Получение адсорбентов из подсолнечной лузги для удаления хрома (VI) из сточных вод

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

В последнее время в качестве сорбционных материалов для очистки воды от загрязняющих веществ часто используют отходы промышленного и сельскохозяйственного производства. Адсорбенты получали из подсолнечной лузги для очистки сточных вод от ионов хрома (VI). Исследования проводили на немодифицированной и модифицированной подсолнечной лузге и модельном растворе сточных вод, содержащем 10 мг/дм3 ионов хрома (VI). Для модификации подсолнечной лузги использовали растворы кислот (Н2SO4, HNO3, HCl, Н3PO4) и щелочей (KOH, NaOH). Максимальную сорбционную емкость выявили у подсолнечной лузги, обработанной серной кислотой, поэтому в дальнейших опытах использовали только этот модифицирующий агент. Модификацию проводили 1−4 М растворами Н2SO4 при температурах 30−75 °С в течение 30−120 мин. Результаты проведенных исследований показали, что кислотная модификация подсолнечной лузги более эффективна, чем ее обработка щелочами. До достижения 3 М концентрации серной кислоты сорбционная емкость модифицированной ей подсолнечной лузги увеличивается, а затем начинает снижаться. Был построен 3-уровневый полный факторный план эксперимента, который позволил определить, что максимальная сорбционная емкость подсолнечной лузги достигается при ее модификации серной кислотой, имеющей концентрацию, равную 2,5 М, и температуру 60 °С. Проведенные исследования показали, что адсорбенты, полученные из подсолнечной лузги, можно использовать для удаления ионов хрома (VI) из сточных вод. Наиболее оптимальной и эффективной является методика модификации, при которой подсолнечную лузгу обрабатывают 2,5 М раствором серной кислоты при температуре 60 °С в течение 30 мин, промывают дистиллированной водой и высушивают при температуре 105 °С до постоянной массы.

Об авторах

А. А. Федотов

Самарский государственный технический университет

Email: fedotov23.f@yandex.ru

Е. Ю. Руденко

Самарский государственный технический университет

Email: e_rudenko@rambler.ru

Список литературы

  1. Yang X., Wan Y., Zheng Y., He F., Yu Z., Huang J., et al. Surface functional groups of carbon-based adsorbents and their roles in the removal of heavy metals from aqueous solutions: a critical review // Chemical Engineering Journal. 2019. Vol. 366. P. 608–621. https://doi.org/10.1016/j.cej.2019.02.119.
  2. Agarwal A., Upadhyay U., Sreedhar I., Singh S. A., Patel C. M. A review on valorization of biomass in heavy metal removal from wastewater // Journal of Water Process Engineering. 2020. Vol. 38. P. 101602. https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2020.101602.
  3. Joseph L., Jun B.-M., Flora J. R. V., Park C. M., Yoon Y. Removal of heavy metals from water sources in the developing world using low-cost materials: a review // Chemosphere. 2019. Vol. 229. P. 142–159. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2019.04.198.
  4. Zou Z., Tang Y., Jiang C., Zhang J. Efficient adsorption of Cr (VI) on sunflower seed hull derived porous carbon // Journal of Environmental Chemical Engineering. 2015. Vol. 3, no. 2. P. 898–905. https://doi.org/10.1016/j.jece.2015.02.025.
  5. Beni A. A., Esmaeili A. Biosorption, an efficient method for removing heavy metals from industrial effluents: a review // Environmental Technology and Innovation. 2020. Vol. 17. P. 100503. https://doi.org/10.1016/j.eti.2019.100503.
  6. Uddin M. K. A review on the adsorption of heavy metals by clay minerals, with special focus on the past decade // Chemical Engineering Journal. 2017. Vol. 308. P. 438–462. https://doi.org/10.1016/j.cej.2016.09.029.
  7. Srisorrachatr S. Modified sunflower seed husks for metal ions removal from wastewater // Chemical Engineering Transactions. 2017. Vol. 57. P. 247–252. https://doi.org/10.3303/CET1757042.
  8. Wan S., Wu J., Zhou S., Wang R., Gao B., He F. Enhanced lead and cadmium removal using biochar-supported hydrated manganese oxide (HMO) nanoparticles: behavior and mechanism // Science of the Total Environment. 2018. Vol. 616617. P. 1298−1306. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.10.188.
  9. Anastopoulos I., Ighalo J. O., Igwegbe C. A., Giannakoudakis D. A., Triantafyllidis K. S., Pashalidis I., et al. Sunflower-biomass derived adsorbents for toxic/heavy metals removal from (waste) water // Journal of Molecular Liquids. 2021. Vol. 342. P. 117540. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2021.117540.
  10. Hubetska T. S., Kobylinska N. G., García J. R. Sunflower biomass power plant by-products: properties and its potential for water purification of organic pollutants // Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. 2021. Vol. 157. P. 105237. https://doi.org/10.1016/j.jaap.2021.105237.
  11. Thinakaran N., Baskaralingam P., Pulikesi M., Panneerselvam P., Sivanesan S. Removal of acid violet 17 from aqueous solutions by adsorption onto activated carbon prepared from sunflower seed hull // Journal of Hazardous Materials. 2008. Vol. 151. P. 316–322. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2007.05.076.
  12. Konyali S. Sunflower production, consumption, foreign trade and agricultural policies in Turkey // Social Sciences Research Journal. 2017. Vol. 6, no. 4. P. 11–19.
  13. Liou T.-H. Development of mesoporous structure and high adsorption capacity of biomass-based activated carbon by phosphoric acid and zinc chloride activation // Chemical Engineering Journal. 2010. Vol. 158, no. 2. P. 129–142. https://doi.org/10.1016/j.cej.2009.12.016.
  14. Liu Y., Li X., Sun Y., Yang R., Lee Y., Ahn J.-H. Macro-microporous carbon with a three-dimensional channel skeleton derived from waste sunflower seed shells for sustainable room-temperature sodium sulfur batteries // Journal of Alloys and Compounds. 2021. Vol. 853. P. 157316. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.157316.
  15. Alvear-Daza J. J., Pasquale G. A., Rengifo-Herrera J. A., Romanelli G. P., Pizzio L. R. Mesoporous activated carbon from sunflower shells modified with sulfonic acid groups as solid acid catalyst for itaconic acid esterification // Catalysis Today. 2021. Vol. 372. P. 51–58. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2020.12.011.
  16. Yuan J. H., Xu R. K. The amelioration effects of low temperature biochar generated from nine crop residues on an acidic ultisol // Soil Use and Management. 2011. Vol. 27, no. 1. P. 110–115. https://doi.org/10.1111/j.1475-2743.2010.00317.x.
  17. Жашуева К. А., Сиволобова Н. О., Грачева Н. В., Сикарская А. В. Очистка воды от ионов тяжелых металлов адсорбентами на основе растительных отходов // Вестник технологического университета. 2017. Т. 20. N 7. С. 142–143.
  18. Abdulhussein S. A., Alwared A. I. Single and binary adsorption of Cu(II) and Ni(II) Ions from aqueous solutions by sunflower seed husk // Association of Arab Universities Journal of Engineering Sciences. 2019. Vol. 26, no. 1. P. 35–43. https://doi.org/10.33261/jaaru.2019.26.1.005.
  19. Saleh M. E., El-Refaey A. A., Mahmoud A. H. Effectiveness of sunflower seed husk biochar for removing copper ions from wastewater: a comparative study // Soil and Water Research. 2016. Vol. 11. P. 53–63. https://doi.org/10.17221/274/2014-SWR.
  20. Ларина О. Г., Овчаров С. Н., Калиниченко А. Ю. Физико-химический анализ формирования пористой структуры и эксплуатационных свойств термомодифицированных сорбентов для очистки сточных вод // Наука. Инновации. Технологии. 2018. N 3. С. 195–208. https://doi.org/10.37495/23084758-2018-3-181-195-208.
  21. Molina-Sabio M., Rodriguez-Reinoso F. Role of chemical activation in the development of carbon porosity // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2004. Vol. 241, no. 1. P. 15−25. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2004.04.007.
  22. Xu G., Yang X., Spinosa L. Development of sludge-based adsorbents: preparation, characterization, utilization and its feasibility assessment // Journal of Environmental Management. 2015. Vol. 151. P. 221−232. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2014.08.001.
  23. Hwang H., Choi W., Kim T., Kim J., Oh K. The preparation of an adsorbent from mixtures of sewage sludge and coal-tar pitch using an alkaline hydroxide activation agent // Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. 2008. Vol. 83. P. 220−226. https://doi.org/10.1016/j.jaap.2008.09.011.
  24. Liu Q.-S., Zheng T., Wang P., Guo L. Preparation and characterization of activated carbon from bamboo by microwave-induced phosphoric acid activation // Industrial Crops and Products. 2010. Vol. 31. P. 233−238. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2009.10.011.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать


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».