohydrate Complex in Wood A Review of the Literature | |
| RU2495830C1 (en) | Method of extracting ions of heavy metals from aqueous solutions | |
| RU2712907C1 (en) | Method of modifying cellulose-containing sorbents for extraction of heavy metal ions from aqueous solutions | |
| CA2830667C (en) | Method for producing lignin derivatives | |
| RU2471721C1 (en) | Method of modifying cellulose-based sorbents | |
| RU2791803C1 (en) | Method of modifying sorbents based on cellulose | |
| Sun et al. | Essential guides for isolation/purification of polysaccharides | |
| RU2728150C1 (en) | Method for modifying cellulose-based sorbents for extracting heavy metal ions from aqueous solutions | |
| RU2816088C1 (en) | Method of modifying sorbents based on cellulose for extracting heavy metal ions from aqueous solutions | |
| US3189596A (en) | Method for fractionating aqueous extracts from barks of trees | |
| RU2608029C1 (en) | Method of extracting heavy metal ions from aqueous solutions | |
| RU2768623C1 (en) | Method for modifying sorbents for extracting heavy metal ions from aqueous solutions | |
| RU2750149C1 (en) | Method for modifying polysaccharide sorbents for extraction of heavy metal ions from aqueous solutions | |
| RU2598483C1 (en) | Method of extracting ions of heavy metals from aqueous solutions | |
| RU2130947C1 (en) | Method of carboxymethylation of lignocarbohydrate materials |