ИССЛЕДОВАНИЕ РЕАКЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ ПОВЕРХНОСТИ УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩЕГО СИЛИКАТНОГО СОРБЕНТА РАСТИТЕЛЬНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ
Аннотация
В настоящей работе изучен новый эффективный сорбент, полученный путем термической обработки рисовой лузги. Представлены результаты элементного (EDX) анализа образца сорбента. С целью объяснения и прогнозирования химического поведения сорбента и его реакционной способности в отношении ионов тяжелых металлов, исследован функциональный состав данного сорбента методами потенциометрического титрования и ИК-спектроскопии. Установлено, что полученный сорбент представляет собой гетерофункциональный полиэлектролит, содержащий кислотные центры различных типов. В нем присутствуют сорбционно-активные группы, оставшиеся от исходной лузги, а также принадлежащие углю и кремнезему. На поверхности сорбента обнаружены карбоксильные группы, спиртовые и фенольные гидроксилы, силанольные и другие функциональные группы, которые выступают в роли активных центров сорбции. Эти центры сорбции могут находиться в сорбенте в виде реакционноспособных фрагментов частично разложившихся органических соединений: целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина. Кроме того, в составе исследуемого образца сорбента выявлено значительное количество диоксида кремния, проявляющего химическую активность по отношению к полярным и ионным соединениям. Функциональные группы сорбента, обнаруженные в результате обработки pK-спектра, в целом, соотносятся с результатами ИК-спектроскопии. Определена общая кислотность сорбента. В рамках проделанной работы изучены его сорбционные свойства по отношению к ионам меди (II) и цинка (II). Установлено, что в процессе сорбции ионов металлов данным сорбентом pH водного раствора снижается, что указывает на ионообменный характер сорбции. Обнаружено, что изменение кислотности среды в процессе сорбции зависит от начальной концентрации ионов металлов в растворе.
Литература
Minakova T.S. Adsorbtion processes on the hard solid surface. Tomsk: Izd-vo Tom. gos. univ. 2007. 284 p. (in Russian).
Ikonnikova K.V., Ikonnikova L.F., Minakova T.S., Sarkisov Yu.S. Theory and practice of determining the acid-base properties of the surface of solids by pH-metry. Tomsk: Izd-vo Tomsk. politekh. univ. 2011. 85 p. (in Russian).
Sychyov M.M., Minakova T.S., Slizhov Yu.G., Shilov O.A. Acid-basic characteristics of the surface of solids and control of the properties of materials and composites. SPb.: Khimizdat. 2016. 276 p. (in Russian).
Sivolobova N.O., Grachyova N. V., Zhashueva K. A., Sikorskaya A.V. Adsorptive materials based on the husks of sunflower. El. Nauch. Zhurn. “Inzh. Vestn. Dona". 2017. N 1 (44). P. 5 (in Russian).
Brovarova O.V., Kocheva L.S., Karmanov A.P., Shuktomova I.I., Rachkova N.G. Investigation of physico-chemical properties of sorbents based on vegetable raw materials. Izv. vuzov. Lesnoiy Zhurn. 2004. N 4. P.112-121 (in Russian).
Nazarova Yu.P., Aung Htug Thu, Zaharova A.I. Investigation of the influence of impurities and heat treatment on the flower characteristics of rice husk ash. Usp. Khim. Khim.Tekhnol. 2017. V. 31. N 3. P. 78-80 (in Russian).
Zemnukhova L.A., Budaeva V.V., Fedorischeva G.A., Kaidalova T.A., Kurylenko L.N., Shkorina E.D., Ilyasov S.G. Inorganic components of straw and oat husks. Khim. Rastit. Sr`ya. 2009. N 1. P. 147-152 (in Russian).
Arefyeva O.D., Pirogovskaya P.D., Zemnukhova L.A., Kovejova A.V. Acid-base properties of silicon-containing compounds isolated from horsetails (Equisetum Equisetaceae). Izv. VUZov. Priklad. Khim. Bioteknol. 2020. V. 10. N 1. P. 21-28 (in Russian). DOI: 10.17308/sorpchrom.2019.19/2232.
Meretin R.N. Sorbtion properties of coalmineral sorbent, based on rice husk with reference to hard metal ions. Sorbts. Khromatograf. Protsessy. 2019. V. 19. N 6. P. 703-710 (in Russian). DOI: 10.17308/sorpchrom.2019.19/2232.
Silverstain R., Webster F., Kiml D. Spectrometric identification of organic compounds. New York: John Wiley and sons, Inc. 2005. 557 p.
Pukhov I.G., Smirnova D.N., Ilyin A.P., Smirnov N.N. Investigation of the acidbase properties of the surface of carbon adsorbents by potentiometric titration. ChemChemTech. [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved., Khim. Khim. Technol.]. 2012. V. 55. N 12. P. 117-122 (in Russian).
Kupchik L.A., Denisovich V.A., Salavor O.M., Nichik O.V. Use of mercerized rice husks as sorbents of Cd (II), Pb (II) and Sr (II) ions from solutions. Vestn. Vitebsk. Gos. Tekhnol. Un-ta. Khimich. Tekhnol. Ekologiya. 2017. N 2 (33). P. 95-100 (in Russian).
Nikolaychuk А.А., Kartel N.Т., Kupchik L.A., Denisovich V.А. Synthesis and properties of biosorbents obtained on the basis of cellulose-lignin plant raw materials-waste of the agro-industrial complex. Sorbts. Khromatograf. Protsessy. 2007. V. 7. N 5. P. 835-844 (in Russian).
Ahmaruzzaman M., Gupta V.K. Rice husk and its ash as low-cost adsorbents in water and wastewater treatment. Indust. Eng. Chem. Res. 2011. N 50. P. 13598 – 13613. DOI: 10.1021/ie201477c.
Nikiforova T.E., Kozlov V.A., Islyaikin M.К. Regularities and mechanism of heavy metal cations sorption and (or) proton desorption by chitosan from aqueous solutions. Can. J. Chem. 2019. V. 97. P. 621–628. DOI: 10.1139/cjc-2018-0384.
Nikiforova Т.E., Kozlov V.A., Islyaikin M.K. Sorption of d- metal cations by keratin from aqueous solutions. J. Environ. Chem. Eng. 2019. V. 7. N 5. P. 103417. DOI: 10.1016/j.jece.2019.103417.
Bykov A.A., Zaharov D.E., Natareev S.V. Study of the properties of natural cellulose-based adsorbents. Current problems of modern science and ways to solve them. Coll. of sci. papers. Kinnel. 2016. P. 505-508 (in Rus-sian).
Kablov V.F., Hlobzheba I.N., Sokolova N.A., An-tropova A.S., Deynekin M.A. Effect of pyrolysis on the sorption properties of cellulose-containing raw materials. Izv. Volgograd. Gos. Tekhnich. Univ. 2017. N 11 (206). P. 125-130.
Cherkashina N.I. Adsorption characteristics of rice husk sorbent for iron extraction in single and binary systems. Energ. Ust. Tekhnol. 2020. V. 6. N 1. P. 131-137 (in Russian).
Cherkashina N.I., Erofeev V.A. Extraction of uranium from technological media with a lignin-based sorbent. Energ. Ust. Tekhnol. 2018. V. 4. N 4. P. 121-126 (in Russian).
Natareev S.V., Bykov A.A., Zaharov D.E., Nikiforova T.E. Ion exchange in a continuous fluidized bed appa-ratus. ChemChemTech. [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Technol.]. 2017. V. 60. N 2. P. 85-90 (in Russian). DOI: 10.6060/tcct.2017602.5372.
