Русский Русский

Шайхиев И.Г.

Доктор технических наук, заведующий кафедрой, Казанский национальный исследовательский технологический университет

Кинетика и механизм адсорбции красителя метиленового голубого измельченной биомассой подсолнечника

https://doi.org/10.58224/2619-0575-2024-7-3-78-92
, , ,
 78 – 92 стр.
Аннотация
Исследование кинетики и механизм адсорбции красителя целлюлозным сырьем. Методы. В качестве сорбента использовались отход растениеводства – измельченные стебли подсолнечника исходные и модифицированные 10% щелочью NaOH размером частиц с 1 до 2 мм. В качестве адсорбата предварительными испытаниями выбран краситель метиленовый голубой. Для определения максимальной сорбционной емкости строили изотермы адсорбции. Построены кинетические модели сорбции псевдопервого и псевдовторого порядка. С целью определения механизма процесса определяли термодина-мические константы: энергию сорбции (Е), энергию Гиббса (ΔG) и коэффициент Био (Bi).
Результаты. Максимальная сорбционная способность измельчённой биомассы стеблей подсолнечника по отношению к красителю составляет 0,52 ммоль/г для модифицированного щёлочью материала, что на 48% выше исходного сорбента (0,35 ммоль/г). Таким образом, материал СП(NaOH) показал улучшенные сорбционные свойства, и он был выбран для дальнейших кинетических исследований. Энергия сорбции рав-на 5,82 кДж/моль, что может свидетельствовать о физической адсорбции. Энергия Гиббса равна -6,3742 кДж/моль, меньше нуля, что свидетельствует о самопроизвольности данного процесса. Адсорбционное равновесие для красителя МГ наступает через 120 минут, кинетическая кривая имеет плавный характер. Коэффициент Био равен 1,812, следовательно, процесс адсорбции лимитируется смешанной диффузией.
Выводы. Анализ полученных данных позволил определить коэффициент Био, отражающий протекание адсорбции МГ по смешанно – диффузионному механизму во всём временном диапазоне адсорбции. Это указывает на сложный характер процесса адсорбции МГ и подтверждает важность учёта различных факторов, влияющих на этот процесс, при разработке методов очистки водных сред от органических загрязнителей.
PDF

РЕМЕДИАЦИЯ ПОЧВ, ЗАГРЯЗНЕННЫХ ИОНАМИ Cd2+, ЗООКОМПОСТОМ ПОСЛЕ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ ЛИЧИНОК МУХИ HERMETIA ILLUCENS

, , , ,
 34-45 стр.
Аннотация
Одним из наиболее токсичных веществ, попадающих в почву вследствие антропогенного воздействия, является кадмий (Cd). При выращивании сельскохозяйственных растений на почвах, загрязнённых кадмием, возможно поступление кадмия по пищевым цепочкам в организм человека, что может вызвать многочисленные нарушения в работе различных систем организма. С целью снижения неблагоприятного воздействия тяжелых металлов на объекты окружающей среды, необходима ремедиация почв. Одним из видов ремедиации является снижение подвижности загрязняющих веществ и уменьшение их активности. В данной работе исследована возможность снижения подвижности ионов Cd2+ с помощью добавления к загрязненным почвам зоокомпоста после культивирования личинок мухи «Черная львинка» (Hermetia illucens). Установлено, что в почвах с добавкой зоокомпоста значительно снижается содержание ионов Cd2+ в подвижной форме по сравнению с контроле (до 73,3% при содержании зоокомпоста 2,5%). Определялась сорбционная емкость зоокомпоста по отношению к ионам Cd2+, которая составляет 0,12 ммоль/г. Полученная изотерма сорбции обработана в рамках мономолекулярных моделей сорбции Ленгмюра, Фрейндлиха, Дубинина-Радушкевича. Рассчитаны величины энергии сорбции и энергии Гиббса, значения которых указывают на протекании самопроизвольной физической адсорбции с элементами хе-мосорбции.
PDF

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РАСТИТЕЛЬНОГО СОРБЕНТА ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ КРАСИТЕЛЯ КОНГО КРАСНЫЙ ИЗ МОДЕЛЬНЫХ РАСТВОРОВ

, , , ,
 44-55 стр.
Аннотация
Результаты исследования по сорбционной очистке модельных водных сред, содержащих краситель Конго красный, с использованием в качестве сорбционного материала отхода растениеводства показали, что максимальная сорбционная емкость биомассы составляет 0,37 ммоль/ . Представлены данные электронной микроскопии и результаты исследований физико-химических и сорбционных свойств нового растительного сорбционного материала, полученного из стеблей подсолнечника (Heliánthus ánnuus). Обработка данных, показала, что полученная изотерма адсорбции красителя Конго красный относится к изотермам пятого типа по классификации Брунауэра, Деминга, Деминга и Теллера (БДДТ) или S-типу, со-гласно классификации Гильса. При этом процесс адсорбции наиболее точно описывается моделью Фрейндлиха, процесс протекает на гетерогенной поверхности сорбционного материала.
PDF

СОРБЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ЛИСТОВОГО ОПАДА ПЛАТАНА ПО ОТНОШЕНИЮ К КРАСИТЕЛЮ МЕТИЛЕНОВОМУ ГОЛУБОМУ

, , ,
 5-13 стр.
Аннотация
К одним широко распространённым и опасным загрязненным веществам, которые поступают в водные объекты со сточными водами, относятся красители. Для удаления красителей из водных сред применяют реагентное осаждение, ионный обмен, коагуляцию, флотацию и другие способы. Сорбционная очистка при этом является одной из наиболее эффективной. Авторами для извлечения из водных сред красителя «Метиленовый голубой» предложено использовать биомассу листьев платана. В работе исследован процесс адсорбции метиленового голубого биомассой листьев, установлена сорбционная емкость материала. Показано, что лучше всего процесс адсорбции описывается моделью Фрейндлиха с ко-эффициентом корреляции R2 = 0,9537.
PDF

СЕРНОКИСЛОТОМОДИФИЦИРОВАННЫЕ ОПИЛКИ АКАЦИИ УШКОВИДНОЙ (ACACIA AURICULIFORMIS) ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ИОНОВ МЕДИ (II)

, , ,
 12-23 стр.
Аннотация
Получены модифицированные сорбционные материалы на основе опилок акации ушковидной (Acacia Auriculiformis) путем обработки их поверхности низкоконцентрированными растворами серной кислоты с концентрациями 1%, 2% и 3%. По данным ИК-спектров, дифрактограмм, микрофотографий и гистограмм распределения шероховатости поверхности нативных и сернокислотомодифицированных опилок акации установлено, что обработка поверхности опилок растворами кислот приводит к изме-нению структуры сорбционного материала, а именно: вымыванию низкомолекулярных компонентов с со-става древесины акации. Изучены закономерности процессов адсорбции ионов Cu2+ нативными и серно-кислотномодифицированными опилками акации в статических условиях. По полученным значениям начальных и равновесных концентраций ионов меди (II) в растворах рассчитаны сорбционные ёмкости материалов и построены изотермы адсорбции ионов Cu2+ нативными и модифицированными опилками акации. Обработка опилок акации растворами серной кислоты приводит к увеличению сорбционной ёмко-сти по ионам меди, при этом наибольшая сорбционная ёмкость наблюдается в случае опилок акации, об-работанных 3% раствором серной кислоты. Обработкой полученных изотерм сорбции в рамках мономо-лекулярных моделей Ленгмюра, Фрейндлиха, Дубинина-Радушкевича, Темкина, определены уравнения ре-грессии и коэффициенты аппроксимации. Выявлено, что процессы адсорбции ионов Cu2+ нативными и мо-дифицированными опилками акации 3% раствором серной кислоты лучше всего описываются моделью Ленгмюра, а процессы адсорбции ионов меди опилками акации, модифицированными 1% и 2% растворами серной кислоты – моделью Фрейндлиха. Рассчитаны термодинамические константы процессов адсорб-ции, по значениям которых определено, что все исследуемые процессы относятся к процессам физической адсорбции. Обработкой кинетических зависимостей процессов в рамках диффузионной модели адсорбции рассчитаны коэффициенты Био для процессов сорбции ионов Cu2+ нативными и модифицированными опилками акации, по значениям которых определены лимитирующие стадии процессов (смешанная диффузия).
PDF

СРАВНЕНИЕ СОРБЦИОННЫХ СВОЙСТВ НАТИВНОЙ И ТЕРМООБРАБОТАННОЙ КОЖУРЫ АРАХИСА ПО ОТНОШЕНИЮ К ИОНАМ НИКЕЛЯ

, , ,
 4-9 стр.
Аннотация
В работе изложены результаты исследования возможности повышения сорбционной емкости кожуры арахиса после термообработки при температуре 300оС в течение 30 мин. Мировое производство арахиса составляет около 40 млн т на 2017-2018 г. Остающаяся после переработки арахиса кожура не используется и является невостребованным отходом. Для исследований был взят арахис, произрастающий в долине Алеппо (Сирия). Установлено, что после термообработки поверхность кожуры арахиса становится более рельефной, что улучшает ее сорбционные свойства. В ходе термообработки происходит обугливание растительных волокон, входящих в состав кожуры, в результате чего поверхность материала покрывается слоем сажи и приобретает черный цвет. Наибольшую интенсивность черная окраска имеет при термообработке именно при 300 оС. При более низких температурах обжига обугливание волокон происходит в недостаточной степени, а при более высоких, вероятно, происходит сгорание углеродного слоя с образованием СО2.
PDF

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОЧИСТКИ МАСЛОСОДЕРЖАЩЕЙ ЭМУЛЬСИИ С ПОМОЩЬЮ МЕТОДА ПЛАНИРОВАНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА

, , ,
 19-30 стр.
Аннотация
Рассмотрен процесс очистки маслосодержащей эмульсии листовым каштановым опадом (ЛКО). Установлены факторы, влияющие на процесс очистки с приложением полного факторного эксперимента. Математическая модель, полученная при выполнении полного факторного эксперимента, имеет вид линейного уравнения. Итоги расчета сопоставимы с результатами эксперимента. Полученные данные позволяют вести процесс водоочистки при оптимальных значениях технологических параметров.
PDF

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОТХОДОВ ПЕРЕРАБОТКИ АРАХИСА В КАЧЕСТВЕ СОРБЦИОННОГО МАТЕРИАЛА

, , , ,
 40-49 стр.
Аннотация
В работе изложены результаты исследования возможности использования отходов переработки арахиса в качестве сорбционного материала. Приведены литературные сведения об использовании многочисленных материалов в качестве сорбентов. Исследованы физико-химические и структурно-морфологически особенности скорлупы арахиса. В качестве объекта исследования был выбран краситель метиленовый голубой как широко известное и используемое вещество, а сорбционная емкость по метиленовому голубому является важной характеристикой промышленных сорбентов. Рассчитана адсорбционная емкость исследуемого материала, и построена изотерма адсорбции. Сорбционная емкость исходной скорлупы арахиса по метиленовому голубому составила 0,22 ммоль/г.
PDF