[go: up one dir, main page]

RU2728998C1 - Method of heavy metal ions extraction from aqueous solutions - Google Patents

Method of heavy metal ions extraction from aqueous solutions Download PDF

Info

Publication number
RU2728998C1
RU2728998C1 RU2019140647A RU2019140647A RU2728998C1 RU 2728998 C1 RU2728998 C1 RU 2728998C1 RU 2019140647 A RU2019140647 A RU 2019140647A RU 2019140647 A RU2019140647 A RU 2019140647A RU 2728998 C1 RU2728998 C1 RU 2728998C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
solution
heavy metal
metal ions
temperature
sorbents
Prior art date
Application number
RU2019140647A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Татьяна Евгеньевна Никифорова
Владимир Александрович Козлов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет"
Priority to RU2019140647A priority Critical patent/RU2728998C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2728998C1 publication Critical patent/RU2728998C1/en

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A62LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62DCHEMICAL MEANS FOR EXTINGUISHING FIRES OR FOR COMBATING OR PROTECTING AGAINST HARMFUL CHEMICAL AGENTS; CHEMICAL MATERIALS FOR USE IN BREATHING APPARATUS
    • A62D3/00Processes for making harmful chemical substances harmless or less harmful, by effecting a chemical change in the substances
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/22Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
    • B01J20/24Naturally occurring macromolecular compounds, e.g. humic acids or their derivatives
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/286Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using natural organic sorbents or derivatives thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/58Treatment of water, waste water, or sewage by removing specified dissolved compounds
    • C02F1/62Heavy metal compounds

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

FIELD: technological processes.
SUBSTANCE: invention relates to methods of extracting heavy metal ions by sorption on natural cellulose-containing sorbents, from solutions of different composition formed as a result of various technological processes, and can be used to improve membrane and sorption technologies, in water treatment, in techniques for recycling heavy metal ions from aqueous solutions and waste water of different nature. Method of extracting heavy metal ions from aqueous solutions is carried out by contacting them at room temperature at solution pH of 3–7 for 1–20 minutes with polymer sorbents based on cellulose, modified at microwave irradiation with power of 300 W with frequency of 2.45 GHz, wherein the sorbents are modified by pretreatment in an alcoholic solution of epichlorohydrin with concentration of 25–75 g/l at temperature of 55–65 °C for 30–60 minutes and solution/sorbent module 10–20 with subsequent squeezing, washing with distilled water and treatment in aqueous solution of diethylenetriamine, or polyethylene polyamine, or hydrochloride polyhexamethyleneguanidine with concentration of 50–100 g/l with microwave irradiation for 10–30 minutes at temperature of 30–80 °C and module solution/sorbent 10–20, washing with distilled water and drying to constant weight.
EFFECT: technical result is higher degree of extraction of heavy metal ions and low temperature of treatment of sorbents.
1 cl, 1 tbl, 5 ex

Description

Изобретение относится к способам извлечения ионов тяжелых металлов сорбцией на природных целлюлозосодержащих сорбентах, из растворов различного состава, образующихся в результате проведения разнообразных технологических процессов, и может быть использовано для совершенствования мембранных и сорбционных технологий, в водоподготовке, при разработке технологий утилизации ионов тяжелых металлов из водных растворов и сточных вод различной природы.The invention relates to methods for extracting heavy metal ions by sorption on natural cellulose-containing sorbents, from solutions of various compositions resulting from 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 очистки сточных вод промышленных предприятий от тяжелых металлов, в частности от ионов меди, путем сорбции на древесных опилках, обработанных 4-метил-8-оксо-5-азадекадиен-3,9-ОН-2 при массовом соотношении опилки - реагент 1 : 0,05÷0,1 [А.с. 1819669 СССР, МКИ5 B01J 20/22, B01J 20/30. Способ получения сорбента для очистки сточных вод меди / Тимофеева С.С., Кухарев Б.Ф., Станкевич В.К., Клименко Г.Р. - № 4911863/05; Заявл. 15.02.91.; Опубл. 7.06.93, Бюл. № 21]. Однако такой способ модифицирования опилок является неэкономичным, так как подразумевает применение дорогостоящего реагента в количестве 5-10% от массы сорбента, а также приводит к загрязнению окружающей среды.A known method of purification of industrial wastewater from heavy metals, in particular from copper ions, by sorption on sawdust treated with 4-methyl-8-oxo-5-azadecadiene-3,9-OH-2 with a mass ratio of sawdust - reagent 1 : 0.05 ÷ 0.1 [A.s. 1819669 USSR, MKI 5 B01J 20/22, B01J 20/30. A method of obtaining a sorbent for copper wastewater treatment / Timofeeva S.S., Kukharev B.F., Stankevich V.K., Klimenko G.R. - No. 4911863/05; Appl. 02.15.91 .; Publ. 7.06.93, Bul. No. 21]. However, this method for modifying sawdust is uneconomical, since it involves the use of an expensive reagent in an amount of 5-10% of the sorbent weight, and also leads to environmental pollution.

Известен способ извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов путем контактирования их с полимерными сорбентами, содержащими целлюлозную компоненту и аминокислотные остатки при модуле раствор / сорбент, равном 50-200. В качестве сорбента используют шроты или жмыхи, предварительно обработанные в водных растворах ферментов при модуле раствор / сорбент 5-50 и концентрации ферментов 1-10% от массы сорбента в течение 1-3 ч при температуре 25-40°С, а контактирование обработанного сорбента осуществляют в течение 5-20 мин при комнатной температуре. В результате применения таких сорбентов степень извлечения ионов Cu(II), Zn(II) и Cd(II) для различных индивидуальных и смешанных образцов шротов и жмыхов составляла от 78,3 до 99,9% [Пат. №2258560 РФ, МПК B01J 20/24. Способ извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов / Никифорова Т.Е., Багровская Н.А., Лилин С.А., Козлов В.А. заявитель и патентообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ГОУВПО "ИГХТУ") (RU), Институт химии растворов Российской академии наук (ИХР РАН) (RU). - № 2004102130/15; заявл. 26.01.2004; опубл. 20.08.2005, Бюл. №23. - 6 с.].A known method 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. No. 2258560 RF, IPC B01J 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 State educational institution of higher professional education "Ivanovo State University of Chemical Technology" (GOUVPO "IGHTU") (RU), Institute of Chemistry of Solutions of the Russian Academy of Sciences (IHR RAS) (RU). - No. 2004102130/15; declared 26.01.2004; publ. 20.08.2005, Bul. No. 23. - 6 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.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату, то есть прототипом, является способ извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов путем контактирования их при комнатной температуре в течение 1-20 мин с полимерными сорбентами на основе целлюлозы, модифицированными при микроволновом облучении мощностью 300 Вт с частотой 2,45 ГГц при модуле раствор/сорбент, равном 50-200. При этом модифицирование сорбентов осуществляют путем их предварительного погружения в водный раствор капролактама или кубового остатка дистилляции капролактама с концентрацией 2-20 г/л при модуле 15-50 с последующим отжимом и микроволновым облучением в течение 1-5 мин при температуре 150-200°C, а контактирование модифицированных сорбентов с водными растворами проводят при pH раствора 3-7 [Пат. №2495830 РФ, МПК C02F 1/62, (2006.01), C02F 1/28 (2006.01), B01J 20/24 (2006.01), B01J 20/32 (2006.01). Способ извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов / Никифорова Т.Е., Козлов В.А., Ефимов Н.А.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (RU). - №2012117931/05; заявл. 28.04.2012; опубл. 20.10.2013, Бюл. №29. – 6 с.].The closest in technical essence and the achieved result, that is, the prototype, is a method for extracting heavy metal ions from aqueous solutions by contacting them at room temperature for 1-20 minutes with cellulose-based polymer sorbents modified by microwave irradiation with a power of 300 W with a frequency 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. No. 2495830 RF, IPC C02F 1/62, (2006.01), C02F 1/28 (2006.01), B01J 20/24 (2006.01), B01J 20/32 (2006.01). Method of extraction of heavy metal ions from aqueous solutions / T.E. Nikiforova, V.A. Kozlov, N.A. Efimov; applicant and patentee Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Professional Education "Ivanovo State University of Chemical Technology" (RU). - No. 2012117931/05; declared 04/28/2012; publ. 20.10.2013, Bul. No. 29. - 6 p.].

Недостатками прототипа являются: The disadvantages of the prototype are:

- недостаточно высокая степень извлечения ионов тяжелых металлов;- insufficiently high degree of extraction of heavy metal ions;

- высокая температура обработки сорбентов (150-200°C).- high temperature of sorbent processing (150-200 ° C).

Техническим результатом изобретения является:The technical result of the invention is:

- повышение степени извлечения ионов тяжелых металлов;- increasing the degree of extraction of heavy metal ions;

- снижение температуры обработки сорбентов. - lowering the temperature of sorbent processing.

Указанный результат достигается тем, что в способе извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов путем контактирования их при комнатной температуре при pH раствора 3-7 в течение 1-20 мин с полимерными сорбентами на основе целлюлозы, модифицированными при микроволновом облучении мощностью 300 Вт с частотой 2,45 ГГц, согласно изобретению, модифицирование сорбентов осуществляют путем их предварительной обработки в спиртовом растворе эпихлоргидрина с концентрацией 25-75 г/л при температуре 55-65оС в течение 30-60 мин и модуле раствор/сорбент 10-20 с последующим отжимом, промывкой дистиллированной водой и обрабаткой в водном растворе диэтилентриамина (полиэтиленполиамина, полигексаметиленгуанидина) с концентрацией 50-100 г/л при микроволновом облучением в течение 10-30 мин при температуре 30-80°C и модуле раствор/сорбент 10-20, промывкой дистиллированной водой и высушиванием до постоянного веса.This result is achieved by the fact that in the method of extracting heavy metal ions from aqueous solutions by contacting them at room temperature at a pH of a solution of 3-7 for 1-20 min with polymer sorbents based on cellulose, modified by microwave irradiation with a power of 300 W at a frequency of 2 , 45 GHz, according to the invention, the modification of sorbents is carried out by pretreating them in an alcoholic solution of epichlorohydrin with a concentration of 25-75 g / l at a temperature of 55-65 about C for 30-60 minutes and a solution / sorbent module 10-20, followed by pressing , washing with distilled water and processing in an aqueous solution of diethylenetriamine (polyethylenepolyamine, polyhexamethylene guanidine) with a concentration of 50-100 g / l under microwave irradiation for 10-30 minutes at a temperature of 30-80 ° C and a solution / sorbent module 10-20, washing with distilled water and drying to constant weight.

Для осуществления заявляемого способа извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов используют следующие реагенты:To implement the proposed method for extracting heavy metal ions from aqueous solutions, the following reagents are used:

- Эпихлоргидрин. ГОСТ 12844-74 Эпихлоргидрин технический. Технические условия;- Epichlorohydrin. GOST 12844-74 Technical epichlorohydrin. Technical conditions;

- Диэтилентриамин, N-(2-аминоэтил-1,2-этандиамин), (H2N - CH2 - CH2 - NH - CH2 - CH2 - NH2, CAS 000111-40-0, – однокомпонентный продукт, прозрачное и бесцветное вещество с запахом, похожим на запах аммиака;- Diethylenetriamine, N- (2-aminoethyl-1,2-ethanediamine), (H 2 N - CH 2 - CH 2 - NH - CH 2 - CH 2 - NH 2 , CAS 000111-40-0, - one-component product, a clear and colorless substance with a smell similar to that of ammonia;

[Kirk-Othmer encyclopedia, 3 ed., v. 7, N.Y., 1979, p. 580.], [Химическая энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. Под ред. И. Л. Кнунянца. 1988].[Kirk-Othmer encyclopedia, 3rd ed., V. 7, N.Y., 1979, p. 580.], [Chemical encyclopedia. - M .: Soviet encyclopedia. Ed. I. L. Knunyants. 1988].

- 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

- Полигексаметиленгуанидин гидрохлорид (ПГМГ-гидрохлорид), (C7H16N3Cl)n, где n = 4-50, молекулярный вес: 700-10000 а.е.м. CAS: 57029-18-2. ПГМГ- гидрохлорид – твердое кристаллическое прозрачное вещество, не имеет цвета и запаха, полностью растворим в воде, растворим в спирте, не теряет своих свойств при отрицательных температурах, не разлагается и сохраняет свои физико-химические и биоцидные свойства до температуры +120°С, pH 1% водного раствора 7-10.5. [http://polyguanidines.ru – сайт Института эколого-технологических проблем (РОО ИЭТП)] или [Пат. №2489452 РФ, МПК C08G 73/00, A 61L 2/16 (2006.01). Способ получения полигексаметиленгуанидин гидрохлорида / Поповкин В.В., Глухов И.С., Антонов М.И.; патентообладатель: Общество с ограниченной ответственностью "Компания Вереск" (RU). - №2012117497/05; заявл. 26.04.2012; опубл. 10.08.2013, Бюл. №22. – 6 с];- Polyhexamethylene guanidine hydrochloride (PHMG-hydrochloride), (C 7 H 16 N 3 Cl) n , where n = 4-50, molecular weight: 700-10000 amu. CAS: 57029-18-2. PHMG-hydrochloride is a solid crystalline transparent substance, has no color and odor, is completely soluble in water, soluble in alcohol, does not lose its properties at negative temperatures, does not decompose and retains its physicochemical and biocidal properties up to a temperature of + 120 ° C, pH of 1% aqueous solution 7-10.5. [http://polyguanidines.ru - site of the Institute of Environmental and Technological Problems (ROO IETP)] or [Pat. No. 2489452 RF, IPC C08G 73/00, A 61L 2/16 (2006.01). Method of obtaining polyhexamethylene guanidine hydrochloride / Popovkin V.V., Glukhov I.S., Antonov M.I .; patentee: Limited Liability Company "Veresk Company" (RU). - No. 2012117497/05; declared 04/26/2012; publ. 08/10/2013, Bul. No. 22. - 6 s];

- 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 stalks 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.

Пример 1.Example 1.

10 г древесных опилок погружают в стакан с 100 мл спиртового раствора эпипхлоргидрина (модуль 10) концентрацией 75г/л (содержащего 7,5 г ЭХГ) и выдерживают при нагревании при температуре 60оС в течение 40 мин, затем отжимают, промывают дистиллированной водой, заливают водным раствором диэтилентриамина с концентрацией 70 г/л при микроволновом облучении мощностью 300 Вт с частотой 2,45 ГГц в течение 20 мин при температуре 60°C и модуле раствор/сорбент 15, промывают дистиллированной водой и высушиванием до постоянного веса.10 g of sawdust was immersed in a beaker with 100 ml of alcoholic solution epiphlorgidrina (module 10) concentration of 75g / liter (containing 7.5 g ECH) and kept under heating at 60 ° C for 40 minutes, then drained, washed with distilled water, pour an aqueous solution of diethylenetriamine with a concentration of 70 g / l under microwave irradiation with a power of 300 W at a frequency of 2.45 GHz for 20 min at a temperature of 60 ° C and a solution / sorbent module 15, washed with distilled water and dried to constant weight.

Обработанный сорбент заливают 0,5 л водного раствора при комнатной температуре (модуль 50), pH 5, содержащего 1,5 ммоль/л ионов меди. Через 1 мин раствор отфильтровывают и в фильтрате определяют содержание ионов Cu(II).The treated sorbent is poured into 0.5 l of an aqueous solution at room temperature (module 50), pH 5, containing 1.5 mmol / l of copper ions. After 1 min, the solution is filtered off and the content of Cu (II) ions is determined in the filtrate.

Концентрация ионов меди в растворе после контактирования с сорбентом составила 0,2685 ммоль/л (степень извлечения 82,1%).The concentration of copper ions in the solution after contact with the sorbent was 0.2685 mmol / L (the degree of extraction is 82.1%).

Пример 2.Example 2.

10 г хлопковой целлюлозы погружают в стакан с 200 мл спиртового раствора эпипхлоргидрина (модуль 20) концентрацией 30г/л (содержащего 6 г ЭХГ) и выдерживают при нагревании при температуре 55оС в течение 60 мин, затем отжимают, промывают дистиллированной водой, заливают водным раствором полиэтиленполиамина, с концентрацией 50 г/л при микроволновом облучении мощностью 300 Вт с частотой 2,45 ГГц в течение 10 мин при температуре 80°C и модуле раствор/сорбент 20, промывают дистиллированной водой и высушиванием до постоянного веса.10 g of cotton cellulose is immersed in a beaker with 200 ml of alcoholic epiphlorgidrina solution (module 20) the concentration of 30g / L (containing 6 g of ECH) and kept under heating at a temperature of 55 ° C for 60 minutes, then drained, washed with distilled water and poured water with a solution of polyethylene polyamine, with a concentration of 50 g / l under microwave irradiation with a power of 300 W at a frequency of 2.45 GHz for 10 minutes at a temperature of 80 ° C and a solution / sorbent module 20, washed with distilled water and dried to constant weight.

Обработанный сорбент заливают 1,5 л водного раствора при комнатной температуре (модуль 150), pH 3, содержащего 1,5 ммоль/л ионов никеля. Через 20 мин раствор отфильтровывают и в фильтрате определяют содержание ионов Ni(II). Концентрация ионов никеля в растворе после контактирования с сорбентом составила 0,294 ммоль/л (степень извлечения 80,4%).The treated sorbent is poured into 1.5 l of an aqueous solution at room temperature (module 150), pH 3, containing 1.5 mmol / l of nickel ions. After 20 minutes, 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 0.294 mmol / L (the degree of extraction is 80.4%).

Пример 3.Example 3.

10 г короткого льняного волокна погружают в стакан с 150 мл спиртового раствора эпипхлоргидрина (модуль 15) концентрацией 60г/л (содержащего 9 г ЭХГ) и выдерживают при нагревании при температуре 63оС в течение 45 мин, затем отжимают, промывают дистиллированной водой, заливают водным раствором полигексаметиленгуанидина гидрохлорида с концентрацией 60 г/л при микроволновом облучении мощностью 300 Вт с частотой 2,45 ГГц в течение 15 мин при температуре 70°C и модуле раствор/сорбент 15, промывают дистиллированной водой и высушиванием до постоянного веса.10 g of the short flax fiber is immersed in a beaker with 150 ml of alcoholic epiphlorgidrina solution (module 15) the concentration of 60g / L (containing 9 g ECH) and kept under heating at a temperature of 63 ° C for 45 minutes, then drained, washed with distilled water, is poured with an aqueous solution of polyhexamethylene guanidine hydrochloride with a concentration of 60 g / L under microwave irradiation with a power of 300 W at a frequency of 2.45 GHz for 15 min at a temperature of 70 ° C and a solution / sorbent module 15, washed with distilled water and dried to constant weight.

Обработанный сорбент заливают 2 л водного раствора при комнатной температуре (модуль 200), pH 6, содержащего 1,5 ммоль/л ионов цинка. Через 5 мин раствор отфильтровывают и в фильтрате определяют содержание ионов Zn(II). Концентрация ионов цинка в растворе после контактирования с сорбентом составила 0,297 ммоль/л (степень извлечения 80,2%).The treated sorbent is poured into 2 L of an aqueous solution at room temperature (module 200), pH 6, containing 1.5 mmol / L of zinc ions. After 5 min, 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 0.297 mmol / L (the degree of extraction is 80.2%).

Пример 4.Example 4.

10 г древесной целлюлозы погружают в стакан с 200 мл спиртового раствора эпипхлоргидрина (модуль 20) концентрацией 25г/л (содержащего 9 г ЭХГ) и выдерживают при нагревании при температуре 65оС в течение 30 мин, затем отжимают, промывают дистиллированной водой, заливают водным раствором полиэтиленполиамина с концентрацией 100 г/л при микроволновом облучении мощностью 300 Вт с частотой 2,45 ГГц в течение 18 мин при температуре 50°C и модуле раствор/сорбент 10, промывают дистиллированной водой и высушиванием до постоянного веса. 10 g of wood pulp was immersed in a beaker with 200 ml of alcoholic epiphlorgidrina solution (module 20) concentration 25 g / l (containing 9 g ECH) and kept under heating at a temperature of 65 ° C for 30 minutes, then drained, washed with distilled water and poured water with a solution of polyethylene polyamine with a concentration of 100 g / l under microwave irradiation with a power of 300 W at a frequency of 2.45 GHz for 18 min at a temperature of 50 ° C and a solution / sorbent module 10, washed with distilled water and dried to constant weight.

Обработанный сорбент заливают 1 л водного раствора при комнатной температуре (модуль 100), pH 7, содержащего 1,5 ммоль/л ионов кадмия. Через 10 мин раствор отфильтровывают и в фильтрате определяют содержание ионов Cd(II). Концентрация ионов кадмия в растворе после контактирования с сорбентом составила 0,2925 ммоль/л (степень извлечения ионов Cd(II) 80,5%).The treated sorbent is poured into 1 L of an aqueous solution at room temperature (module 100), pH 7, containing 1.5 mmol / L of cadmium ions. After 10 min, 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 0.2925 mmol / L (the degree of extraction of Cd (II) ions is 80.5%).

Пример 5.Example 5.

10 г измельченных стеблей топинамбура погружают в стакан с 150 мл спиртового раствора эпипхлоргидрина (модуль 15) концентрацией 50г/л (содержащего 9 г ЭХГ) и выдерживают при нагревании при температуре 58оС в течение 55 мин, затем отжимают, промывают дистиллированной водой, заливают водным раствором полигексаметиленгуанидина гидрохлорида с концентрацией 80 г/л при микроволновом облучении мощностью 300 Вт с частотой 2,45 ГГц в течение 30 мин при температуре 30°C и модуле раствор/сорбент 10, промывают дистиллированной водой и высушиванием до постоянного веса.10 g of crushed stalks artichoke immersed in a beaker with 150 ml of alcoholic epiphlorgidrina solution (module 15) the concentration of 50g / L (containing 9 g ECH) and kept under heating at a temperature of 58 ° C for 55 minutes, then drained, washed with distilled water, is poured with an aqueous solution of polyhexamethylene guanidine hydrochloride with a concentration of 80 g / L under microwave irradiation with a power of 300 W at a frequency of 2.45 GHz for 30 min at a temperature of 30 ° C and a solution / sorbent module 10, washed with distilled water and dried to constant weight.

Обработанный сорбент заливают 0,75 л водного раствора при комнатной температуре (модуль 75), pH 6, содержащего 1,5 ммоль/л ионов меди, никеля, цинка и кадмия в соотношении 1:1:1:1. Через 15 мин раствор отфильтровывают и в фильтрате определяют содержание ионов металлов. Концентрация ионов Cu(II), Ni(II), Zn(II) и Cd(II) в растворе после контактирования с сорбентом составила 0,3225; 0,336; 0,3315 и 0,339 ммоль/л соответственно (степень извлечения 78,5; 77,6; 77,9 и 73,4%).The treated sorbent is poured into 0.75 L of an aqueous solution at room temperature (module 75), pH 6, containing 1.5 mmol / L of copper, nickel, zinc and cadmium ions in a ratio of 1: 1: 1: 1. After 15 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 0.3225; 0.336; 0.3315 and 0.339 mmol / L, respectively (recovery rates 78.5; 77.6; 77.9 and 73.4%).

Результаты опытов в сравнении с прототипом представлены в таблице.The results of the experiments in comparison with the prototype are presented in the table.

Из приведенных в таблице данных следует, что предлагаемый способ позволяет достичь заявленного технического результата, а именно: повысить степень извлечения ионов тяжелых металлов на 2-5% и снизить температуру при микроволновом облучении (СВЧ- обработки) сорбентов с 150-200°С до 30-80°С.From the data in the table, it follows that the proposed method allows you to achieve the claimed technical result, namely: increase the degree of extraction of heavy metal ions by 2-5% and reduce the temperature during microwave irradiation (microwave treatment) of sorbents from 150-200 ° C to 30 -80 ° C.

ТаблицаTable

ПРИМЕРЫEXAMPLES Степень
извлечения, %
Power
extraction,%
Температура обработки, °СProcessing temperature, ° С
Cu2+ Cu 2+ Ni2+ Ni 2+ Zn2+ Zn 2+ Cd2+ Cd 2+ 1.1. 82,182.1 -- -- -- 6060 2.2. -- 80,480.4 -- -- 8080 3.3. -- -- 80,280.2 -- 7070 4.4. -- -- -- 80,580.5 5050 5.five. 78,578.5 77,677.6 77,977.9 73,473.4 30thirty ПРОТОТИПPROTOTYPE 77,977.9 -- -- -- 150150 -- 75,975.9 -- -- 200200 -- -- 74,374.3 -- 180180 -- -- -- 73,173.1 170170 75,975.9 74,174.1 73,373.3 71,771.7 160160

Claims (1)

Способ извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов путем контактирования их при комнатной температуре при рН раствора 3-7 в течение 1-20 мин с полимерными сорбентами на основе целлюлозы, модифицированными при микроволновом облучении мощностью 300 Вт с частотой 2,45 ГГц, отличающийся тем, что модифицирование сорбентов осуществляют путем их предварительной обработки в спиртовом растворе эпихлоргидрина с концентрацией 25-75 г/л при температуре 55-65°С в течение 30-60 мин и модуле раствор/сорбент 10-20 с последующим отжимом, промывки дистиллированной водой и обработки в водном растворе диэтилентриамина, или полиэтиленполиамина, или полигексаметиленгуанидина гидрохлорида с концентрацией 50-100 г/л при микроволновом облучении в течение 10-30 мин при температуре 30-80°С и модуле раствор/сорбент 10-20, промывки дистиллированной водой и высушивания до постоянного веса.A method for extracting heavy metal ions from aqueous solutions by contacting them at room temperature at a solution pH of 3-7 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, characterized in that that the modification of sorbents is carried out by their preliminary treatment in an alcoholic solution of epichlorohydrin with a concentration of 25-75 g / l at a temperature of 55-65 ° C for 30-60 minutes and a solution / sorbent module 10-20 followed by pressing, washing with distilled water and processing in an aqueous solution of diethylenetriamine, or polyethylenepolyamine, or polyhexamethyleneguanidine hydrochloride with a concentration of 50-100 g / L under microwave irradiation for 10-30 minutes at a temperature of 30-80 ° C and a solution / sorbent module 10-20, rinsing with distilled water and drying until constant weight.
RU2019140647A 2019-12-10 2019-12-10 Method of heavy metal ions extraction from aqueous solutions RU2728998C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019140647A RU2728998C1 (en) 2019-12-10 2019-12-10 Method of heavy metal ions extraction from aqueous solutions

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019140647A RU2728998C1 (en) 2019-12-10 2019-12-10 Method of heavy metal ions extraction from aqueous solutions

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2728998C1 true RU2728998C1 (en) 2020-08-03

Family

ID=72085939

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019140647A RU2728998C1 (en) 2019-12-10 2019-12-10 Method of heavy metal ions extraction from aqueous solutions

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2728998C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2438995C1 (en) * 2010-06-17 2012-01-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" Method of extracting ions of heavy metals from aqueous solutions
RU2495830C1 (en) * 2012-04-28 2013-10-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" Method of extracting ions of heavy metals from aqueous solutions
CN107159151A (en) * 2017-07-05 2017-09-15 西南科技大学 The preparation method of modified expanded rice husk spheroid sorbing material
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

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2438995C1 (en) * 2010-06-17 2012-01-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" Method of extracting ions of heavy metals from aqueous solutions
RU2495830C1 (en) * 2012-04-28 2013-10-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" Method of extracting ions of heavy metals from aqueous solutions
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
CN107159151A (en) * 2017-07-05 2017-09-15 西南科技大学 The preparation method of modified expanded rice husk spheroid sorbing material

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2640547C1 (en) Method for modifying sorbents based on cellulose for extracting ions of heavy metals from water solutions
Malik et al. Removal of heavy metals from emerging cellulosic low-cost adsorbents: a review
US4282351A (en) Chitosan-glucan complex, method for its production and end uses
Saeed et al. Chitosan as a flocculant for pre-hydrolysis liquor of kraft-based dissolving pulp production process
RU2495830C1 (en) Method of extracting ions of heavy metals from aqueous solutions
Jiang et al. Enzymatic preparation of oxidized viscose fibers-based biosorbent modified with ε-polylysine for dyes removal and microbial inactivation
RU2438995C1 (en) Method of extracting ions of heavy metals from aqueous solutions
JPS61268729A (en) Method for impregnating wood
RU2728998C1 (en) Method of heavy metal ions extraction from aqueous solutions
RU2351548C1 (en) Method for extraction of heavy metal ions from aqueous solutions
CN110642357B (en) A flocculant for capturing microalgae and its preparation method and application
DE2730276A1 (en) POLYSACCHARIDE-CONTAINING ADSORPTION MATERIAL
RU2471721C1 (en) Method of modifying cellulose-based sorbents
RU2608029C1 (en) Method of extracting heavy metal ions from aqueous solutions
RU2712907C1 (en) Method of modifying cellulose-containing sorbents for extraction of heavy metal ions from aqueous solutions
RU2351543C1 (en) Method for extraction of heavy metal ions from aqueous solutions
CN110698566B (en) A flocculant for capturing microalgae and its preparation method and application
RU2791803C1 (en) Method of modifying sorbents based on cellulose
RU2258560C1 (en) Method of recovering heavy metal ions from aqueous solutions
RU2598483C1 (en) Method of extracting ions of heavy metals from aqueous solutions
RU2728150C1 (en) Method for modifying cellulose-based sorbents for extracting heavy metal ions from aqueous solutions
RU2768623C1 (en) Method for modifying sorbents for extracting heavy metal ions from aqueous solutions
KR20020044115A (en) Method for manufacturing mild water-soluble collagen
RU2829771C1 (en) Method of modifying sorbents based on cellulose 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