Сорбція міді й нікелю фосфорильованими сорбентами в статичних умовах
DOI:
https://doi.org/10.20998/2413-4295.2019.05.22Ключові слова:
деревна тирса, фосфорилювання, фосфат амонію, карбамід, мідь, нікель, адсорбціяАнотація
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.
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
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Журнал публікує статті згідно з ліцензією Creative Commons Attribution International CC-BY.