RU2728150C1 - 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
- RU2728150C1 RU2728150C1 RU2019138250A RU2019138250A RU2728150C1 RU 2728150 C1 RU2728150 C1 RU 2728150C1 RU 2019138250 A RU2019138250 A RU 2019138250A RU 2019138250 A RU2019138250 A RU 2019138250A RU 2728150 C1 RU2728150 C1 RU 2728150C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- solution
- sorbent
- stage
- metal ions
- heavy metal
- Prior art date
Links
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 title claims abstract description 76
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 title claims abstract description 29
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 title claims abstract description 21
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 title claims abstract description 21
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 title claims description 28
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims abstract description 22
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims abstract description 21
- JQWHASGSAFIOCM-UHFFFAOYSA-M sodium periodate Chemical compound [Na+].[O-]I(=O)(=O)=O JQWHASGSAFIOCM-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 21
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 125000003172 aldehyde group Chemical group 0.000 claims abstract description 11
- -1 polyethylene Polymers 0.000 claims abstract description 11
- 239000005708 Sodium hypochlorite Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 claims abstract description 9
- 229920001131 Pulp (paper) Polymers 0.000 claims abstract description 9
- SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N sodium hypochlorite Chemical compound [Na+].Cl[O-] SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 8
- QFWPJPIVLCBXFJ-UHFFFAOYSA-N glymidine Chemical compound N1=CC(OCCOC)=CN=C1NS(=O)(=O)C1=CC=CC=C1 QFWPJPIVLCBXFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229920000768 polyamine Polymers 0.000 claims abstract description 8
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims abstract description 8
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 5
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 60
- 240000008892 Helianthus tuberosus Species 0.000 claims description 8
- 235000003230 Helianthus tuberosus Nutrition 0.000 claims description 8
- 235000004431 Linum usitatissimum Nutrition 0.000 claims description 8
- 240000006240 Linum usitatissimum Species 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 13
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 7
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 11
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 8
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M sodium hydroxide Inorganic materials [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 8
- 241000208202 Linaceae Species 0.000 description 7
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 5
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 5
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 4
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 4
- PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N Zinc dication Chemical compound [Zn+2] PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229940088598 enzyme Drugs 0.000 description 4
- JBKVHLHDHHXQEQ-UHFFFAOYSA-N epsilon-caprolactam Chemical compound O=C1CCCCCN1 JBKVHLHDHHXQEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- WLZRMCYVCSSEQC-UHFFFAOYSA-N cadmium(2+) Chemical compound [Cd+2] WLZRMCYVCSSEQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 description 3
- HVBSAKJJOYLTQU-UHFFFAOYSA-N 4-aminobenzenesulfonic acid Chemical compound NC1=CC=C(S(O)(=O)=O)C=C1 HVBSAKJJOYLTQU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ALYNCZNDIQEVRV-UHFFFAOYSA-N 4-aminobenzoic acid Chemical compound NC1=CC=C(C(O)=O)C=C1 ALYNCZNDIQEVRV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N Cu2+ Chemical compound [Cu+2] JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002488 Hemicellulose Polymers 0.000 description 2
- 102000004882 Lipase Human genes 0.000 description 2
- 108090001060 Lipase Proteins 0.000 description 2
- 239000004367 Lipase Substances 0.000 description 2
- VEQPNABPJHWNSG-UHFFFAOYSA-N Nickel(2+) Chemical compound [Ni+2] VEQPNABPJHWNSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DWAQJAXMDSEUJJ-UHFFFAOYSA-M Sodium bisulfite Chemical compound [Na+].OS([O-])=O DWAQJAXMDSEUJJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 230000001476 alcoholic effect Effects 0.000 description 2
- 229910001431 copper ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 description 2
- 235000019421 lipase Nutrition 0.000 description 2
- 235000012054 meals Nutrition 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 2
- 229910001453 nickel ion Inorganic materials 0.000 description 2
- RWZYAGGXGHYGMB-UHFFFAOYSA-N o-aminobenzenecarboxylic acid Natural products NC1=CC=CC=C1C(O)=O RWZYAGGXGHYGMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920001277 pectin Polymers 0.000 description 2
- 239000001814 pectin Substances 0.000 description 2
- 235000010987 pectin Nutrition 0.000 description 2
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 2
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 2
- 235000010267 sodium hydrogen sulphite Nutrition 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZNZYKNKBJPZETN-WELNAUFTSA-N Dialdehyde 11678 Chemical compound N1C2=CC=CC=C2C2=C1[C@H](C[C@H](/C(=C/O)C(=O)OC)[C@@H](C=C)C=O)NCC2 ZNZYKNKBJPZETN-WELNAUFTSA-N 0.000 description 1
- 229920001202 Inulin Polymers 0.000 description 1
- 229920000057 Mannan Polymers 0.000 description 1
- 241000872931 Myoporum sandwicense Species 0.000 description 1
- 229910019093 NaOCl Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000531763 Otididae Species 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000012271 agricultural production Methods 0.000 description 1
- 125000000539 amino acid group Chemical group 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 1
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 description 1
- 229920003174 cellulose-based polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940079919 digestives enzyme preparation Drugs 0.000 description 1
- 239000003925 fat Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- JYJIGFIDKWBXDU-MNNPPOADSA-N inulin Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)OC[C@]1(OC[C@]2(OC[C@]3(OC[C@]4(OC[C@]5(OC[C@]6(OC[C@]7(OC[C@]8(OC[C@]9(OC[C@]%10(OC[C@]%11(OC[C@]%12(OC[C@]%13(OC[C@]%14(OC[C@]%15(OC[C@]%16(OC[C@]%17(OC[C@]%18(OC[C@]%19(OC[C@]%20(OC[C@]%21(OC[C@]%22(OC[C@]%23(OC[C@]%24(OC[C@]%25(OC[C@]%26(OC[C@]%27(OC[C@]%28(OC[C@]%29(OC[C@]%30(OC[C@]%31(OC[C@]%32(OC[C@]%33(OC[C@]%34(OC[C@]%35(OC[C@]%36(O[C@@H]%37[C@@H]([C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O%37)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%36)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%35)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%34)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%33)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%32)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%31)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%30)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%29)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%28)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%27)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%26)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%25)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%24)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%23)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%22)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%21)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%20)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%19)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%18)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%17)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%16)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%15)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%14)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%13)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%12)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%11)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O%10)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O9)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O8)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O7)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O6)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O5)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O4)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O3)O)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 JYJIGFIDKWBXDU-MNNPPOADSA-N 0.000 description 1
- 229940029339 inulin Drugs 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 238000002715 modification method Methods 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 229950000244 sulfanilic acid Drugs 0.000 description 1
- 229910021653 sulphate ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 1
- 238000004448 titration Methods 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
- 238000009941 weaving Methods 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
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
- B01J20/3085—Chemical treatments not covered by groups B01J20/3007 - B01J20/3078
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
- C02F1/286—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using natural organic sorbents or derivatives thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/58—Treatment of water, waste water, or sewage by removing specified dissolved compounds
- C02F1/62—Heavy metal compounds
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (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 formed as a result of various technological processes, and can be used to improve membrane and sorption technologies, in water treatment, in the development of technologies for the utilization of heavy metal ions from aqueous solutions and waste water 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 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 B 01 J 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 extracting heavy metal ions from aqueous solutions by contacting them with polymer sorbents containing a cellulose component and amino acid residues with a solution / sorbent modulus equal to 50-200. As a sorbent, meal or cake is used, pretreated in aqueous solutions of enzymes with a solution / sorbent module of 5-50 and an enzyme concentration of 1-10% of the sorbent mass 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 cake ranged from 78.3 to 99.9% [US Pat. 2258560 Russian Federation, IPC B 01 J 20/24. Method of extraction of heavy metal ions from aqueous solutions / Nikiforova T.E., Bagrovskaya N.A., Lilin S.A., Kozlov V.A .; applicant and patentee Ivan. state chem-tech. un-t, ICR RAS. - No. 2004102130/15; declared 01/26/04; publ. 08.20.05, Bul. No. 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 В1 mix представляет собой опытный образец, разработанный путем генной инженерии на кафедре энзимологии МГУ.However, this method involves the use of expensive and scarce reagents for the pretreatment of sorbents - enzymes and enzyme preparations (100 mg of lipase obtained from Pseudomonada Cepacia cost 61.21 euros [Sigma. 2002-2003]); if lipase is produced by the domestic industry, then 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 С 02 F 1/62, B 01 J 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.].There is a known method of modifying sorbents for extracting heavy metal ions from aqueous solutions by contacting them at room temperature for 1-20 min with cellulose-based polymer sorbents modified by microwave irradiation with a power of 300 W at 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 their preliminary immersion in an aqueous solution of caprolactam or the distillation residue of caprolactam distillation with a concentration of 2-20 g / l at a module of 15-50, followed by pressing and microwave irradiation for 1-5 minutes at a temperature of 150-200 ° C , and the contact of the modified sorbents with aqueous solutions is carried out at a pH of the solution of 3-7 [US Pat. 2495830 Russian Federation, IPC S 02 F 1/62, B 01 J 20/24. Method of extraction of heavy metal ions from aqueous solutions / T.E. Nikiforova, V.A. Kozlov, N.A. Efimov; applicant and patentee Ivan. state chem-tech. un-t. - No. 2012117931/05; declared 04/28/12; publ. 20.10.13, bull. No. 29. - 7 p.].
Однако этот способ предполагает проведение процесса модифицирования сорбентов при сравнительно высоких температурах (150-200°C).However, this method involves carrying out the process of modification of 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.There is 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 modulus equal to 50-200, in which the sorbents are modified by their interaction with an oxidizing agent under microwave irradiation with power 300 W at 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 the modified 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 С 02 F 1/62, 1/28, 101/20, B 01 J 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 the treatment with sodium bisulfite is carried out in a solution with a concentration of 0.5-5% at a pH of 2-4.5 for 0.5-1 hours at room temperature. In this case, sodium metaperiodate, iodic acid or sodium hypochlorite are used as the oxidizing agent, and cotton or wood pulp, short flax fiber or sawdust are used as polymer sorbents [US Pat. 2438995 Russian Federation, IPC 7 C 02 F 1/62, 1/28, 101/20, B 01 J 20/24. Method of extraction of heavy metal ions from aqueous solutions / T.E. Nikiforova, V.A. Kozlov, N.A. Titarenko, D.M. Zimin; applicant and patentee Ivan. state chem-tech. un-t. - No. 201024986/05; declared 06/17/10; publ. 10.01.12, Bul. 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 have an insufficiently high ability to extract heavy metal ions from aqueous solutions with pH <5.
Известен 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, причем после каждой стадии обработки модифицирующим агентом продукт промывают водой [Пат. 2640547 Российская Федерация, МПК B 01 J 20/3085, B 01 J 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].There is a known method for modifying a sorbent used to extract heavy metal ions, providing for a two-stage processing of the initial sorbent selected from cotton or wood pulp, short flax fiber, sawdust or Jerusalem artichoke stalks, modifying agents, while at the first stage, the treatment is carried out with an oxidizing agent solution selected from sodium metaperiodate, iodic acid or sodium hypochlorite, at an oxidant concentration of 0.1-0.3 M, at a solution pH of 2.5-4.5, with a solution / sorbent module 15-50, under the action of microwave irradiation with a power of 300 W at a frequency 2.45 GHz at a temperature of 25-55 ° C for 5-15 minutes, and at 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 15-50 at room temperature in within 30-60 minutes, and after each stage of treatment with a modifying agent, the product is washed with water [US Pat. 2640547 Russian Federation, IPC B 01 J 20/3085, B 01 J 20/24. Method of modification of sorbents based on cellulose for the extraction of heavy metal ions from aqueous solutions / T.E. Nikiforova, V.A. Kozlov; applicant and patentee Ivan. state chem-tech. un-t. - No. 2016149967; declared 12/19/2016; publ. 09.01.2018, Bul. No. 1].
Однако такой способ модифицирования позволяет получить сорбенты, обладающие недостаточно высокая степень извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов (с концентрацией ионов металлов 1,5 ммоль/л).However, this modification method makes it possible to obtain sorbents with an insufficiently high degree of extraction of heavy metal ions from aqueous solutions (with a concentration of metal ions of 1.5 mmol / l).
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату, то есть прототипом, является способ модифицирования сорбентов на основе целлюлозы для извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов, предусматривающий 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°C, а на второй стадии обработку осуществляют при модуле раствор/сорбент 15-50 в течение 30-60 минут, отличающийся тем, что 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. [Пат. 2702568 Российская Федерация, МПК. С 1 51, B 01 J 20/32, B 01 J 20/24. С 02 F 1/28. Способ модифицирования сорбентов на основе целлюлозы для извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов / Никифорова Т.Е., Козлов В.А., Натареев С.В., Карасева Е.Н.; заявитель и патентообладатель Иван. гос. хим-тех. ун-т. - №2019113084; заявл. 29.04.2019; опубл. 08.10.2019, Бюл. № 28].The closest in technical essence and the achieved result, that is, the prototype, is a method for modifying sorbents based on cellulose for extracting heavy metal ions from aqueous solutions, providing for a two-stage processing 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 the first stage is treated with a solution of an oxidizing agent selected from sodium metaperiodate, iodic acid or sodium hypochlorite, at an oxidant concentration of 0.1-0.3 M, at a solution pH of 2.5 -4.5, with a solution / sorbent module 15-50, at a temperature of 25-55 ° C, and at the second stage, processing is carried out with a solution / sorbent module 15-50 for 30-60 minutes, characterized in that at 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 at the second stage, exist 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. [Pat. 2702568 Russian Federation, IPC. C 1 51, B 01 J 20/32, B 01 J 20/24. C 02 F 1/28. Method of modification of sorbents based on cellulose for the extraction of heavy metal ions from aqueous solutions / Nikiforova T.E., Kozlov V.A., Natareev S.V., Karaseva E.N .; applicant and patentee Ivan. state chem-tech. un-t. - No. 2019113084; declared 04/29/2019; publ. 08.10.2019, Bul. No. 28].
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, предусматривающий 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°C, а на второй стадии обработку осуществляют 1-10% раствором модифицирующего агента при модуле раствор/сорбент 15-50 в течение 30-60 минут при перемешивании, согласно изобретению, на первой стадии обработку сорбента окислителем проводят в течение 4-6 часов до содержания альдегидных групп (в сорбенте) 10-12%, а на второй стадии обработку осуществляют 1-10% водным или спиртовым раствором полиэтиленполиамина при рН раствора 9-11 при комнатной температуре.This result is achieved by the fact that in the method of modifying sorbents based on cellulose for the extraction of heavy metal ions from aqueous solutions, providing a two-stage processing of the 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 at the first stage, treatment is carried out with a solution of an oxidizing agent selected from sodium metaperiodate, iodic acid or sodium hypochlorite, at an oxidant concentration of 0.1-0.3 M, at a solution pH of 2.5-4.5, with a modulus solution / sorbent 15-50, at a temperature of 25-55 ° C, and at the second stage, the treatment is carried out with 1-10% solution of a modifying agent with a solution / sorbent module 15-50 for 30-60 minutes with stirring, according to the invention, at the first stage, the processing of the sorbent with an oxidizing agent is carried out for 4-6 hours until the content of aldehyde groups (in the sorbent) is 10-12%, and at the second stage, weaving is carried out with 1-10% aqueous or alcoholic solution of polyethylenepolyamine at a solution pH of 9-11 at room temperature.
Для осуществления заявляемого изобретения используют следующие реагенты:To implement the claimed invention, the following reagents are used:
- 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. Specifications.];
- натрия гидроксид NaOH [ГОСТ 2263-79. Натр едкий технический. Технические условия.]- sodium hydroxide NaOH [GOST 2263-79. Technical caustic soda. Specifications.]
- полиэтиленполиамин NHn(CH2CH2NH)nH [ТУ 2413-214-00203312-2002]. Жидкость от светло-желтого до темно-бурого цвета без механических включений, допускается зеленоватая окраска продукта- polyethylene polyamine NH n (CH 2 CH 2 NH) n H [TU 2413-214-00203312-2002]. Liquid from light yellow to dark brown color without mechanical impurities, greenish color of the product is allowed
В качестве сорбентов использовали:The following were used as sorbents:
- 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 the processing of 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 calculated as proteins (1.9 ... 2.1), mineral substances (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 extractable with hot water - 1.4-22.6; substances extractable with ethyl ether - 0.7 -4.6; ash - 0.2-1.0) [Nikitin V.M., Obolenskaya A.V. V.P. Schegolev 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) sulphate 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 stems are a waste of agricultural production of the following composition (in terms of dry matter): 55.8% carbohydrates (cellulose, hemicellulose, inulin, pectin substances), 10% proteins, 18.1% nitrogen-free extractive substances 14.3% mineral substances and 1.8% fats [Ryazanova, T.V. 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 from the outer layer and crushed.
Изобретение осуществляют следующим образом.The invention is carried out 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 10-12% следующим образом.Stage 1: Oxidation of the cellulose-based sorbent (sodium metaperiodate, iodic acid or sodium hypochlorite) with the formation of dialdehyde cellulose is carried out until the content of aldehyde groups in the sorbent is 10-12% as follows.
В емкость из темного стекла вместимостью 1 л с притертой пробкой помещали 10 г (~ 0,06 моль) сорбента на основе целлюлозы и заливали его 0,1-0,3 М водным раствором окислителя (рН 2,5-4,5), при модуле раствор/сорбент 15-50, тщательно взбалтывали и выдерживали в течение 4-6 часов при температуре 25-55°C, при этом периодически отбирали пробы на содержание в растворе перйодат-ионов. Определение содержания в растворе перйодат-ионов проводили спектрофотометрически по оптической плотности растворов.10 g (~ 0.06 mol) of a cellulose-based sorbent was placed in a dark glass container with a capacity of 1 liter with a ground stopper and poured with a 0.1-0.3 M aqueous solution of an oxidizing agent (pH 2.5-4.5), at a solution / sorbent module of 15-50, thoroughly shaken and kept for 4-6 hours at a temperature of 25-55 ° C, while periodically samples were taken for the content of periodate ions in the solution. The determination of the content of periodate ions in the solution was carried out spectrophotometrically by the optical density of the solutions.
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.].At the end of the reaction, the oxidized sorbent was filtered from the solution and sequentially washed with water and acetone and dried in the dark at room temperature. In the oxidized sorbent, the content of aldehyde groups was determined by the method of 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; ed. V.P. Vasilyeva. - 2nd ed., Rev. and add. - M .: Bustard, 2004. - 415 p.].
2 стадия. Обработку окисленного сорбента осуществляют 1-10% водным или спиртовым раствором полиэтиленполиамина при рН раствора 9-11 при модуле раствор/сорбент 15-50 в течение 30-60 мин при комнатной температуре при перемешивании.Stage 2. The oxidized sorbent is treated with 1-10% aqueous or alcoholic solution of polyethylene polyamine at a solution pH of 9-11 with a solution / sorbent module of 15-50 for 30-60 minutes at room temperature with stirring.
Затем сорбент очищают от непрореагировавшего реагента путем промывки дистиллированной водой до нейтрального рН промывных вод и высушивают до постоянного веса.Then the sorbent is purified from the unreacted reagent by washing with distilled water to neutral pH of the washings and dried to constant weight.
Пример 1.Example 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 4 ч, затем массу промывают дистиллированной водой для удаления непрореагировавших реагентов и побочных продуктов, на второй стадии заливают 150 мл 5% раствора полиэтиленполиамина (модуль 15) при рН 10 и обрабатывают при комнатной температуре в течение 60 мин, после чего вновь промывают дистиллированной водой для удаления избытка полиэтиленполиамина и высушивают.10 g of sawdust is poured in 200 ml of 0.3 M aqueous solution of iodic acid (module 20) at pH 3.5 and exposed to an oxidizing agent at a temperature of 30 ° C for 4 hours, then the mass is washed with distilled water to remove unreacted reagents and by-products , at the second stage, 150 ml of 5% polyethylenepolyamine solution (module 15) at pH 10 is poured and treated at room temperature for 60 minutes, after which it is washed again with distilled water to remove excess polyethylenepolyamine and dried.
Обработанный сорбент с содержанием альдегидных групп 10,5% 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 Cu(II). Концентрация ионов меди в растворе после контактирования с сорбентом составила 0,2655 ммоль/л (степень извлечения 82,3%).The treated sorbent containing 10.5% aldehyde groups 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 contact with the sorbent was 0.2655 mmol / L (the degree of extraction is 82.3%).
Пример 2.Example 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 5 ч, затем массу промывают дистиллированной водой для удаления непрореагировавших реагентов и побочных продуктов, заливают 500 мл 3% спиртового раствора полиэтиленполиамина (модуль 50) при рН 9,5 и обрабатывают при комнатной температуре в течение 45 мин, после чего вновь промывают дистиллированной водой для удаления избытка полиэтиленполиамина и высушивают.10 g of cotton cellulose is poured into 400 ml of 0.2M aqueous solution of sodium metaperiodate (module 40) at pH 2.5 and exposed to an oxidizing agent at a temperature of 25 ° C for 5 hours, then the mass is washed with distilled water to remove unreacted reagents and by-products, 500 ml of a 3% alcohol solution of polyethylene polyamine (module 50) at pH 9.5 is poured and treated at room temperature for 45 minutes, after which it is washed again with distilled water to remove excess polyethylene polyamine and dried.
Обработанный сорбент с содержанием альдегидных групп 10% 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 0,315 ммоль/л (степень извлечения 79,6%).The treated sorbent containing 10% aldehyde groups 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 is filtered off and the content of Ni (II) ions in the filtrate is determined. The concentration of nickel ions in the solution after contact with the sorbent was 0.315 mmol / L (the degree of extraction is 79.6%).
Пример 3.Example 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 6 ч, затем массу промывают дистиллированной водой для удаления непрореагировавших реагентов и побочных продуктов, заливают 300 мл 7% раствора полиэтиленполиамина (модуль 30) при рН 10,5 и обрабатывают при комнатной температуре в течение 50 мин, после чего вновь промывают дистиллированной водой для удаления избытка полиэтиленполиамина и высушивают.10 g of short flax fiber is poured into 150 ml of 0.1 M aqueous solution of sodium metaperiodate (module 15) at pH 4.5 and exposed to an oxidizing agent at a temperature of 55 ° C for 6 hours, then the mass is washed with distilled water to remove unreacted reagents and by-products , pour 300 ml of 7% polyethylenepolyamine solution (module 30) at pH 10.5 and process at room temperature for 50 minutes, then rinse again with distilled water to remove excess polyethylenepolyamine and dry.
Обработанный сорбент с содержанием альдегидных групп 12% 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 0,3135 ммоль/л (степень извлечения 79,1%).The treated sorbent containing 12% aldehyde groups is poured into 2 liters 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 in the filtrate is determined. The concentration of zinc ions in the solution after contact with the sorbent was 0.3135 mmol / L (the degree of extraction is 79.1%).
Пример 4.Example 4.
10 г древесной целлюлозы заливают 250 мл 0,15 M водного раствора гипохлорита натрия (модуль 25) при рН 3 и подвергают воздействию окислителя при температуре 35°С в течение 5,5 ч, затем массу промывают дистиллированной водой для удаления непрореагировавших реагентов и побочных продуктов, заливают 200 мл 10% спиртового раствора полиэтиленполиамина (модуль 20) при рН 11 и обрабатывают при комнатной температуре в течение 35 мин, после чего вновь промывают дистиллированной водой для удаления избытка полиэтиленполиамина и высушивают.10 g of wood pulp is poured into 250 ml of 0.15 M aqueous sodium hypochlorite solution (module 25) at pH 3 and exposed to an oxidizing agent at 35 ° C for 5.5 hours, then the mass is washed with distilled water to remove unreacted reagents and by-products , pour 200 ml of a 10% alcohol solution of polyethylene polyamine (module 20) at pH 11 and process at room temperature for 35 minutes, then rinse again with distilled water to remove excess polyethylene polyamine and dry.
Обработанный сорбент с содержанием альдегидных групп 11% 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 0,315 ммоль/л (степень извлечения ионов Cd(II) 79,0%).The treated sorbent containing 11% aldehyde groups 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 in the filtrate is determined. The concentration of cadmium ions in the solution after contact with the sorbent was 0.315 mmol / L (the degree of extraction of Cd (II) ions was 79.0%).
Пример 5.Example 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 4,5 ч, затем массу промывают дистиллированной водой для удаления непрореагировавших реагентов и побочных продуктов, заливают 400 мл 1% раствора полиэтиленполиамина (модуль 40) при рН 9 и обрабатывают при комнатной температуре в течение 30 мин, после чего вновь промывают дистиллированной водой для удаления избытка полиэтиленполиамина и высушивают.10 g of crushed Jerusalem artichoke stems are poured with 500 ml of 0.25 M aqueous solution of sodium metaperiodate (module 50) at pH 4 and exposed to an oxidizing agent at 45 ° C for 4.5 hours, then the mass is washed with distilled water to remove unreacted reagents and by-products products, pour 400 ml of 1% polyethylenepolyamine solution (module 40) at pH 9 and process at room temperature for 30 minutes, then rinse again with distilled water to remove excess polyethylenepolyamine and dry.
Обработанный сорбент с содержанием альдегидных групп 11,5% 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 0,3075; 0,3375; 0,3435 и 0,3240 ммоль/л соответственно (степень извлечения 79,5; 77,5; 77,1 и 78,4%).The treated sorbent containing 11.5% aldehyde groups 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 in the filtrate is determined. The concentration of Cu (II), Ni (II), Zn (II) and Cd (II) ions in the solution after contact with the sorbent was 0.3075; 0.3375; 0.3435 and 0.3240 mmol / L, respectively (recovery rates 79.5; 77.5; 77.1 and 78.4%).
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.
ТаблицаTable
извлечения,% Power
extraction,%
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 2-2,5%.Thus, from the data given 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 2-2.5%.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019138250A RU2728150C1 (en) | 2019-11-27 | 2019-11-27 | 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 |
|---|---|---|---|
| RU2019138250A RU2728150C1 (en) | 2019-11-27 | 2019-11-27 | Method for modifying cellulose-based sorbents for extracting heavy metal ions from aqueous solutions |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2728150C1 true RU2728150C1 (en) | 2020-07-28 |
Family
ID=72085654
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019138250A RU2728150C1 (en) | 2019-11-27 | 2019-11-27 | Method for modifying cellulose-based sorbents for extracting heavy metal ions from aqueous solutions |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2728150C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1370116A1 (en) * | 1986-08-04 | 1988-01-30 | Каунасский Политехнический Институт Им.Антанаса Снечкуса | Method of obtaining cellulose anionite |
| CN106914225A (en) * | 2017-03-22 | 2017-07-04 | 广西科技大学 | A kind of preparation method of cellulose base bifunctional adsorbent |
| 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 |
| 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 |
-
2019
- 2019-11-27 RU RU2019138250A patent/RU2728150C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1370116A1 (en) * | 1986-08-04 | 1988-01-30 | Каунасский Политехнический Институт Им.Антанаса Снечкуса | Method of obtaining cellulose anionite |
| 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 |
| CN106914225A (en) * | 2017-03-22 | 2017-07-04 | 广西科技大学 | A kind of preparation method of cellulose base bifunctional adsorbent |
| 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 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 | |
| US7585387B2 (en) | Chemical oxidation for cellulose separation with a hypochlorite and peroxide mixture | |
| Beukes et al. | Effect of alkaline pre-treatment on enzyme synergy for efficient hemicellulose hydrolysis in sugarcane bagasse | |
| 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 | |
| RU2438995C1 (en) | Method of extracting ions of heavy metals from aqueous solutions | |
| RU2495830C1 (en) | Method of extracting ions of heavy metals from aqueous solutions | |
| FR2672066A1 (en) | ENZYMATIC TREATMENT OF A CHEMICAL LIGNOCELLULOSIC PASTE. | |
| EP4107240B1 (en) | Lignin derivative for reducing dishwasher film | |
| RU2728150C1 (en) | Method for modifying cellulose-based sorbents for extracting heavy metal ions from aqueous solutions | |
| RU2712907C1 (en) | Method of modifying cellulose-containing sorbents for extraction of heavy metal ions from aqueous solutions | |
| FR2580669A1 (en) | Process for converting lignocellulose substrates to pentoses | |
| RU2471721C1 (en) | Method of modifying cellulose-based sorbents | |
| Al‐Zuhair et al. | Enzymatic delignification of biomass for enhanced fermentable sugars production | |
| RU2791803C1 (en) | Method of modifying sorbents based on cellulose | |
| RU2816088C1 (en) | Method of modifying sorbents based on cellulose for extracting heavy metal ions from aqueous solutions | |
| Yamamoto et al. | The effect of bark on sulfur dioxide–ethanol–water fractionation and enzymatic hydrolysis of forest biomass | |
| RU2750149C1 (en) | Method for modifying polysaccharide sorbents for extraction of heavy metal ions from aqueous solutions | |
| KR101395053B1 (en) | Preparation Method of Glucose from Plant Biomass | |
| Aziz et al. | Effects of physical and chemical pre-treatments on xylose and glucose production from oil palm press fibre | |
| US20060128952A1 (en) | Process for the recovery of hemicelluloses from lignocellulosic material | |
| RU2728998C1 (en) | Method of heavy metal ions extraction from aqueous solutions | |
| RU2813588C1 (en) | Method of modifying sorbents for extracting heavy metal ions from aqueous solutions | |
| Flórez-Pardo et al. | Mediator system to increase the delignification of sugarcane residues with fungal enzymes | |
| RU2768623C1 (en) | Method for modifying sorbents for extracting heavy metal ions from aqueous solutions |