RU2608029C1 - Method of extracting heavy metal ions from aqueous solutions - Google Patents

Method of extracting heavy metal ions from aqueous solutions Download PDF

Info

Publication number
RU2608029C1
RU2608029C1 RU2015150185A RU2015150185A RU2608029C1 RU 2608029 C1 RU2608029 C1 RU 2608029C1 RU 2015150185 A RU2015150185 A RU 2015150185A RU 2015150185 A RU2015150185 A RU 2015150185A RU 2608029 C1 RU2608029 C1 RU 2608029C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sorbent
heavy metal
metal ions
sorbents
solution
Prior art date
Application number
RU2015150185A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Татьяна Евгеньевна Никифорова
Владимир Александрович Козлов
Владимир Ефимович Майзлиш
Геннадий Павлович Шапошников
Алексей Олегович Винокуров
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ИГХТУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ИГХТУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ИГХТУ)
Priority to RU2015150185A priority Critical patent/RU2608029C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2608029C1 publication Critical patent/RU2608029C1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/32Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to methods of extracting heavy metal ions by sorption on natural cellulose-containing sorbents, from solutions of different composition, formed as a result of various technological processes, and can be used to improve membrane and sorption technologies, in water treatment, in techniques for recycling heavy metal ions from aqueous solutions and waste water of different nature. Described is a method of extracting heavy metal ions from aqueous solutions, comprising contacting at room temperature for 1–20 minutes with modified polymer sorbents based on cellulose in an aqueous solution/sorbent modulus, equal to 50–200, in which modification of sorbents is carried out by depositing thereon a disodium salt of disulphonic acid of copper or cobalt phthalocyanine with ultrasonic action of operating frequency 22–44 kHz at a temperature of 90–95 °C for 30–60 min in an aqueous solution, containing disodium salt of disulphonic acid of copper or cobalt phthalocyanine 0.1–1.5 % of weight of sorbent and NaCl 3–15 % of weight of sorbent at pH 6-8 and solution/sorbent modulus of 10 followed by pressing and treatment of sorbents in solution of polyvinyl pyrrolidone with concentration of 10–50 g/l at room temperature for 5–15 s, by pressing and drying at temperature 180–200 °C to moisture content of 8–14 %.
EFFECT: technical result is higher degree of extraction of heavy metal ions from aqueous solutions and increased stability of modified sorbent during storage.
1 cl, 1 tbl, 5 ex

Description

Изобретение относится к способам извлечения ионов тяжелых металлов сорбцией на природных целлюлозосодержащих сорбентах, из растворов различного состава, образующихся в результате проведения разнообразных технологических процессов, и может быть использовано для совершенствования мембранных и сорбционных технологий, в водоподготовке, при разработке технологий утилизации ионов тяжелых металлов из водных растворов и сточных вод различной природы.The invention relates to methods for the extraction of heavy metal ions by sorption on natural cellulose-containing sorbents, from solutions of various compositions resulting from a variety of technological processes, and can be used to improve membrane and sorption technologies, in water treatment, in the development of technologies for the disposal of heavy metal ions from water solutions and wastewater of various nature.

Известен способ очистки сточных вод промышленных предприятий от тяжелых металлов, в частности от ионов меди, путем сорбции на древесных опилках, обработанных 4-метил-8-оксо-5-азадекадиен-3,9-OH-2 при массовом соотношении опилки - реагент 1: 0,05÷0,1 [А.с. 1819669 СССР, МКИ5 B01J 20/22, B01J 20/30. Способ получения сорбента для очистки сточных вод меди [Текст] / Тимофеева С.С., Кухарев Б.Ф., Станкевич В.К., Клименко Г.Р.; Иркут. ин-т орган, химии СО АН СССР. - №4911863/05; заявл. 15.02.91.; опубл. 7.06.93, Бюл. №21].A known method of wastewater treatment of industrial enterprises from heavy metals, in particular from copper ions, by sorption on sawdust treated with 4-methyl-8-oxo-5-azadecadiene-3,9-OH-2 with a sawdust-reagent mass ratio of 1 : 0.05 ÷ 0.1 [A.S. 1819669 USSR, MKI 5 B01J 20/22, B01J 20/30. A method of producing a sorbent for wastewater treatment of copper [Text] / Timofeeva S.S., Kukharev B.F., Stankevich V.K., Klimenko G.R .; Irkut Institute of Chemistry, Siberian Branch of the USSR Academy of Sciences. - No. 4911863/05; declared 02/15/91; publ. June 7, 93, Bull. No. 21].

Однако такой способ модифицирования опилок является неэкономичным, так как подразумевает применение дорогостоящего реагента в количестве 5-10% от массы сорбента, а также приводит к загрязнению окружающей среды.However, this method of modifying sawdust is uneconomical, since it implies the use of an expensive reagent in an amount of 5-10% by weight of the sorbent, and also leads to environmental pollution.

Известен способ извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов путем контактирования их с полимерными сорбентами, содержащими целлюлозную компоненту и аминокислотные остатки при модуле раствор/сорбент, равном 50-200. В качестве сорбента используют шроты или жмыхи, предварительно обработанные в водных растворах ферментов при модуле раствор/сорбент 5-50 и концентрации ферментов 1-10% от массы сорбента в течение 1-3 ч при температуре 25-40°C, а контактирование обработанного сорбента осуществляют в течение 5-20 мин при комнатной температуре. В результате применения таких сорбентов степень извлечения ионов Cu(II), Zn(II) и Cd(II) для различных индивидуальных и смешанных образцов шротов и жмыхов составляла от 78,3 до 99,9% [Пат. РФ №2258560, МПК B01J 20/24. Способ извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов / Никифорова Т.Е., Багровская Н.А., Лилин С.А., Козлов В.А. заявитель и патентообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ГОУВПО "ИГХТУ") (RU), Институт химии растворов Российской академии наук (ИХР РАН) (RU). - №2004102130/15; заявл. 26.01.2004; опубл. 20.08.2005, Бюл. №23. - 6 с.].A known method of extracting heavy metal ions from aqueous solutions by contacting them with polymer sorbents containing a cellulosic component and amino acid residues with a solution / sorbent module of 50-200. As a sorbent use meal or cake, pre-treated in aqueous enzyme solutions with a solution / sorbent module of 5-50 and an enzyme concentration of 1-10% by weight of the sorbent for 1-3 hours at a temperature of 25-40 ° C, and contacting the treated sorbent carried out for 5-20 minutes at room temperature. As a result of the use of such sorbents, the degree of extraction of Cu (II), Zn (II) and Cd (II) ions for various individual and mixed samples of meal and meal was from 78.3 to 99.9% [Pat. RF №2258560, IPC B01J 20/24. The method of extraction of heavy metal ions from aqueous solutions / Nikiforova T.E., Bagrovskaya N.A., Lilin S.A., Kozlov V.A. Applicant and patent holder State Educational Institution of Higher Professional Education "Ivanovo State University of Chemical Technology" (RUEIHTU) (RU), Institute of Solution Chemistry of the Russian Academy of Sciences (IHR RAS) (RU). - No. 2004102130/15; declared 01/26/2004; publ. 08/20/2005, Bull. Number 23. - 6 p.].

Однако этот способ предлагает использование для предварительной обработки сорбентов дорогостоящих и дефицитных реагентов - ферментов и ферментных препаратов (100 мг липазы, полученной из Pseudomonada Cepacia, стоят 61,21 евро [Sigma. 2002-2003]); если липаза выпускается отечественной промышленностью, то ферментный препарат B1 mix представляет собой опытный образец, разработанный путем генной инженерии на кафедре энзимологии МГУ.However, this method suggests the use of expensive and scarce reagents — enzymes and enzyme preparations — for pre-treatment of sorbents (100 mg of lipase obtained from Pseudomonada Cepacia costs 61.21 euros [Sigma. 2002-2003]); if lipase is produced by domestic industry, the enzyme preparation B 1 mix is a prototype developed by genetic engineering at the Department of Enzymology of Moscow State University.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату, то есть прототипом, является способ извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов путем контактирования их при комнатной температуре в течение 1-20 мин с полимерными сорбентами на основе целлюлозы, модифицированными при микроволновом облучении мощностью 300 Вт с частотой 2,45 ГГц при модуле раствор/сорбент, равном 50-200. При этом модифицирование сорбентов осуществляют путем их предварительного погружения в водный раствор капролактама или кубового остатка дистилляции капролактама с концентрацией 2-20 г/л при модуле 15-50 с последующим отжимом и микроволновым облучением в течение 1-5 мин при температуре 150-200°С, а контактирование модифицированных сорбентов с водными растворами проводят при рН раствора 3-7 [Пат. РФ №2495830, МПК C02F 1/62, (2006.01), C02F 1/28 (2006.01), B01J 20/24 (2006.01), B01J 20/32 (2006.01). Способ извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов / Никифорова Т.Е., Козлов В.А., Ефимов Н.А.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (RU). - №2012117931/05; заявл. 28.04.2012; опубл. 20.10.2013, Бюл. №29. - 6 с.].The closest in technical essence and the achieved result, that is, the prototype, is a method of extracting heavy metal ions from aqueous solutions by contacting them at room temperature for 1-20 minutes with cellulose-based polymer sorbents modified by microwave irradiation with a power of 300 W with a frequency 2.45 GHz with a solution / sorbent module of 50-200. In this case, the modification of sorbents is carried out by preliminary immersion in an aqueous solution of caprolactam or distillation residue of caprolactam with a concentration of 2-20 g / l at a module of 15-50, followed by extraction and microwave irradiation for 1-5 minutes at a temperature of 150-200 ° C and contacting the modified sorbents with aqueous solutions is carried out at a solution pH of 3-7 [US Pat. RF №2495830, IPC C02F 1/62, (2006.01), C02F 1/28 (2006.01), B01J 20/24 (2006.01), B01J 20/32 (2006.01). The method of extraction of heavy metal ions from aqueous solutions / Nikiforova T.E., Kozlov V.A., Efimov N.A .; Applicant and patent holder Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Professional Education "Ivanovo State University of Chemical Technology" (RU). - No. 2012117931/05; declared 04/28/2012; publ. 10/20/2013, Bull. No. 29. - 6 p.].

Недостатками прототипа являются:The disadvantages of the prototype are:

- недостаточно высокая степень извлечения ионов тяжелых металлов;- insufficiently high degree of extraction of heavy metal ions;

- недостаточно высокая устойчивость модифицированного сорбента при хранении.- insufficiently high stability of the modified sorbent during storage.

Техническим результатом изобретения является:The technical result of the invention is:

- повышение степени извлечения ионов тяжелых металлов;- increase the degree of extraction of heavy metal ions;

- повышение устойчивости модифицированного сорбента при хранении.- improving the stability of the modified sorbent during storage.

Указанный результат достигается тем, что в способе извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов, заключающемся в контактировании их при комнатной температуре в течение 1-20 мин с модифицированными полимерными сорбентами на основе целлюлозы при модуле водный раствор/сорбент, равном 50-200, согласно изобретению модифицирование сорбентов осуществляют нанесением на них динатриевой соли дисульфокислоты фталоцианина меди или кобальта при ультразвуковом воздействии рабочей частотой 22-44 кГц при температуре 90-95°С в течение 30-60 мин в водном растворе, содержащем 0,1-1,5% от массы сорбента динатриевой соли дисульфокислоты фталоцианина меди или кобальта и 3-15% от массы сорбента NaCl при рН 6-8 и модуле раствор/сорбент 10 с последующим отжимом и обработкой сорбентов в растворе поливинилпирролидона концентрацией 10-50 г/л при комнатной температуре в течение 5-15 с, отжимом и высушиванием при температуре 180-200°С до влажности 8-14%.This result is achieved by the fact that in the method of extraction of heavy metal ions from aqueous solutions, which consists in contacting them at room temperature for 1-20 minutes with modified polymer sorbents based on cellulose with an aqueous solution / sorbent module equal to 50-200, according to the invention sorbents are modified by applying disodium salt of copper or cobalt phthalocyanine disulfonic acid upon ultrasonic treatment with an operating frequency of 22-44 kHz at a temperature of 90-95 ° C for 30-60 minutes in aq a solution containing 0.1-1.5% by weight of the sorbent of the disodium salt of copper or cobalt phthalocyanine disulfonic acid and 3-15% by weight of the NaCl sorbent at pH 6-8 and the solution / sorbent 10 module, followed by extraction and processing of the sorbents in the solution polyvinylpyrrolidone with a concentration of 10-50 g / l at room temperature for 5-15 s, spin and drying at a temperature of 180-200 ° C to a moisture content of 8-14%.

Технический результат достигается, так как с использованием предлагаемого модифицированного сорбента возрастает степень извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов и увеличивается устойчивость модифицированного сорбента при хранении.The technical result is achieved, since using the proposed modified sorbent, the degree of extraction of heavy metal ions from aqueous solutions increases and the stability of the modified sorbent during storage increases.

Для осуществления заявляемого способа извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов используют следующие реагенты:To implement the proposed method for the extraction of heavy metal ions from aqueous solutions, the following reagents are used:

- Дисульфокислота фталоцианина кобальта динатриевая соль [ТУ 6-09-5508-80].- Disulfonic acid cobalt phthalocyanine disodium salt [TU 6-09-5508-80].

Однородный порошок синего цвета. Массовая доля динатриевой соли дисульфокислоты фталоцианина кобальта - не менее 35%. Массовая доля нерастворимых в воде веществ - не более 1%.Homogeneous blue powder. The mass fraction of the disodium salt of cobalt phthalocyanine disulfonic acid is not less than 35%. Mass fraction of water-insoluble substances - not more than 1%.

Figure 00000001
Figure 00000001

Массовая доля воды - не более 5%. Остаток после просеивания на сите с сеткой №056 (ГОСТ 3584-73) - не более 2,5%.Mass fraction of water - no more than 5%. The residue after sieving on a sieve with a mesh No. 056 (GOST 3584-73) is not more than 2.5%.

- Дисульфокислота фталоцианина меди динатриевая соль- Disulfonic acid phthalocyanine copper disodium salt

[Кнунянц И.Л., Вонский Е.В., Гусев А.А., Жаворонков Н.М. Химический энциклопедический словарь: Справочник - М.: Советская энциклопедия, 1983. - 788 с.][Knunyants I.L., Vonsky E.V., Gusev A.A., Zhavoronkov N.M. Chemical Encyclopedic Dictionary: Reference Book - M .: Soviet Encyclopedia, 1983. - 788 p.]

Figure 00000002
Figure 00000002

• Поливинилпирролидон - аморфный линейный полимер с молекулярной массой от 103 до 106. Гигроскопичен, растворим в воде, нетоксичен, имеет сродство к органическим полимерам.• Polyvinylpyrrolidone is an amorphous linear polymer with a molecular weight of 103 to 106. Hygroscopic, soluble in water, non-toxic, has an affinity for organic polymers.

Figure 00000003
Figure 00000003

Водные растворы обладают слабокислой реакцией (pH 5) [ТУ 9365002-46270704-2001. Поливинилпирролидон высокомолекулярный «Полидон»]. Полидон представляет собой воднополимерный состав в виде золя или геля высокомолекулярного поливинилпирролидона.Aqueous solutions have a slightly acid reaction (pH 5) [TU 9365002-46270704-2001. Polyvinylpyrrolidone high molecular weight "Polydon"]. Polydon is a water-polymer composition in the form of a sol or gel of high molecular weight polyvinylpyrrolidone.

В качестве сорбентов использовали:As sorbents used:

- короткое льняное волокно, представляющее собой вторичный продукт переработки льняной промышленности следующего состава, %: целлюлоза 75…78, гемицеллюлоза 9,4…11,9, лигнин 3,8, пектиновые вещества 2,9…3,2, воскообразные вещества 2,7, азотсодержащие вещества в расчете на белки 1,9…2,1, минеральные вещества 1,3…2,8 [Кричевский Г.Е., Корчагин М.В., Сенахов А.В. Химическая технология текстильных материалов. М., 1985. 640 с.];- short flax fiber, which is a secondary product of processing the flax industry of the following composition,%: cellulose 75 ... 78, hemicellulose 9.4 ... 11.9, lignin 3.8, pectin substances 2.9 ... 3.2, waxy substances 2, 7, nitrogen-containing substances per protein 1.9 ... 2.1, minerals 1.3 ... 2.8 [Krichevsky G.E., Korchagin M.V., Senakhov A.V. Chemical technology of textile materials. M., 1985. 640 p.];

- древесные опилки - отход деревообрабатывающей промышленности (состав, % от абсолютно сухой древесины: целлюлоза - 31,0-52,5; лигнин - 19,5-30,9; пентозаны - 5,3-28,3; маннан - 1,3-11,3; галактан - 0,7-14,4; уроновые кислоты - 2,9-8,6; вещества, экстрагируемые горячей водой - 1,4-22,6; вещества, экстрагируемые этиловым эфиром - 0,7-4,6; зола - 0,2-1,0) [Никитин В.М., Оболенская А.В. Щеголев В.П. Химия древесины и целлюлозы. М.: Лесная промышленность, 1978. - 368 с.];- sawdust - waste from the woodworking industry (composition,% of absolutely dry wood: cellulose - 31.0-52.5; lignin - 19.5-30.9; pentosans - 5.3-28.3; mannan - 1, 3-11.3; galactan - 0.7-14.4; uronic acids - 2.9-8.6; substances extracted with hot water - 1.4-22.6; substances extracted with ethyl ether - 0.7 -4.6; ash - 0.2-1.0) [Nikitin V.M., Obolenskaya A.V. Schegolev V.P. Chemistry of wood and cellulose. M .: Forest industry, 1978. - 368 p.];

- хлопковая целлюлоза [ГОСТ 595-79 «Целлюлоза хлопковая. Технические условия];- cotton cellulose [GOST 595-79 "Cotton cellulose. Technical conditions];

- древесная целлюлоза [ГОСТ 11208-82. Целлюлоза древесная (хвойная) сульфатная небеленая. Технические условия]; - wood pulp [GOST 11208-82. Wood pulp (coniferous) sulfate unbleached. Technical conditions];

- стебли топинамбура представляют собой отход сельскохозяйственного производства следующего состава (в пересчете на сухое вещество): 55,8% углеводов (целлюлоза, гемицеллюлозы, инулин, пектиновые вещества), 10% белков, 18,1% безазотистых экстрактивных веществ 14,3% минеральных веществ и 1,8% жиров [Рязанова, Т.В. Химический состав вегетативной части топинамбура и ее использование / Т.В. Рязанова, Н.А. Чупрова, Л.А. Дорофеева, А.В. Богданов // Лесной журнал. - 1997. - №4. - С. 71-75]/.- Jerusalem artichoke stalks are agricultural waste of the following composition (in terms of dry matter): 55.8% carbohydrates (cellulose, hemicellulose, inulin, pectin substances), 10% protein, 18.1% nitrogen-free extractive substances 14.3% mineral substances and 1.8% fat [Ryazanova, T.V. The chemical composition of the vegetative part of Jerusalem artichoke and its use / T.V. Ryazanova, N.A. Chuprova, L.A. Dorofeeva, A.V. Bogdanov // Forest Journal. - 1997. - No. 4. - S. 71-75] /.

Стебли топинамбура очищают от внешнего слоя и измельчают.Jerusalem artichoke stalks are cleaned of the outer layer and crushed.

Изобретение осуществляют следующим образом.The invention is as follows.

Пример 1.Example 1

10 г древесных опилок погружают в стакан со 100 мл водного раствора (модуль 10) с pH 6, содержащего 0,15 г динатриевой соли дисульфокислоты фталоцианина меди или кобальта (1,5% от массы сорбента) и 1,5 г NaCl (15% от массы сорбента), нагревают до температуры 92°C и подвергают воздействию ультразвука рабочей частотой 22 кГц в течение 40 мин. Затем сорбент извлекают из стакана, отжимают и помещают в стакан с раствором поливинилпирролидона концентрацией 20 г/л на 7 с при комнатной температуре, отжимают и высушивают при температуре 185°C до влажности 14%.10 g of wood sawdust is immersed in a glass with 100 ml of an aqueous solution (module 10) with pH 6 containing 0.15 g of disodium salt of copper or cobalt phthalocyanine disulfonic acid (1.5% by weight of the sorbent) and 1.5 g of NaCl (15% by weight of the sorbent), heated to a temperature of 92 ° C and subjected to ultrasound with an operating frequency of 22 kHz for 40 minutes Then the sorbent is removed from the glass, squeezed and placed in a glass with a solution of polyvinylpyrrolidone at a concentration of 20 g / l for 7 s at room temperature, squeezed and dried at a temperature of 185 ° C to a moisture content of 14%.

Обработанный сорбент заливают 0,5 л водного раствора при комнатной температуре (модуль 50), pH 5, содержащего 1,5 ммоль/л ионов меди. Через 10 мин раствор отфильтровывают и в фильтрате определяют содержание ионов Cu(II).The treated sorbent is poured into 0.5 l of an aqueous solution at room temperature (module 50), pH 5, containing 1.5 mmol / l of copper ions. After 10 minutes, the solution is filtered off and the content of Cu (II) ions is determined in the filtrate.

Концентрация ионов меди в растворе после контактирования с сорбентом составила 0,268 ммоль/л (степень извлечения 82,1%).The concentration of copper ions in the solution after contacting with the sorbent was 0.268 mmol / L (recovery rate 82.1%).

Пример 2.Example 2

10 г хлопковой целлюлозы погружают в стакан со 100 мл водного раствора (модуль 10) с pH 7, содержащего 0,01 г динатриевой соли дисульфокислоты фталоцианина меди или кобальта (0,1% от массы сорбента) и 0,3 г NaCl (3% от массы сорбента), нагревают до температуры 93°C и подвергают воздействию ультразвука рабочей частотой 44 кГц в течение 50 мин. Затем сорбент извлекают из стакана, отжимают и помещают в стакан с раствором поливинилпирролидона концентрацией 30 г/л на 10 с при комнатной температуре, отжимают и высушивают при температуре 190°C до влажности 8%.10 g of cotton cellulose is immersed in a glass with 100 ml of an aqueous solution (module 10) with a pH of 7 containing 0.01 g of disodium salt of copper or cobalt phthalocyanine disulfonic acid (0.1% by weight of the sorbent) and 0.3 g of NaCl (3% by weight of the sorbent), heated to a temperature of 93 ° C and subjected to ultrasound with an operating frequency of 44 kHz for 50 minutes Then the sorbent is removed from the glass, squeezed and placed in a glass with a solution of polyvinylpyrrolidone at a concentration of 30 g / l for 10 s at room temperature, squeezed and dried at a temperature of 190 ° C to a moisture content of 8%.

Обработанный сорбент заливают 1,5 л водного раствора при комнатной температуре (модуль 150), pH 3, содержащего 1,5 ммоль/л ионов никеля. Через 20 мин раствор отфильтровывают и в фильтрате определяют содержание ионов Ni(II). Концентрация ионов никеля в растворе после контактирования с сорбентом составила 0,279 ммоль/л (степень извлечения 81,4%).The treated sorbent is poured into 1.5 L of an aqueous solution at room temperature (module 150), pH 3, containing 1.5 mmol / L of nickel ions. After 20 minutes, the solution is filtered off and the Ni (II) ion content is determined in the filtrate. The concentration of nickel ions in the solution after contacting with the sorbent was 0.279 mmol / L (recovery rate 81.4%).

Пример 3.Example 3

10 г короткого льняного волокна погружают в стакан со 100 мл водного раствора (модуль 10) с pH 8, содержащего 0,05 г динатриевой соли дисульфокислоты фталоцианина меди или кобальта (0,5% от массы сорбента) и 0,8 г NaCl (8% от массы сорбента), нагревают до температуры 90°C и подвергают воздействию ультразвука рабочей частотой 22 кГц в течение 30 мин. Затем сорбент извлекают из стакана, отжимают и помещают в стакан с раствором поливинилпирролидона концентрацией 10 г/л на 5 с при комнатной температуре, отжимают и высушивают при температуре 200°C до влажности 12%.10 g of short flax fiber is immersed in a glass with 100 ml of an aqueous solution (module 10) with pH 8 containing 0.05 g of disodium salt of copper or cobalt phthalocyanine disulfonic acid (0.5% by weight of the sorbent) and 0.8 g of NaCl (8 % by weight of the sorbent), heated to a temperature of 90 ° C and subjected to ultrasound at an operating frequency of 22 kHz for 30 minutes Then the sorbent is removed from the glass, squeezed and placed in a glass with a solution of polyvinylpyrrolidone at a concentration of 10 g / l for 5 s at room temperature, squeezed and dried at a temperature of 200 ° C to a moisture content of 12%.

Обработанный сорбент заливают 2 л водного раствора при комнатной температуре (модуль 200), pH 6, содержащего 1,5 ммоль/л ионов цинка. Через 5 мин раствор отфильтровывают и в фильтрате определяют содержание ионов Zn(II). Концентрация ионов цинка в растворе после контактирования с сорбентом составила 0,297 ммоль/л (степень извлечения 80,2%).The treated sorbent is poured into 2 L of an aqueous solution at room temperature (module 200), pH 6, containing 1.5 mmol / L of zinc ions. After 5 minutes, the solution is filtered off and the content of Zn (II) ions is determined in the filtrate. The concentration of zinc ions in the solution after contacting with the sorbent was 0.297 mmol / L (extraction rate 80.2%).

Пример 4.Example 4

10 г древесной целлюлозы погружают в стакан со 100 мл водного раствора (модуль 10) с pH 7,5, содержащего 0,01 г динатриевой соли дисульфокислоты фталоцианина меди или кобальта (1,0% от массы сорбента) и 1,2 г NaCl (12% от массы сорбента), нагревают до температуры 94°C и подвергают воздействию ультразвука рабочей частотой 22 кГц в течение 60 мин. Затем сорбент извлекают из стакана, отжимают и помещают в стакан с раствором поливинилпирролидона концентрацией 40 г/л на 15 с при комнатной температуре, отжимают и высушивают при температуре 180°C до влажности 10%.10 g of wood pulp is immersed in a glass with 100 ml of an aqueous solution (module 10) with a pH of 7.5, containing 0.01 g of disodium salt of copper or cobalt phthalocyanine disulfonic acid (1.0% by weight of the sorbent) and 1.2 g of NaCl ( 12% by weight of the sorbent), heated to a temperature of 94 ° C and subjected to ultrasound at an operating frequency of 22 kHz for 60 minutes Then the sorbent is removed from the glass, squeezed and placed in a glass with a solution of polyvinylpyrrolidone at a concentration of 40 g / l for 15 s at room temperature, squeezed and dried at a temperature of 180 ° C to a moisture content of 10%.

Обработанный сорбент заливают 1 л водного раствора при комнатной температуре (модуль 100), pH 7, содержащего 1,5 ммоль/л ионов кадмия. Через 1 мин раствор отфильтровывают и в фильтрате определяют содержание ионов Cd(II). Концентрация ионов кадмия в растворе после контактирования с сорбентом составила 0,291 ммоль/л (степень извлечения ионов Cd(II) 80,6%).The treated sorbent is poured into 1 l of an aqueous solution at room temperature (module 100), pH 7, containing 1.5 mmol / l of cadmium ions. After 1 min, the solution was filtered off and the content of Cd (II) ions was determined in the filtrate. The concentration of cadmium ions in the solution after contacting with the sorbent was 0.291 mmol / L (the degree of extraction of Cd (II) ions was 80.6%).

Пример 5.Example 5

10 г измельченных стеблей топинамбура погружают в стакан со 100 мл водного раствора (модуль 10) с pH 6,5, содержащего 0,08 г динатриевой соли дисульфокислоты фталоцианина меди или кобальта (0,8% от массы сорбента) и 0,7 г NaCl (7% от массы сорбента), нагревают до температуры 95°C и подвергают воздействию ультразвука рабочей частотой 44 кГц в течение 50 мин. Затем сорбент извлекают из стакана, отжимают и помещают в стакан с раствором поливинилпирролидона концентрацией 50 г/л на 12 с при комнатной температуре, отжимают и высушивают при температуре 195°C до влажности 8%.10 g of ground Jerusalem artichoke stems are immersed in a glass with 100 ml of an aqueous solution (module 10) with a pH of 6.5, containing 0.08 g of disodium salt of copper or cobalt phthalocyanine disulfonic acid (0.8% by weight of the sorbent) and 0.7 g of NaCl (7% by weight of the sorbent), heated to a temperature of 95 ° C and subjected to ultrasound at an operating frequency of 44 kHz for 50 minutes Then the sorbent is removed from the glass, squeezed and placed in a glass with a solution of polyvinylpyrrolidone at a concentration of 50 g / l for 12 s at room temperature, squeezed and dried at a temperature of 195 ° C to a moisture content of 8%.

Обработанный сорбент заливают 0,75 л водного раствора при комнатной температуре (модуль 75), pH 6, содержащего 1,5 ммоль/л ионов меди, никеля, цинка и кадмия в соотношении 1:1:1:1. Через 15 мин раствор отфильтровывают и в фильтрате определяют содержание ионов металлов. Концентрация ионов Cu(II), Ni(II), Zn(II) и Cd(II) в растворе после контактирования с сорбентом составила 0,322; 0,331; 0,333 и 0,400 ммоль/л соответственно (степень извлечения 78,5; 77,9; 77,8 и 73,3%).The treated sorbent is poured into 0.75 L of an aqueous solution at room temperature (module 75), pH 6, containing 1.5 mmol / L of copper, nickel, zinc and cadmium ions in a ratio of 1: 1: 1: 1. After 15 minutes, the solution was filtered and the content of metal ions was determined in the filtrate. The concentration of Cu (II), Ni (II), Zn (II) and Cd (II) ions in the solution after contacting with the sorbent was 0.322; 0.331; 0.333 and 0.400 mmol / L, respectively (degree of extraction 78.5; 77.9; 77.8 and 73.3%).

Результаты опытов в сравнении с прототипом представлены в таблице.The results of the experiments in comparison with the prototype are presented in the table.

Figure 00000004
Figure 00000004

Из приведенных в таблице данных следует, что предлагаемый способ позволяет достичь заявленного технического результата, а именно: повысить степень извлечения ионов тяжелых металлов на 5-9% и повысить устойчивость при хранении сорбентов, полученных по заявляемому способу, в 1,5 раза (до 18 месяцев) по сравнению с прототипом.From the data in the table it follows that the proposed method allows to achieve the claimed technical result, namely: to increase the degree of extraction of heavy metal ions by 5-9% and to increase the storage stability of the sorbents obtained by the present method, 1.5 times (up to 18 months) compared with the prototype.

Claims (1)

Способ извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов, заключающийся в контактировании их при комнатной температуре в течение 1-20 мин с модифицированными полимерными сорбентами на основе целлюлозы при модуле водный раствор/сорбент, равном 50-200, отличающийся тем, что модифицирование сорбентов осуществляют нанесением на них динатриевой соли дисульфокислоты фталоцианина меди или кобальта при ультразвуковом воздействии рабочей частотой 22-44 кГц при температуре 90-95°С в течение 30-60 мин в водном растворе, содержащем динатриевую соль дисульфокислоты фталоцианина меди или кобальта 0,1-1,5% от массы сорбента и NaCl 3-15% от массы сорбента при рН 6-8 и модуле раствор/сорбент 10 с последующим отжимом и обработкой сорбентов в растворе поливинилпирролидона концентрацией 10-50 г/л при комнатной температуре в течение 5-15 с, отжимом и высушиванием при температуре 180-200°С до влажности 8-14%.The method of extraction of heavy metal ions from aqueous solutions, which consists in contacting them at room temperature for 1-20 minutes with modified polymer sorbents based on cellulose with an aqueous solution / sorbent module equal to 50-200, characterized in that the modification of the sorbents is carried out by applying to of disodium salt of copper or cobalt phthalocyanine disulfonic acid under ultrasonic treatment with a working frequency of 22-44 kHz at a temperature of 90-95 ° C for 30-60 minutes in an aqueous solution containing di disodium salt phthalocyanine or copper cobalt ultraviolet acids 0.1-1.5% by weight of the sorbent and NaCl 3-15% by weight of the sorbent at pH 6-8 and the solution / sorbent module 10 followed by extraction and treatment of the sorbents in a solution of polyvinylpyrrolidone concentration of 10-50 g / l at room temperature for 5-15 s, extraction and drying at a temperature of 180-200 ° C to a moisture content of 8-14%.
RU2015150185A 2015-11-23 2015-11-23 Method of extracting heavy metal ions from aqueous solutions RU2608029C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015150185A RU2608029C1 (en) 2015-11-23 2015-11-23 Method of extracting heavy metal ions from aqueous solutions

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015150185A RU2608029C1 (en) 2015-11-23 2015-11-23 Method of extracting heavy metal ions from aqueous solutions

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2608029C1 true RU2608029C1 (en) 2017-01-12

Family

ID=58455955

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015150185A RU2608029C1 (en) 2015-11-23 2015-11-23 Method of extracting heavy metal ions from aqueous solutions

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2608029C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2759979C1 (en) * 2021-04-05 2021-11-19 Публичное акционерное общество «Северсталь» (ПАО «Северсталь») Method for removing copper from acid solutions
RU2812077C1 (en) * 2023-10-19 2024-01-22 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет ИТМО" (Университет ИТМО) Method for synthesizing cobalt ion sorbent from aqueous solutions

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2292305C1 (en) * 2005-08-02 2007-01-27 Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (статус государственного учреждения) (Институт химии ДВО РАН) Method of extraction of the ions of the heavy metals from the water solutions
RU2471721C1 (en) * 2011-07-05 2013-01-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" Method of modifying cellulose-based sorbents
RU2495830C1 (en) * 2012-04-28 2013-10-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" Method of extracting ions of heavy metals from aqueous solutions

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2292305C1 (en) * 2005-08-02 2007-01-27 Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (статус государственного учреждения) (Институт химии ДВО РАН) Method of extraction of the ions of the heavy metals from the water solutions
RU2471721C1 (en) * 2011-07-05 2013-01-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" Method of modifying cellulose-based sorbents
RU2495830C1 (en) * 2012-04-28 2013-10-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" Method of extracting ions of heavy metals from aqueous solutions

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
СОРБЦИЯ ИОНОВ МЕДИ МОДИФИЦИРОВАННЫМ БЕЛКОВО-ЦЕЛЛЮЛОЗНЫМ КОМПЛЕКСОМ БАРДЫ, - Т.Е.НИКИФОРОВА и др., Химия растительного сырья. 2008. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2759979C1 (en) * 2021-04-05 2021-11-19 Публичное акционерное общество «Северсталь» (ПАО «Северсталь») Method for removing copper from acid solutions
RU2812077C1 (en) * 2023-10-19 2024-01-22 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет ИТМО" (Университет ИТМО) Method for synthesizing cobalt ion sorbent from aqueous solutions

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2640547C1 (en) Method for modifying sorbents based on cellulose for extracting ions of heavy metals from water solutions
Baik et al. Biosorption of heavy metals using whole mold mycelia and parts thereof
CN101934223B (en) Preparation method for composite crosslinked adsorbent for waste water treatment
RU2702568C1 (en) Method for modifying cellulose-based sorbents for extracting heavy metal ions from aqueous solutions
Milojković et al. Performance of aquatic weed-Waste Myriophyllum spicatum immobilized in alginate beads for the removal of Pb (II)
RU2495830C1 (en) Method of extracting ions of heavy metals from aqueous solutions
CN105536714A (en) Heavy metal cellulose adsorbent and preparation method thereof
RU2608029C1 (en) Method of extracting heavy metal ions from aqueous solutions
RU2438995C1 (en) Method of extracting ions of heavy metals from aqueous solutions
Tejada-Tovar et al. Effect of the adsorbent dose in Pb (II) removal by using sugar cane bagasse: Kinetics and isotherms
RU2657506C1 (en) Method of extracting heavy metal ions from aqueous solutions
CN103599754A (en) Biomass adsorbent for treating lead-containing wastewater and preparation and application methods thereof
RU2598483C1 (en) Method of extracting ions of heavy metals from aqueous solutions
RU2712907C1 (en) Method of modifying cellulose-containing sorbents for extraction of heavy metal ions from aqueous solutions
RU2351548C1 (en) Method for extraction of heavy metal ions from aqueous solutions
RU2389498C1 (en) Enterosorbent
RU2311954C2 (en) Enterosorbent and a method for preparation thereof
RU2471721C1 (en) Method of modifying cellulose-based sorbents
RU2728998C1 (en) Method of heavy metal ions extraction from aqueous solutions
RU2791803C1 (en) Method of modifying sorbents based on cellulose
RU2633913C1 (en) Method of extracting ions of heavy metals from aqueous solutions
RU2768623C1 (en) Method for modifying sorbents for extracting heavy metal ions from aqueous solutions
Qadeer et al. Wastewater Treatment and Dyes Removal Using Electrocoagulation aided by Natural Biosorbents—A Review
RU2351543C1 (en) Method for extraction of heavy metal ions from aqueous solutions
RU2728150C1 (en) Method for modifying cellulose-based sorbents for extracting heavy metal ions from aqueous solutions

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20181124