RU2637436C1 - Sorbent based on kelp fiber - Google Patents
Sorbent based on kelp fiber Download PDFInfo
- Publication number
- RU2637436C1 RU2637436C1 RU2016130142A RU2016130142A RU2637436C1 RU 2637436 C1 RU2637436 C1 RU 2637436C1 RU 2016130142 A RU2016130142 A RU 2016130142A RU 2016130142 A RU2016130142 A RU 2016130142A RU 2637436 C1 RU2637436 C1 RU 2637436C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sorbent
- water
- fiber
- algal
- sorption
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K36/00—Medicinal preparations of undetermined constitution containing material from algae, lichens, fungi or plants, or derivatives thereof, e.g. traditional herbal medicines
- A61K36/02—Algae
- A61K36/03—Phaeophycota or phaeophyta (brown algae), e.g. Fucus
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K2121/00—Preparations for use in therapy
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D11/00—Solvent extraction
- B01D11/02—Solvent extraction of solids
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Natural Medicines & Medicinal Plants (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Alternative & Traditional Medicine (AREA)
- Botany (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Mycology (AREA)
- Pharmacology & Pharmacy (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к химико-фармацевтической промышленности, а именно к сорбенту на основе клетчатки бурых водорослей. Сорбент может быть использован в качестве средства, обладающего адсорбционной активностью по отношению к среднемолекулярным токсинам и ионам тяжелых металлов.The invention relates to the pharmaceutical industry, in particular to a sorbent based on brown algae fiber. The sorbent can be used as a means with adsorption activity with respect to medium molecular toxins and heavy metal ions.
Бурые водоросли используются во всем мире как сырье для производства биологически активных веществ, таких как маннит, жирные кислоты, хлорофилл, соли альгиновой кислоты. В процессе получения альгинатов на одной из технологических стадий из водорослевого сырья образуется водорослевая клетчатка (ВК), представляющая собой сложную полимерную структуру на основе целлюлозной матрицы. Brown algae are used worldwide as a raw material for the production of biologically active substances such as mannitol, fatty acids, chlorophyll, and salts of alginic acid. In the process of obtaining alginates at one of the technological stages, algal fiber (VK) is formed from algal raw materials, which is a complex polymer structure based on a cellulose matrix.
Основным компонентом водорослевой клетчатки является целлюлоза, содержащая остаточные количества компонентов: нерастворимые белки, соли, альгиновые кислоты, нерастворимые формы ламинирана и фукоидана, низкомолекулярные продукты деструкции водорослевых компонентов, а также микроколичества хлорофилла и каротиноидов, обуславливающие окраску препарата. The main component of algal fiber is cellulose, which contains residual amounts of components: insoluble proteins, salts, alginic acids, insoluble forms of laminiran and fucoidan, low molecular weight degradation products of algal components, as well as trace amounts of chlorophyll and carotenoids, which determine the color of the drug.
Водорослевая целлюлоза несколько отличается от целлюлозы высших растений, поэтому она получила названия «эуцеллюлоза» или «альгулеза» [Подкорытова А.В., Кладникова И.А. Качество, безопасность и методы анализа продуктов из гидробионтов. Вып. 3. Руководство по современным методам исследований морских водорослей, трав и продуктов их переработки. – М.: Изд-во ВНИРО. – 2009. – 108 с., Пан Л.С., Бахирева О.И., Балабенко Е.А., Аншкенис А.И., Вольхин В.В. Синтез биосорбентов на основе морских водорослей для извлечения цезия из водных сред // Вестник Пермского Национального Исследовательского Политехнического университета. Химическая технология и биотехнология. – 2010. - №11 . С. 143-149] и характеризуется преобладанием кристаллической фракции Iα [Алешина Л.А. Современные представления о строении целлюлоз (обзор) / Л.А. Алешина, С.В. Глазкова, Л.А. Луговская, М.В. Подойникова, А.Д. Фофанов, Е.В. Силина. // Химия растительного сырья. – 2001. - №1. – С. 5-36]. Обычное содержание ее в бурых водорослях не превышает 2-5% масс. Algal cellulose is somewhat different from cellulose of higher plants, therefore it is called “eucellulose” or “algulosis” [Podkorytova A.V., Kladnikova I.A. Quality, safety and analysis methods of products from aquatic organisms. Vol. 3. A guide to modern research methods for algae, herbs and their processed products. - M.: Publishing House VNIRO. - 2009. - 108 p., Pan L.S., Bakhireva O.I., Balabenko E.A., Anshkenis A.I., Volkhin V.V. The synthesis of biosorbents based on seaweed for the extraction of cesium from aqueous media // Bulletin of the Perm National Research Polytechnic University. Chemical technology and biotechnology. - 2010. - No. 11. P. 143-149] and is characterized by the predominance of the crystalline fraction Iα [Aleshina L.A. Modern views on the structure of cellulose (review) / L.A. Aleshina, S.V. Glazkova, L.A. Lugovskaya, M.V. Podoynikova, A.D. Fofanov, E.V. Silina. // Chemistry of plant materials. - 2001. - No. 1. - S. 5-36]. Its usual content in brown algae does not exceed 2-5% of the mass.
Установлено, что водорослевая клетчатка имеет сложную структуру на основе целлюлозной матрицы, представляя собой природный полисахарид [Плечова, 2002]. Также за счет присутствия остаточных количеств альгиновой кислоты, лигниноподобных веществ ВК обладает полифункциональными свойствами. Ионообменный механизм сорбции осуществляется за счет наличия карбоксильных групп, а также сульфатных, карбонильных, гидроксильных. Влияние оказывают и процессы комплексообразования с участием вышеперечисленных групп. Благодаря их наличию клетчатка способна к катионному обмену и к сорбции тяжелых металлов биомассой водорослей.It has been established that algal fiber has a complex structure based on a cellulose matrix, representing a natural polysaccharide [Plechova, 2002]. Also, due to the presence of residual amounts of alginic acid, lignin-like substances, VK has multifunctional properties. The ion-exchange mechanism of sorption is carried out due to the presence of carboxyl groups, as well as sulfate, carbonyl, and hydroxyl groups. Complex formation processes involving the above groups also have an effect. Due to their presence, fiber is capable of cation exchange and sorption of heavy metals by algae biomass.
В настоящее время известны сорбенты, обладающие аналогичным действием: углеродные сорбенты на основе активированного угля (Патент Ru № 2180231, МПК А61К 35/78, А61К 33/44, 2002 г.), сорбенты на основе лигнина, например полифепан (Патент Ru № 2440125, МПК А61К 36/00, А61К 31/715, А61Р 33/00 2010 г.) и прочие. К недостаткам таких сорбентов можно отнести тот факт, что требуется дополнительная обработка сырья с использованием едких реактивов и повышенных температур.Currently known sorbents with a similar effect: carbon sorbents based on activated carbon (Patent Ru No. 2180231, IPC A61K 35/78, A61K 33/44, 2002), sorbents based on lignin, for example polyphepan (Patent Ru No. 2440125 , IPC A61K 36/00, A61K 31/715, A61P 33/00 2010) and others. The disadvantages of such sorbents include the fact that additional processing of raw materials using caustic reagents and elevated temperatures is required.
Ионообменные сорбенты из древесины могут быть получены обработкой серной кислотой [Крайнова Е.А., Родионов А.И., Ким А.В. Получение углеродного сульфокатионита методом сернокислотного обугливания из целлюлозосодержащих отходов // Экология и промышленность России. – 2008. – № 3. – С. 21-23]. В данном процессе происходит сульфирование сырья, что придает матрице дополнительную катионообменную способность. Недостатком является разложение и обугливание биомассы под действием кислоты.Ion-exchanged sorbents from wood can be obtained by treatment with sulfuric acid [Kraynova EA, Rodionov AI, Kim A.V. Obtaining carbon sulfocationite by sulfuric acid charring from cellulose-containing waste // Ecology and Industry of Russia. - 2008. - No. 3. - S. 21-23]. In this process, sulfonation of the feed occurs, which gives the matrix additional cation exchange capacity. The disadvantage is the decomposition and carbonization of biomass under the action of acid.
Известен сорбент на основе высушенных растений сфагнум (Патент Ru № 2183501, МПК В01J 20/24 1996 г.). Сорбент преимущественно применим для очистки вод от разливов нефти и гидрофобных соединений. Его недостатком является отсутствие информации о его применимости по отношению к ионам тяжелых металлов.A sorbent based on dried sphagnum plants is known (Patent Ru No. 2183501, IPC B01J 20/24 of 1996). Sorbent is mainly applicable for water purification from oil spills and hydrophobic compounds. Its disadvantage is the lack of information on its applicability to heavy metal ions.
Известен волокнистый сорбент на основе целлюлозосодержащих продуктов, модифицированный соединениями типа полидиенов (Патент Ru 2152250, МПК B01J 20/00, B01J 20/22, B01J 20/26, 1999 г.). Сорбент преимущественно применим для очистки почвы и воды от разливов нефтепродуктов. Недостатком сорбента является необходимость дополнительной обработки целлюлозосодержащих продуктов соединениями типа полидиенов, а также отсутствием информации о способности сорбировать молекулярные токсиканты и тяжелые металлы.Known fibrous sorbent based on cellulose-containing products, modified by compounds of the type of polydienes (Patent Ru 2152250, IPC B01J 20/00, B01J 20/22, B01J 20/26, 1999). The sorbent is mainly applicable for cleaning soil and water from oil spills. The disadvantage of the sorbent is the need for additional processing of cellulose-containing products with compounds such as polydienes, as well as the lack of information on the ability to absorb molecular toxicants and heavy metals.
Некоторые авторы в качестве сорбента ионов металлов предлагают использовать непосредственно водоросли, прошедшие очистку дистиллированной водой для удаления солей, песка [Romera E., Gonzalez F., Ballester A., Blazquez M.L., Munoz J.A. Comparative study of biosorption of heavy metals using different types of algae // Bioresource Technology. – 2007. – Vol.98. – P.3344-3353, Montazer-Rahmati M.M., Rabbani P., Abdolali A., Keshtkar A.R. Kinetics and equilibrium studies on biosorption of cadmium, lead, and nickel ions from aqueous solutions by intact and chemically modified brown algae // Journal of Hazardous Materials. – 2001. – Vol.185. – P.401-407] или после экстракции органическими растворителями (гексан) [Клочкова Н.Г., Березовская В.А. Водоросли камчатского шельфа. Распространение, биология, химический состав. – Владивосток; Петропавловск-Камчатский: Дальнаука. – 1997. – 155 с.]. Недостатком данных сорбентов является присутствие в водорослях больших количеств водорастворимых компонентов, что затрудняет отделение сорбента от сорбата.Some authors propose using algae directly purified by distilled water to remove salts and sand as a sorbent of metal ions [Romera E., Gonzalez F., Ballester A., Blazquez M.L., Munoz J.A. Comparative study of biosorption of heavy metals using different types of algae // Bioresource Technology. - 2007. - Vol. 98. - P.3344-3353, Montazer-Rahmati M.M., Rabbani P., Abdolali A., Keshtkar A.R. Kinetics and equilibrium studies on biosorption of cadmium, lead, and nickel ions from aqueous solutions by intact and chemically modified brown algae // Journal of Hazardous Materials. - 2001 .-- Vol.185. - P.401-407] or after extraction with organic solvents (hexane) [Klochkova N.G., Berezovskaya V.A. Kamchatka shelf algae. Distribution, biology, chemical composition. - Vladivostok; Petropavlovsk-Kamchatsky: Dalnauka. - 1997. - 155 p.]. The disadvantage of these sorbents is the presence in algae of large quantities of water-soluble components, which makes it difficult to separate the sorbent from the sorbate.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ получения целлюлозного полуфабриката из бурых водорослей (патент РФ № 2556115, МПК С08В 15/02, 2014 г.), заключающийся в последовательной обработке сырья 5-6% серной кислотой при температуре кипения и последующим кипячением твердого остатка с 2,5-5,0% гидроксидом калия, промывание и сушку целевого продукта. Недостатком способа является значительная гидролитическая деструкция целлюлозной составляющей сырья ввиду использования повышенных температур и агрессивных сред. Отсутствие перспективы использования продуктов в качестве сорбента. Разрушение прочих водорослевых биологически активных веществ, что ставит под вопрос экономическую эффективность получения данного продукта.Closest to the proposed invention is a method for producing a cellulose semi-finished product from brown algae (RF patent No. 2556115, IPC С08В 15/02, 2014), which consists in sequential processing of raw materials with 5-6% sulfuric acid at a boiling point and subsequent boiling of the solid residue with 2.5-5.0% potassium hydroxide, washing and drying the target product. The disadvantage of this method is the significant hydrolytic destruction of the cellulosic component of the raw material due to the use of elevated temperatures and aggressive environments. Lack of prospects for using products as a sorbent. The destruction of other algal biologically active substances, which calls into question the economic efficiency of obtaining this product.
Целью предлагаемого изобретения является разработка сорбента с высокими сорбционными характеристиками, при этом простого и дешёвого, без использования дорогостоящих материалов. The aim of the invention is the development of a sorbent with high sorption characteristics, while simple and cheap, without the use of expensive materials.
Поставленными задачами являются очистка и повышение адсорбционной способности сорбента к ионам тяжелых металлов.The tasks are to clean and increase the adsorption capacity of the sorbent to heavy metal ions.
Технический результат данного изобретения достигается за счет очистки ВК от водорастворимых компонентов и раскрытия пористой структуры данной растительной матрицы путем многостадийной обработки водой при температуре 100°С. Преимуществом данного сорбента также является то, что в качестве сырья используют ВК, образующуюся в ходе переработки биомассы бурых водорослей, что позволяет решить проблему утилизации ВК, являющейся многотоннажным отходом.The technical result of this invention is achieved by cleaning VK from water-soluble components and revealing the porous structure of this plant matrix by multi-stage treatment with water at a temperature of 100 ° C. The advantage of this sorbent is that VK is used as a raw material, which is formed during the processing of brown algae biomass, which allows us to solve the problem of VK utilization, which is a large-tonnage waste.
Технический результат: 1) способность предлагаемого сорбента эффективно связывать ионы тяжелых металлов и среднемолекулярные токсиканты из жидких сред; 2) решение проблемы с утилизацией многотоннажных отходов комплексной химической переработки биомассы бурых водорослей. Technical result: 1) the ability of the proposed sorbent to effectively bind heavy metal ions and medium molecular weight toxicants from liquid media; 2) a solution to the problem of the disposal of large-tonnage waste from the integrated chemical processing of brown algae biomass.
Сорбент представляет собой бурый порошок с размерами частиц 0,05-0,2 мм, полученный в результате очистки водорослевой клетчатки (ВК), образующейся в ходе комплексной химической переработки бурых водорослей. Сорбент обладает мезопористой структурой и высокой сорбционной емкостью по отношению к солям тяжелых металлов.The sorbent is a brown powder with a particle size of 0.05-0.2 mm, obtained as a result of purification of algal fiber (VC), formed during the complex chemical processing of brown algae. The sorbent has a mesoporous structure and a high sorption capacity with respect to salts of heavy metals.
Предлагаемый сорбент получают следующим образом.The proposed sorbent is prepared as follows.
Для экстракции используют воздушно-сухие бурые водоросли, измельченные до размера частиц 0,1-0,3 мм. For extraction, air-dried brown algae is used, crushed to a particle size of 0.1-0.3 mm.
На первой стадии водоросли подвергают сверхкритической флюидной экстракции бинарным растворителем: сверхкритический диоксид углерода - этанол (10:1) (фиг.1, блок 1). На данной стадии происходит выделение липидно-пигментного комплекса, содержащего жирные кислоты, хлорофилл и каротиноиды. Параметры экстракции: размер фракции 0,2-0,03 мм, влажность сырья 9% масс., температура 60°С, давление 300 атм, время экстракции 60 мин, расход углекислого газа 5,4 мл/мин, расход этанола 0,6 мл/мин. In the first stage, the algae is subjected to supercritical fluid extraction with a binary solvent: supercritical carbon dioxide - ethanol (10: 1) (Fig. 1, block 1). At this stage, the lipid-pigment complex containing fatty acids, chlorophyll and carotenoids is released. Extraction parameters: fraction size 0.2-0.03 mm, raw material humidity 9% by mass, temperature 60 ° C, pressure 300 atm, extraction time 60 min, carbon dioxide consumption 5.4 ml / min, ethanol consumption 0.6 ml / min
На второй стадии экстракции извлекается комплекс водорастворимых веществ (маннит, ламинаран, фукоидан, полифенолы, белки и аминокислоты). Проводится обработка биомассы 0,1н HCl при 60°С в три стадии по 60 минут, гидромодуль 1:20 (фиг.1, блок 2). At the second stage of extraction, a complex of water-soluble substances (mannitol, laminaran, fucoidan, polyphenols, proteins and amino acids) is extracted. The biomass is treated with 0.1 N HCl at 60 ° C in three stages of 60 minutes, a water module of 1:20 (Fig. 1, block 2).
На третьей стадии из остатка после кислотной экстракции проводится выделение альгиновых кислот обработкой его щелочью (1,5% NaHCO3) при 50°С в 2 стадии, каждая стадия по 60 минут, гидромодуль 1:20 (фиг.1, блок 3). In the third stage, alginic acids are extracted from the residue after acid extraction by treatment with alkali (1.5% NaHCO 3 ) at 50 ° C in 2 stages, each stage for 60 minutes, water module 1:20 (Fig. 1, block 3).
При проведении экстракции бурых водорослей по предлагаемой нами комплексной схеме переработки образуется клетчатка, содержащая целлюлозу и остаточные количества компонентов, содержащихся в биомассе водоросли (нерастворимые белки, альгиновые кислоты, нерастворимые формы ламинирана и фукоидана, низкомолекулярные продукты деструкции водорослевых компонентов).When brown algae is extracted according to the complex processing scheme we propose, cellulose is formed containing cellulose and residual amounts of components contained in the algae biomass (insoluble proteins, alginic acids, insoluble forms of laminirane and fucoidan, low molecular weight degradation products of algae components).
Очистку ВК проводят путем четырехкратной экстракции водой при температуре кипения с гидромодулем 1:20, каждая стадия по 60 минут. Таким образом, происходит удаление низкомолекулярных легкогидролизуемых углеводов и остаточных количеств альгиновых кислот.VC cleaning is carried out by quadrupling with water at boiling point with a water module of 1:20, each stage for 60 minutes. Thus, the removal of low molecular weight hydrolyzable carbohydrates and residual alginic acids occurs.
Полученный препарат – очищенная ВК, представляет собой волокнистую массу бурого цвета. Массу измельчают до размера частиц 0,05-0,2 мм. Данная субстанция обладает высокими сорбционными характеристиками по отношению к ионам тяжелых металлов и обладает мезопористой структурой (табл. 1). The resulting preparation, purified VK, is a brown fibrous mass. The mass is crushed to a particle size of 0.05-0.2 mm This substance has high sorption characteristics with respect to heavy metal ions and has a mesoporous structure (Table 1).
Стоит отметить, что использование предложенного метода очистки ВК для получения сорбента не ограничивается применением в рамках предложенной выше схемы (фиг. 1). It should be noted that the use of the proposed VK purification method to obtain the sorbent is not limited to the application within the framework of the scheme proposed above (Fig. 1).
В качестве объектов испытаний использовали очищенную ВК.As test objects used purified VK.
Высушенная ВК представляет собой порошок буро-зеленого цвета со специфическим запахом. Химический состав ВК представлен в таблице 1.Dried VK is a brown-green powder with a specific odor. The chemical composition of VK is presented in table 1.
В качестве объекта сравнения был использован образец активированного угля марки “Медисорб”. Таблетированный образец был размолот и фракционирован. Для анализа использовали частицы размером 0,08-0,25 мм.As a comparison object, a Medisorb activated carbon sample was used. The tabletted sample was ground and fractionated. For analysis, particles of 0.08-0.25 mm in size were used.
В качестве маркеров, позволяющих определять эффективность действия сорбентов в отношении среднемолекулярных токсинов и тяжелых металлов, использовали краситель метиленовый синий и соли тяжелых металлов (на примере ионов Cd2+ и Pb2+).Methylene blue dye and heavy metal salts (using the example of Cd 2+ and Pb 2+ ions ) were used as markers to determine the effectiveness of the action of sorbents against medium molecular toxins and heavy metals.
Для определения осветляющей способности по метиленовому синему пользовались стандартной методикой по ГОСТ 4453-74, основанной на фотоколориметрическом определении светопропускания раствора метиленового синего до и после обработки сорбентом. Результат выражали в мг/г воздушно-сухой клетчатки.To determine the brightening ability by methylene blue, we used the standard method according to GOST 4453-74, based on the photocolorimetric determination of the light transmission of a methylene blue solution before and after treatment with a sorbent. The result was expressed in mg / g of air-dried fiber.
Эксперименты по определению сорбционной емкости по отношению к ионам тяжелых металлов проводились с растворами солей Cd(NO3)2⋅4H2O и Pb(NO3) с концентрациями ионов металлов 35-700 мг/л и 300-4800 мг/л соответственно.The experiments on determining the sorption capacity with respect to heavy metal ions were carried out with solutions of the salts Cd (NO 3 ) 2 H 4H 2 O and Pb (NO 3 ) with metal ion concentrations of 35-700 mg / L and 300-4800 mg / L, respectively.
В ходе эксперимента в колбу вносили навески сорбентов массой 0,1 г и добавляли 100 мл раствора соли. Колбы помещали в термостатирующее устройство с магнитным перемешиванием. По окончании времени сорбции отбирали пробу раствора с отстоявшегося сорбента. Равновесную концентрацию ионов металла определяли на атомно-абсорбционном спектрометре.During the experiment, weighed samples of 0.1 g of sorbents were added to the flask and 100 ml of salt solution was added. The flasks were placed in a thermostatic device with magnetic stirring. At the end of the sorption time, a sample of the solution was taken from the settled sorbent. The equilibrium concentration of metal ions was determined on an atomic absorption spectrometer.
Зависимость сорбционной способности от времениDependence of sorption ability on time
В эксперименте использовались растворы с концентрацией ионов металлов Cd2+ 35 мг/л и Pb2+ 600 мг/л.In the experiment, solutions with a concentration of metal ions of Cd 2+ 35 mg / L and Pb 2+ 600 mg / L were used.
В колбы вносили навеску сорбента массой 0,5 г и добавляли 500 мл раствора соли. Сорбция проводилась в термостатирующем устройстве (27±1°C) с магнитным перемешиванием. pH раствора сорбата соответствовал pH водного раствора исследуемой соли. Время сорбции: 2,5, 5, 10, 15, 60, 240, 480, 1440 минут. По истечении времени отбиралась проба раствора, в дальнейшем анализируемая на остаточное содержание ионов металла методом атомно-абсорбционной спектроскопии.A weighed sample of a sorbent weighing 0.5 g was added to the flasks, and 500 ml of salt solution was added. Sorption was carried out in a thermostatic device (27 ± 1 ° C) with magnetic stirring. The pH of the sorbate solution corresponded to the pH of the aqueous solution of the test salt. Sorption time: 2.5, 5, 10, 15, 60, 240, 480, 1440 minutes. At the end of time, a sample of the solution was taken, further analyzed for the residual content of metal ions by atomic absorption spectroscopy.
Зависимость сорбционной способности от температурыTemperature dependence of sorption capacity
К навеске сорбента массой 0,1 г добавляли 100 мл раствора соли и помещали колбу в перемешивающее устройство с термостатированием. Эксперименты проводились при температурах 27±1, 37±1, 47±1°С. Время сорбции - 2 часа. pH раствора сорбата соответствовал pH водного раствора исследуемой соли.To a sample of the sorbent weighing 0.1 g, 100 ml of salt solution was added and the flask was placed in a mixing device with thermostating. The experiments were carried out at temperatures of 27 ± 1, 37 ± 1, 47 ± 1 ° C. Sorption time is 2 hours. The pH of the sorbate solution corresponded to the pH of the aqueous solution of the test salt.
Зависимость сорбционной способности от рН раствораThe dependence of sorption ability on the pH of the solution
В 100 мл раствора соли задавали уровень рН (1,5-5) добавкой концентрированной азотной кислоты. Верхний уровень рН соответствует водному раствору соли. In 100 ml of a salt solution, the pH was set (1.5-5) by the addition of concentrated nitric acid. The upper pH level corresponds to an aqueous solution of salt.
Навеску сорбента 0,1 г помещали в колбы и добавляли 100 мл раствора соли. Сорбция проводилась в термостатирующем устройстве (27°C) с магнитным перемешиванием. Время сорбции – 2 часа.A weighed portion of the sorbent 0.1 g was placed in flasks and 100 ml of salt solution was added. Sorption was carried out in a thermostatic device (27 ° C) with magnetic stirring. Sorption time is 2 hours.
Полученные результаты представлены в таблице 2 и свидетельствуют, что предполагаемый сорбент обладает повышенной сорбционной емкостью по отношению к ионам тяжелых металлов в сравнении с активированным углем.The results obtained are presented in table 2 and indicate that the proposed sorbent has an increased sorption capacity in relation to heavy metal ions in comparison with activated carbon.
Объем пор и площадь поверхности сопоставимы с параметрами некоторых активированных углей. ВК обладает высокой предельной удельной адсорбционной емкостью по отношению к ионам тяжелых металлов: 60±3 и 60±3 по отношению к ионам кадмия, 105±5 и 128±6 мг/г по отношению к ионам свинца, 130±10 мг/г и 72±3 мг/г по отношению к метиленовому синему для клетчатки L.digitata и F.vesiculosus соответственно, при pH водного раствора соответствующих солей тяжелых металлов и температуре 37°С.Pore volume and surface area are comparable with the parameters of some activated carbons. VK has a high ultimate specific adsorption capacity with respect to heavy metal ions: 60 ± 3 and 60 ± 3 with respect to cadmium ions, 105 ± 5 and 128 ± 6 mg / g with respect to lead ions, 130 ± 10 mg / g and 72 ± 3 mg / g with respect to methylene blue for fiber L.digitata and F.vesiculosus, respectively, at a pH of an aqueous solution of the corresponding salts of heavy metals and a temperature of 37 ° C.
Вышеизложенное поясняется следующими примерами.The foregoing is illustrated by the following examples.
Пример 1. Example 1
0,5 кг сушеных слоевищ фукуса пузырчатого (fucus vesiculosus) (влажность составляет 9% масс.) измельчают до размера частиц 0,03-0,2 мм, помещают в полупрепаративный сверхкритический флюидный экстрактор MV-10ASFE (Thar Process, США). Параметры процесса: температура 60°С, давление 300 атм, время экстракции 60 мин, состав флюида: сверхкритический СО2, (расход 5,65 г/мин (5,4 мл/мин)) + сорастворитель этанол с расходом 10% об. от флюида (0,6 мл/мин (0,47 г/мин)). В результате получен сверхкритический экстракт с выходом 29 г или 6,4% масс. от исходной водоросли.0.5 kg of dried thallus of vesiculosus fucus (fucus vesiculosus) (humidity 9% wt.) Is ground to a particle size of 0.03-0.2 mm, placed in a semi-preparative supercritical fluid extractor MV-10ASFE (Thar Process, USA). Process parameters: temperature 60 ° С, pressure 300 atm, extraction time 60 min, fluid composition: supercritical СО 2 (flow rate 5.65 g / min (5.4 ml / min)) + co-solvent ethanol with a flow rate of 10% vol. from fluid (0.6 ml / min (0.47 g / min)). The result is a supercritical extract with a yield of 29 g or 6.4% of the mass. from the original algae.
Водорослевой остаток I после сверхкритической флюидной экстракции помещают в емкость и заливают 8,5 л 0,1н соляной кислоты и трехкратно экстрагируют при температуре 60оС по 60 минут при постоянном перемешивании. Экстракты отделяют от водорослей путем фильтрования через капроновый фильтр.I algal residue after supercritical fluid extraction was placed in a container and poured 8.5 liters of 0.1N hydrochloric acid and extracted three times at 60 ° C for 60 minutes with constant stirring. The extracts are separated from the algae by filtration through a nylon filter.
Водорослевой остаток II экстрагируют 15 л 1,5% раствора гидрокарбоната натрия в две стадии по 60 минут при температуре 50оС при перемешивании. Экстракты отделяют от водорослей путем фильтрования через капроновый фильтр.The algal residue II is extracted with 15 l of a 1.5% solution of sodium bicarbonate in two stages of 60 minutes at a temperature of 50 about With stirring. The extracts are separated from the algae by filtration through a nylon filter.
Водорослевой остаток III представляет собой бурую массу - клетчатку. Очистку водорослевого остатка III проводят четырехкратной экстракцией 10 л воды при температуре кипения, при постоянном перемешивании. Экстракты отделяют от водорослей путем фильтрования через капроновый фильтр. Экстракты отбрасывают. Водорослевой остаток IV – очищенная ВК представляет собой волокнистую бурую массу с выходом 14 г (3,1% масс. от водоросли). Сорбционные характеристики продукта приведены в таблице 2.Algal residue III is a brown mass - fiber. Purification of the algal residue III is carried out by quadruple extraction of 10 l of water at boiling point, with constant stirring. The extracts are separated from the algae by filtration through a nylon filter. The extracts are discarded. The algal residue IV - purified VK is a fibrous brown mass with a yield of 14 g (3.1% of the mass of the algae). Sorption characteristics of the product are shown in table 2.
Пример 2.Example 2
Аналогичен примеру 1, но для экстракции взяты водоросли вида ламинария пальчаторассеченная (laminaria digitata). В результате было получено 10 г очищенной клетчатки. Сорбционные характеристики продукта приведены в таблице 2.Similar to example 1, but for the extraction we took algae of the species kelp palmate (laminaria digitata). The result was 10 g of purified fiber. Sorption characteristics of the product are shown in table 2.
Пример 3.Example 3
В 100 мл воды растворили массу соли Pb(NO3)2, соответствующую 100 мг ионов свинца. В колбу поместили 500 мг ВК fucus vesiculosus. Смесь термостатировали при постоянном перемешивании 60 минут. По истечении часа содержание ионов свинца в растворе уменьшилось до 40 мг.A mass of Pb (NO 3 ) 2 salt corresponding to 100 mg of lead ions was dissolved in 100 ml of water. 500 mg of VK fucus vesiculosus was placed in a flask. The mixture was thermostated with constant stirring for 60 minutes. After an hour, the content of lead ions in the solution decreased to 40 mg.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016130142A RU2637436C1 (en) | 2016-07-22 | 2016-07-22 | Sorbent based on kelp fiber |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016130142A RU2637436C1 (en) | 2016-07-22 | 2016-07-22 | Sorbent based on kelp fiber |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2637436C1 true RU2637436C1 (en) | 2017-12-04 |
Family
ID=60581474
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016130142A RU2637436C1 (en) | 2016-07-22 | 2016-07-22 | Sorbent based on kelp fiber |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2637436C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2743012C1 (en) * | 2020-08-21 | 2021-02-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва" | A method of obtaining a microporous sorbent on bacterial cellulose |
RU2773076C1 (en) * | 2021-06-08 | 2022-05-30 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Северный (Арктический) федеральный университет имени М. В. Ломоносова» | New natural intestinal sorbent based on the protein-polysaccharide complex of brown algae |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1370446A (en) * | 1970-09-15 | 1974-10-16 | Ceskoslovenska Akademie Ved | Sorbent for separation of components of aqueous liquid and aerosols and method of manufacturing same |
RU2230464C1 (en) * | 2002-10-09 | 2004-06-20 | Кудрявцев Олег Николаевич | Method for processing algae for preparing product "lamifaren" |
RU2317092C1 (en) * | 2006-07-11 | 2008-02-20 | Алексей Глебович Одинец | Method for health promotion |
RU2556115C1 (en) * | 2014-04-15 | 2015-07-10 | Олеся Анатольевна Здор | Method of obtaining cellulose from brown algae |
-
2016
- 2016-07-22 RU RU2016130142A patent/RU2637436C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1370446A (en) * | 1970-09-15 | 1974-10-16 | Ceskoslovenska Akademie Ved | Sorbent for separation of components of aqueous liquid and aerosols and method of manufacturing same |
RU2230464C1 (en) * | 2002-10-09 | 2004-06-20 | Кудрявцев Олег Николаевич | Method for processing algae for preparing product "lamifaren" |
RU2317092C1 (en) * | 2006-07-11 | 2008-02-20 | Алексей Глебович Одинец | Method for health promotion |
RU2556115C1 (en) * | 2014-04-15 | 2015-07-10 | Олеся Анатольевна Здор | Method of obtaining cellulose from brown algae |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2743012C1 (en) * | 2020-08-21 | 2021-02-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва" | A method of obtaining a microporous sorbent on bacterial cellulose |
RU2773076C1 (en) * | 2021-06-08 | 2022-05-30 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Северный (Арктический) федеральный университет имени М. В. Ломоносова» | New natural intestinal sorbent based on the protein-polysaccharide complex of brown algae |
RU2782259C1 (en) * | 2022-01-10 | 2022-10-25 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М. В. Ломоносова" | Method for isolating cellulose from the biomass of arctic brown algae |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Pap et al. | Utilization of fruit processing industry waste as green activated carbon for the treatment of heavy metals and chlorophenols contaminated water | |
Elgarahy et al. | Multifunctional eco-friendly sorbent based on marine brown algae and bivalve shells for subsequent uptake of Congo red dye and copper (II) ions | |
Maleki et al. | Aqueous cadmium removal by adsorption on barley hull and barley hull ash | |
El Amri et al. | Adsorption of a cationic dye (Methylene bleu) by Typha Latifolia: Equilibrium, kinetic, thermodynamic and DFT calculations | |
Li et al. | Removal of Rhodamine B from wastewater by modified Volvariella volvacea: batch and column study | |
Sahranavard et al. | Biosorption of hexavalent chromium ions from aqueous solutions using almond green hull as a low-cost biosorbent | |
Sousa Neto et al. | Coconut bagasse treated by thiourea/ammonia solution for cadmium removal: kinetics and adsorption equilibrium. | |
Othman et al. | Cucumis melo rind as biosorbent to remove Fe (II) and Mn (II) from synthetic groundwater solution | |
Malik et al. | Removal of heavy metal from wastewater by the use of modified aloe vera leaf powder | |
US5648313A (en) | Method for production of adsorption material | |
Rajesh Kannan et al. | Brown marine algae Turbinaria conoides as biosorbent for Malachite green removal: Equilibrium and kinetic modeling | |
Santos et al. | Chemical modification of four lignocellulosic materials to improve the Pb2+ and Ni2+ ions adsorption in aqueous solutions | |
RU2637436C1 (en) | Sorbent based on kelp fiber | |
Hilal et al. | Removal of acid dye (AR37) by adsorption onto potatoes and egg husk: a comparative study | |
Al-Saeedi et al. | Adsorption of toxic dye using red seaweeds from synthetic aqueous solution and its application to industrial wastewater effluents | |
Escudero-Oñate et al. | Valorisation of Lignocellulosic Biomass Wastes for the Removal of Metal Ions from Aqueous Streams: A | |
Ofomaja et al. | Surface modification of pine cone powder and its application for removal of Cu (II) from wastewater | |
CN105642245B (en) | A kind of preparation method of magnetic egg white/luffa sorbing material | |
Matias et al. | Biosorption of rhodamine b from aqueous solution using Araucaria Angustifolia sterile bracts | |
Kakoi et al. | Performance of activated carbon prepared from sawdust as an adsorbent for endosulfan pesticide | |
Eslamzadeh et al. | Removal of heavy metals from aqeous solution by carrot residues | |
RU2316393C2 (en) | Method for preparing sorbent | |
Halysh et al. | EFFICIENT BIOSORBENTS FOR WASTEWATER TREATMENT: PREPARATION, CHARACTERIZATION, UTILIZATION | |
García Raurich et al. | Obtaining a bioadsorbent from orange peel suitable for batch and continous treatment | |
Rypińska et al. | Modification of Salix americana willow bark for removal of 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: 20180723 |