Сорбція міді й нікелю фосфорильованими сорбентами в статичних умовах

Автор(и)

  • Oleksandr Khokhotva National Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute”, Україна https://orcid.org/0000-0002-2607-9242
  • Karina Maslyanka National Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute”, Україна

DOI:

https://doi.org/10.20998/2413-4295.2019.05.22

Ключові слова:

деревна тирса, фосфорилювання, фосфат амонію, карбамід, мідь, нікель, адсорбція

Анотація

Використання деревних відходів лісової промисловості як джерела сировини для виробництва дешевих вуглецевих адсорбентів є перспективною стратегією, яка може допомогти вирішити і проблему утилізації відходів. Відомо, що наявність поверхневих функціональних груп посилює здатність вуглецевих сорбентів адсорбувати іони металів з водних розчинів. Модифікація вуглецевих сорбентів сполуками фосфору призводить до появи у них кислотних властивостей і підвищення сорбційних властивостей по відношенню до важких металів. З сосновоъ тирси термохімічною обробкою за 170 °С з попереднім просоченням розчинами активатора карбонізації ортофосфату амонію різних концентрацій в присутності карбаміду і без нього отримано ряд фосфорильованих сорбентів і досліджено їх сорбційні властивості по відношенню до іонів нікелю та міді. За вихідних концентрацій Ni2+ 100 мг/дм3 і Cu2+ 165 мг/дм3, найнижчі залишкові концентрації металів  – кілька мг/дм3  – досягалися при використанні сорбентів, отриманих фосфорилюванням у присутності карбаміду за відносно невеликої тривалості термообробки. Сорбція супроводжувалася зниженням рН з 5,38 до 3,5-4,9 для Ni2+ і з 5,12 до 3,05-3,82 для Cu2+. Під час вилучення Cu2+ модельні розчини подкислювалися помітніше, ніж при сорбції Ni2+, що може певною мірою свідчити про зміну балансу механізмів фіксації металів поверхневими групами сорбентів  – катіонний обмін і комплексоутворення. За зміною концентрації металів і рН була обчислена частка міді і нікелю, яка вилучалася із розчинів за механізмом іонного обміну. Вона була найменшою  – 0,07%  – при сорбції Ni2+ і найбільшою  – 25%  – при сорбції Cu2+, зростала при збільшенні вмісту (NH4)3PO4 в просочувальному розчині і при збільшенні тривалості карбонізації. Очевидно, наслідком тривалої термообробки є більш глибоке окислення лігноцелюлозного матеріалу і руйнування частини активних сорбційних центрів, які фіксують іони важких металів за механізмом хелатоутворення. В сукупності обидва процеси приводили до зростання поверхневої концентрації карбоксильних катіонообменних груп.

Біографія автора

Oleksandr Khokhotva, National Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute”

доцент, доцент кафедри екології та технології рослинних полімерів, інженерно-хімічний факультет

Посилання

Wang, J. L., Chen C. Biosorbents for heavy metals removal and their future a review. Biotechnology Advances, 2009, 27, 195-226, doi:10.1016/j.biotechadv.2008.11.002.

Ioannidou, O., Zabaniotou, A. Agricultural residues as precursors for activated carbon production: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2007, 11, 1966-2005, doi:10.1016/j.rser.2006.03.013.

Crini, G. Recent Developments in Polysaccharide-Based Materials Used as Adsorbents in Wastewater Treatment. Progress in Polymer Science, 2005, 30, 38-70, doi: 10.1016/j.rser.2006.03.013.

Pohontu, C., Popa, M., Desbrieres, J., Verestiuc, L. Acrylates and methylcellulose based hydrogels. Synthesis, swelling properties and applications to inclusion and controlled release of bioactive matters. Cellulose Chemistry and Technology, 2016, 50, 609-620.

Khokhotva, A. Adsorption of heavy metals by a sorbent based on pine bark. Journal of Water Chemistry and Technology, 2010, 32 (6), 336-340.

Božić, D., Gorgievski, M., Stanković, V., Štrbac, N., Šerbula, S., Petrović, N. Adsorption of heavy metal ions by beech sawdust. Kinetics, mechanism and equilibrium of the process. Ecological Engineering, 2013, 58, 202-206, doi:10.1016/j.ecoleng.2013.06.033.

Goel, N., Kumar, V., Misra, N., Varshney, L. Cellulose based cationic adsorbent fabricated via radiation grafting process for treatment of dyes waste water. Carbohydrate Polymers, 2015, 132, 444-451, doi: 10.1016/j.carbpol.2015.06.054.

Udoetok, I., Dimmick, R., Wilson, L., Headley, J. Adsorption properties of cross-linked cellulose-epichlorohydrin polymers in aqueous solution. Carbohydrate Polymers, 2016, 136, 329-340, doi: 10.1016/j.carbpol.2015.09.032.

Hokkanen, S., Bhatnagar, A., Sillanpaa, M. A review on modification methods to cellulose-based adsorbents to improve adsorption capacity. Water research, 2016, 91, 156-173.

Sadeek, S. A.; Negm, N. A.; Hefni, H. H. H.; Wahab, M. M. A. Metal adsorption by agricultural biosorbents: Adsorption isotherm, kinetic and biosorbents chemical structures. International Journal of Biological Macromolecules. 2015, 81, 400-409, doi: 10.1016/j.ijbiomac.2015.08.031.

Stavitskaya, S. S., Tarkovskaya, I. L., Strelko, B. V. Selective sorption and catalysis on active carbons and inorganic ion exchangers. Kyiv. Naukova dumka, 2008, 88-107.

Puziy, A. M. Sposoby poluchenija, struktura i fiziko-himicheskie svojstva fosforilirovannyh uglerodnyh adsorbentov. Teoreticheskaja i jeksperimental'naja himija, 2011, 47 (5), 265-278.

Stavickaja, S. S., Vikarchuk, V. M., Kovtun, M. F., Poddubnaja, O. I., Puzij, A. M. Adsorbcija ionov medi uglerodnymi adsorbentami, modificirovannymi fosfornoj kislotoj pri razlichnyh temperaturah. Himija i tehnologija vody, 2014, 36 (3), 203-210.

Puziy, A. M., Stavitskaya, C. C., Poddubnaya, O. I. Strukturno-sorbtsionnyye svoystva aktivnykh ugley iz kokosovogo orekha, modifitsirovannykh geteroatomov fosfora. Theoretical and experimental. chemistry, 2012, 48 (4), 252-256.

##submission.downloads##

Опубліковано

2019-04-03

Як цитувати

Khokhotva, O., & Maslyanka, K. (2019). Сорбція міді й нікелю фосфорильованими сорбентами в статичних умовах. Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Нові рішення у сучасних технологіях, (5(1330), 169–174. https://doi.org/10.20998/2413-4295.2019.05.22

Номер

Розділ

Хімічні та харчові технології, екологія