Особенности сорбции ионов тяжелых металлов биополимерами полисахаридной и полиамидной природы

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Представлены результаты исследований сорбционных свойств природных и модифицированных материалов полисахаридной и полиамидной природы и установлены физико-химические закономерности распределения d-металлов в гетерофазной системе “биополимер–водный раствор”. Экспериментальные изотермы сорбции обработаны в рамках моделей Ленгмюра, Фрейндлиха и Дубинина–Радушкевича. Кинетика сорбции наиболее корректно описывается моделью псевдо-второго порядка. Изучено влияние различных факторов, влияющих на эффективность процесс сорбции, таких как температура, скорость перемешивания и т.д. Установлено влияние рН среды на сорбцию ионов тяжелых металлов полисахаридными и полиамидными сорбентами. Выявлены закономерности процесса конкурентной сорбции катионов М2+/Н+ в кислой области рН с участием различных функциональных групп. Определены перспективы использования биосорбентов полисахаридной и полиамидной природы, модифицированных с применением новых методов, включая направленную модификацию свойств поверхности, в соответствии сo взаимосвязью “структура–сорбционная активность материала”.

Об авторах

Т. Е. Никифорова

Ивановский государственный химико-технологический университет

Email: tatianaenik@mail.ru
Россия, 153000, Иваново, Шереметевский просп., 7

В. А. Габрин

Ивановский государственный химико-технологический университет

Email: tatianaenik@mail.ru
Россия, 153000, Иваново, Шереметевский просп., 7

П. Б. Разговоров

Ярославский государственный технический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: tatianaenik@mail.ru
Россия, 150023, Ярославль, Московский просп., 88

Список литературы

  1. Vardhan K.H., Kumar P.S., Panda R.C. // J. Mol. Liq. 2019. V. 290. P. 111197.
  2. Jeevanantham S., Saravanan A., Hemavathy R.V. et al. // Environ. Technol. Innov. 2019. V. 13. P. 246–276.
  3. Duan C., Ma T., Wang J., Zhou Y. // J. Water. Process. Eng. 2020. V. 37. P. 101339.
  4. Naushad M., Lichtfouse E. (Eds.) Green Materials for Wastewater Treatment. Springer International Publishing. Cham. 2020.
  5. Joseph L., Jun B.-M., Flora J.R.V. et al. // Chemosphere 2019. V. 229. P. 142–159.
  6. Nikiforova T.E., Kozlov V.A., Telegin F.Y. // Materials Science & Engineering B – Advanced Functional Solid State Materials 2021. V. 263. P. 114778.
  7. Mishra A., Clark J.H. (Eds.) Green Materials for Sustainable Water Remediation and Treatment. Royal Society of Chemistry. Cambridge. 2013.
  8. Pap S., Kirk C., Bremner B. et al. // Water Res. 2020. V. 173. P. 115573.
  9. Khan T.A., Chaudhry S.A., Ali I. // J. Mol. Liq. 2015. V. 202. P. 165–175.
  10. Разговоров П.Б., Игнатьев А.А., Абрамов М.А., Нагорнов Р.С. // Умные композиты в строительстве. 2020. Т. 1. № 1. С. 10–26.
  11. Al-Asheh S., Aidan A. A Comprehensive Method of Ion Exchange Resins Regeneration and its Optimization for Water Treatment. IntechOpen. 2020. Book: Promising Techniques for Wastewater Treatment and Water Quality Assessment. Eds. Ahmed I., Summers J.K.
  12. Singh N., Gupta S.K. // Int. J. Innov. Res. Sci. Eng. Technol. 2016. V. 5(2). P. 2267–2281.
  13. Manjuladevi M., Anitha R., Manonmani S. // Appl. Water Sci. 2018. V. 8(1). P. 36.
  14. Hur J., Shin J., Yoo J., Seo Y.S. // Sci. World J. 2015. P. 1–11.
  15. De la Villa Mencia R.V., Goiti E., Ocejo M., Gimenez R.G. // Microp. Mesop. Mater. 2020. V. 293. P. 109817.
  16. Amphlett J.T.M, Choi S., Parry S.A. et al. // Chem. Eng. J. 2020. V. 392. P. 123712.
  17. Foster R.I., Amphlett J.T., Kim K.W. et al. // J. Ind. Eng. Chem. 2020. V. 81. P. 144–152.
  18. Hajiyeva S.R., Bahmanova F.N, Alirzaeva E.N. et al. // Uranium, Radiochemistry. 2018. V. 60(2). P. 195–200.
  19. Graillot A., Bouyer D., Monge S. et al. // J. Hazard. Mater. 2013. V. 244–245. P. 507–515.
  20. Page M.J., Soldenhoff K., Ogden M.D. // Hydrometallurgy. 2017. V. 169. P. 275–281.
  21. Vasudevan T., Pandey A.K., Das S., Pujari P.K. // Chem. Eng. J. 2014. V. 236. P. 9–16.
  22. Krishnan S., Zulkapli N.S., Kamyab H. et al. // Environmental Technology & Innovation. 2021. V. 22. P. 101525.
  23. Meretin R.N., Nikiforova T.E. // Chem Chem Tech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2021. V. 64. № 11. P. 147–155.
  24. Kamari A., Yusoff S.N.M., Abdullah F., Putra W.P. // J. Environ. Chem. Eng. 2014. V. 2(4). P. 1912–1919.
  25. Zhang J., Fu H., Ly X. et al. // Biomass Bioenergy. 2011. V. 35 (1). P. 464–472.
  26. Quyen V., Pham T.-H., Kim J. // Chemosphere. 2021. V. 284. P. 131312.
  27. Fu F., Wang Q. // J. Environ. Manage. 2011. V. 92. P. 407–418.
  28. Li A., Lin R., Lin C. et al. // Carbohydr. Polym. 2016. V. 148. P. 272–280.
  29. Nikiforova T.E., Kozlov V.A. // Prot. Met. Phys. Chem. Surf. 2016. V. 52. № 3. 399–424,
  30. Hubbe M.A., Hasan S.H., Ducoste J.J. // Bio Resources. 2011. V. 6. № 2. 161–287.
  31. Nikiforova T.E., Kozlov V.A. // Prot. Met. Phys. Chem. Surf. 2012. V. 48. № 3. P. 310–314.
  32. Kozlov V.A., Nikiforova T.E., Loginova V.A., Koifman O.I. // J. Hazard. Mater. 2015. V. 299. P. 725–732.
  33. Kozlov V.A., Ivanov S.N., Koifman O.I. // J. Phys. Org. Chem. 2017. P. 3715.
  34. Ivanov S.N., Kozlov V.A., Koifman O.I. // J. Solut. Chem. 2021. V. 50. P. 630–651.
  35. Kozlov V.A., Nikiforova T.E. // Fibre Chemistry. 2019. V. 51. № 4. P. 250–253.
  36. Bhatnagar A., Sillanpaa M., Witek-Krowiak A. // Chem. Eng. J. 2015. V. 270. P. 244–271.
  37. Yadav S., Yadav A., Bagotia N. et al. // Water Process Engineering. 2021. V. 42. P. 102148.
  38. Chai W.S., Cheun J.Y., Kumar P.S. et al. // J. Cleaner Production. 2021. V. 296. P.126589.
  39. Nikiforova T.E., Kozlov V.A. // Prot. Met. Phys. Chem. Surf. 2012. V. 48. № 6. P. 620–626.
  40. Nurchi V.M., Crisponi G., Villaescusa I. // Coordination Chemistry Reviews. 2010. V. 254. P. 2181–2192.
  41. Beni A.A., Esmaeili A. // Environmental Technology & Innovation. 2020. V. 17. P. 100503.
  42. Agarwal A., Upadhyay U., Sreedhar I. et al. // J. Water Process Engineering. 2020. V. 38. P. 101602.
  43. Kozlov V.A., Nikiforova T.E., Islyaikin M.K., Koifman O.I. // Can. J. Chem. 2017. V. 95. P. 28–36.
  44. Losev N.V., Nikiforova T.E., Makarova L.I., Lipatova I.M. // Prot. Met. Phys. Chem. Surf. 2017. V. 53. № 5. P. 801–806.
  45. Nikiforova T.E., Kozlov V.A., Karaseva E.N. // Prot. Met. Phys. Chem. Surf. 2021. V. 57. №. 4. P. 680–686.
  46. Fufaeva V.A., Nikiforova T.E. // Prot. Met. Phys. Chem. Surf. 2022. V. 58. №. 2. P. 262–268.
  47. Kumar R., Sharma R.Kr., Singh A.P. // J. Mol. Liquids 2017. V. 232. P. 62–93.
  48. Agarwal A., Upadhyay U., Sreedhar I. et al. // J. Water Proc. Eng. 2020. V. 38. P. 101602.
  49. Ezeonuegbu B.A., Machido D.A., Whong C.M.Z. et al. // Biotechnology Reports. 2021. 30. P. e00614.
  50. Nikiforova T.E., Kozlov V.A. // Prot. Met. Phys. Chem. Surf. 2011. V. 47(1). P. 20–24.
  51. Ahmad R., Hasan I. // Groundw. Sustain. Dev. 2017. V. 5. P. 75–84.
  52. Dotto G.L., Campana-Filho S.P., Pinto L.A.A. (Eds) Frontiers in Biomaterials. V. 3. Chitosan Based Materials and its Applications. 2017. Bentham Science Publishers – Sharjah, UAE.
  53. Naushad M., Lichtfouse E. (Eds.) Green Materials for Wastewater Treatment, Springer International Publishing, Cham. 2020.
  54. Ahmed S., Ikram S. (Eds.) Chitosan Derivatives, Composites and Applications. 2017. Scrivener Publishing Wiley.
  55. Lucia L., Ayoub A. (Eds.) Polysaccharide-based Fibers and Composites. Chemical and Engineering Fundamentals and Industrial Applications. 2018. Springer International Publishing AG.
  56. Bautista-Banos S. Chitosan in the Preservation of Agricultural Commodities. 2016. Elsevier. Boston MA.
  57. Bai R., Zhang Y., Zhao Z. et al. // J. Ind. Eng. Chem. 2018. V. 59. P. 416–424.
  58. Kim S.-K. Chitin, Chitosan, Oligosaccharides and their Derivatives: Biological activities and applications. 2011. CRC Press. Taylor & Francis/Boca Raton.
  59. Vieira R.M., Vilela P.B., Becegato V.A., Paulino A.T. // J. Environ. Chem. Eng. 2018. V. 6. P. 2713–2723.
  60. Nagireddi S., Katiyar V., Uppaluri R. // Int. J. Biol. Macromol. 2017. V. 94. P. 72–84.
  61. Nikiforova T.E., Kozlov V.A., Islyaikin M.K. // Can. J. Chem. 2019. V. 97. P. 621–628.
  62. Jennings J.A., Bumgardner J.D. // Chitosan Based Biomaterials. V. 2. 2017.
  63. Salehi E., Daraei P., Shamsabadi A.A. // Carbohydr. Polym. 2016. V. 152. P. 419–432.
  64. Wang J., Chen C. // Bioresour. Technol. 2014. V. 160. P. 129–141.
  65. Gutha Y., Munagapati V.S. // Int. J. Biol. Macromol. 2016. V. 93. P. 408–417.
  66. Hussain M.S., Musharraf S.G., Bhanger M.I., Malik M.I. // Int. J. Biol. Macromol. 2020. V. 147. P. 643–652.
  67. Yu K., Ho J., McCandlish E. et al. // Colloids Surf. A. 2013. V. 425. P. 31–41.
  68. Guibal E. // Sep. Purif. Technol. 2004. V. 38. P. 43–74.
  69. Kuczajowska-Zadrożna M., Filipkowska U., Joźwiak T. // Environ. Chem. Eng. 2020. V. 8. P. 103878.
  70. Wang J., Zhuang S. // J. Cleaner Production. 2022. V. 355. P. 131825.
  71. Jennings J.A., Bumgardner J.D. (Eds.) Chitosan Based Biomaterials. 2017. V. 1. Fundamentals. Woodhead Publishing Series in Biomaterials. № 122.
  72. Tahira I., Aslam Z., Abbas A. // Int. J. Biol. Macromol. 2019. V. 136. P. 1209–1218.
  73. Saheed I.O., Oh W.D., Suah F.B.M. // J. Hazard. Mater. 2021. V. 408. P. 124889.
  74. Wang J., Zhuang S. // J. Cleaner Production. 2022. V. 355. P. 131825.
  75. Nunes Y.L., de Menezes F.L., de Sousa I.G. // Int. J. Biological Macromolecules 2021. V. 181. P. 1124–1170.
  76. Liang X., Mu M., Fan R. et al. // Carbohydrate Polymers. 2022. V. 290. P. 119452.
  77. Federer C., Kurpiers M., Bernkop-Schnurch A. // Biomacromolecules. 2021. V. 22(1). P. 24–56.
  78. Guo D.-M., An Q.-D., Xiao Z.-Y. et al. // Carbohydrate Polymers. 2018. V. 202. P. 306–314.
  79. Fatima B., Rathi G., Ahmad R., Chaudhry S.A. Composites: Types, Method of Preparation and Application as An Emerging Tool for, Environmental Remediation. 2019.
  80. Nikiforova T.E., Kozlov V.A., Telegin F.Y. // Materials Science & Engineering B – Advanced Functional Solid State Materials. 2021. V. 263. P. 114778.
  81. Dragan E.S., Dinu M.V. // React. Funct. Polym. 2020. V. 146. P. 104372.
  82. Khosa M.A., Ullah A.A. // J. Food Proc. Bev. 2013. V. 1(1). P. 1–8.
  83. Никифорова Т.Е., Козлов В.А., Сионихина А.Н. // Физикохимия поверхности и защита материалов. 2019. Т. 55. № 5. С. 496–506.
  84. Abd J.R. // J. Mater. Sci. 2015. V. 50. P. 5913–5943.
  85. Hanzlikova Z., Braniša J., Hybler P. // Chem. Pap. 2016. V. 70 (9). P. 1299–1308.
  86. Naik R., Wen G., Dharmaprakash M.S. et al. // J. Appl. Polym. Sci. Symp. 2010. V. 115. P. 1642–1650.
  87. Wen G., Naik R., Cookson P.G. et al. // Powder Technol. 2010. V. 197. P. 235–240.
  88. Zhang R., Wang A. // J. Cleaner Production. 2015. V. 87. P. 961.
  89. Hanzlíková Z., Braniša J., Jomová K. et al. // Separation and Purification Technology. 2018. V. 193. P. 345–350.
  90. Yin Z., Chen M., Hu S., Cheng H. // Desalin. Water Treat. 2015. V. 57. P. 17367–17376.
  91. Sekimoto Y., Okiharu T., Nakajima H. et al. // Environ. Sci. Pollut. Res. Int. 2013. V. 20. P. 6531–6538.
  92. Nikiforova T.E., Kozlov V.A., Islyaikin M.K. // J. Environ. Chem. Eng. 2019. V. 7(5). P. 103417.
  93. Шайхиев И.Г. // Вестник технологического университета. 2017. Т. 20. № 21. С. 139.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2.

Скачать (21KB)
Метаданные
3.

Скачать (51KB)
Метаданные
4.

Скачать (46KB)
Метаданные

© Т.Е. Никифорова, В.А. Габрин, П.Б. Разговоров, 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».