RU2691050C1 - Способ получения композиционного сорбента для извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов - Google Patents
Способ получения композиционного сорбента для извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2691050C1 RU2691050C1 RU2018116841A RU2018116841A RU2691050C1 RU 2691050 C1 RU2691050 C1 RU 2691050C1 RU 2018116841 A RU2018116841 A RU 2018116841A RU 2018116841 A RU2018116841 A RU 2018116841A RU 2691050 C1 RU2691050 C1 RU 2691050C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- chitosan
- solution
- metal ions
- reinforcing
- heavy metal
- Prior art date
Links
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 title claims abstract description 25
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 23
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 title claims abstract description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 title claims abstract description 13
- 238000000605 extraction Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 11
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 claims abstract description 43
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 39
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 33
- 235000019832 sodium triphosphate Nutrition 0.000 claims abstract description 18
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- -1 polymethylsiloxane Polymers 0.000 claims abstract description 17
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 7
- BRLQWZUYTZBJKN-UHFFFAOYSA-N Epichlorohydrin Chemical compound ClCC1CO1 BRLQWZUYTZBJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 239000002612 dispersion medium Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000012779 reinforcing material Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 19
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 claims description 7
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 claims description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 4
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 abstract description 11
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 13
- JYIBXUUINYLWLR-UHFFFAOYSA-N aluminum;calcium;potassium;silicon;sodium;trihydrate Chemical compound O.O.O.[Na].[Al].[Si].[K].[Ca] JYIBXUUINYLWLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910001603 clinoptilolite Inorganic materials 0.000 description 6
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 5
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 4
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 4
- JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N Cu2+ Chemical compound [Cu+2] JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- SXRSQZLOMIGNAQ-UHFFFAOYSA-N Glutaraldehyde Chemical compound O=CCCCC=O SXRSQZLOMIGNAQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 description 3
- 229910001431 copper ion Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000004021 humic acid Substances 0.000 description 3
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001479 atomic absorption spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 238000010981 drying operation Methods 0.000 description 2
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- VEQPNABPJHWNSG-UHFFFAOYSA-N Nickel(2+) Chemical compound [Ni+2] VEQPNABPJHWNSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000080590 Niso Species 0.000 description 1
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 1
- PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N Zinc dication Chemical compound [Zn+2] PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PPUSKXCVYQTPRH-UHFFFAOYSA-N [dihydroxy(methyl)silyl]oxy-dihydroxy-methylsilane Chemical compound C[Si](O)(O)O[Si](C)(O)O PPUSKXCVYQTPRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 description 1
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000001879 gelation Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000000017 hydrogel Substances 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000001057 ionotropic effect Effects 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 1
- 125000000896 monocarboxylic acid group Chemical group 0.000 description 1
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001453 nickel ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009965 odorless effect Effects 0.000 description 1
- 238000006068 polycondensation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- 230000009967 tasteless effect Effects 0.000 description 1
- FXSGDOZPBLGOIN-UHFFFAOYSA-N trihydroxy(methoxy)silane Chemical compound CO[Si](O)(O)O FXSGDOZPBLGOIN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010455 vermiculite Substances 0.000 description 1
- 229910052902 vermiculite Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019354 vermiculite Nutrition 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
- B01J20/3085—Chemical treatments not covered by groups B01J20/3007 - B01J20/3078
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/10—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate
- B01J20/103—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate comprising silica
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/22—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
- B01J20/24—Naturally occurring macromolecular compounds, e.g. humic acids or their derivatives
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/22—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
- B01J20/26—Synthetic macromolecular compounds
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способам получения композиционных сорбентов для извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов. Осуществляют смешение раствора хитозана в 1% уксусной кислоте с дисперсией армирующего материала в дистиллированной воде при массовом отношении армирующего дисперсного материала и хитозана 1:10-1:2. Добавляют эпихлоргидрин. Проводят введение приготовленной смеси в водный раствор триполифосфата натрия, выдерживают образовавшиеся композитные микросферы в растворе, отделяют их от дисперсионной среды и промывают водой. В качестве армирующего дисперсного материала используют полиметилсилоксана полигидрат. Выдерживание композитных микросфер в водном растворе триполифосфата натрия осуществляют при микроволновом облучении мощностью 300 Вт с частотой 2,45 ГГц и температуре 25-40°С в течение 15-25 мин. Техническим результатом изобретения является сокращение продолжительности процесса и повышение сорбционной емкости сорбента по отношению к ионам тяжелых металлов. 1 табл., 3 пр.
Description
Изобретение относится к химической промышленности, а именно, к способам получения композиционных сорбентов, содержащих хитозан, предназначенных для извлечения ионов тяжелых металлов сорбцией 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.
Известен способ получения гранул сшитого хитозана, включающий стадию формирования гранул и сшивку полимера глутаровым альдегидом в кислом растворе, в котором сначала полимер сшивают, используя при этом раствор соляной кислоты, содержащий глутаровый альдегид, при мольном соотношении хитозан : соляная кислота : глутаровый альдегид 1:(0,5-1,0):(0,1-1,0), а затем экструзивно формуют гель в виде нитей, их механически нарезают на гранулы и сушат при температуре 40-70°С в течение 1-2 часов [Патент 2590982 Российская Федерация, МПК A61K 47/36 B01J 20/24 С08В 37/08. Способ получения гранул сшитого хитозана / Пестов А.В., Братская С.Ю.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт органического синтеза им. И.Я. Постовского Уральского отделения Российской академии наук (RU), Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (RU). - №2015125829/15; заявл. 29.06.2015; опубл. 10.07.2016, Бюл. №19.].
Известен способ получения сорбента для очистки воды на основе природного алюмосиликата, модифицированного хитозаном, обработкой алюмосиликата раствором хитозана в разбавленной уксусной кислоте, в котором обработку осуществляют при массовом отношении алюмосиликата к раствору хитозана в разбавленной уксусной кислоте, равном 1:1, и конечном значении рН раствора над осадком, равном 8-9, затем сформировавшуюся массу гранулируют продавливанием через фильеры, полученные гранулы сушат, после чего обрабатывают раствором гуминовых кислот, взятых в количестве, обеспечивающем полное связывание аминогрупп хитозана, отделяют гранулы сорбента от раствора и отверждают образовавшийся полимерный слой на поверхности гранул, при этом: - в качестве природного алюмосиликата используют цеолит, вспученный вермикулит или их смесь; - обработку алюмосиликата осуществляют 2-4%-ным раствором хитозана в 3%-ной уксусной кислоте; - обработку гранул сорбента гуминовыми кислотами осуществляют 10%-ным раствором гуминовых кислот, содержащих 3,1 мг-экв/г СОН - групп и 6,0 мг-экв/г СООН - групп, при комнатной температуре в течение 3-4 ч; - отверждение полимерного слоя на поверхности гранул осуществляют выдерживанием гранул при комнатной температуре до сухого состояния или термообработкой при 120-150°С в течение 2-3 ч [Патент 2277013 Российская Федерация, МПК B01J 20/16, B01J 20/26, B01J 20/32. Способ получения сорбента для очистки воды / Шапкин Н.П., Постойкин В.В., Завьялов Б.Б., Нгуен Тинь Нгиа; заявитель и патентообладатель Шапкин Н.П., Постойкин В.В., Завьялов Б.Б., Нгуен Тинь Нгиа - №2004135113/15; заявл. 01.12.2004; опубл. 27.05.2006, Бюл. №15.].
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату, то есть прототипом, является способ получения композитов на основе хитозана и клиноптилолита в виде микросфер с повышенной сорбционной емкостью к ионам меди путем встраивания (диспергирования) микрочастиц клиноптилолита в матрицу поперечно сшитого хитозана при массовом отношении клиноптилолита и хитозана 1:10-1:2, при этом в композите достигается одновременно «в тандеме» ионное/ковалентное связывание: ионное (ионотропное) взаимодействие (гелеобразование) хитозана осуществляется с триполифосфатом натрия, а в качестве ковалентно сшивающего агента по отношению к хитозану выступает эпихлоргидрин.
Максимальная сорбционная емкость композита по отношению к ионам меди составляет 9.04 ммоль/г при рН 5.
Получение микросфер композита осуществляют следующим образом: раствор хитозана с концентрацией 3 г/л получают путем растворения порошка хитозана в 1 об % уксусной кислоте при интенсивном перемешивании в течение не менее 48 ч. Необходимое количество порошка клиноптилолита смешивают с дистиллированной водой, причем объем воды составляет 
объема раствора хитозана, и выдерживают при интенсивном перемешивании на магнитной мешалке в течение 1 ч.
Затем 20 г раствора хитозана в 1% уксусной кислоте смешивают с 10 мл дисперсии клиноптилолита в дистиллированной воде и после интенсивного перемешивания постепенно добавляют эпихлоргидрин в качестве сшивающего агента. Перемешивание продолжают до тех пор, пока эпихлоргидрин полностью включается в реакционную смесь. Затем приготовленную смесь с помощью шприца вводят в водный раствор триполифосфата натрия с концентрацией 0,05 М при перемешивании.
Композитные микросферы выдерживают при перемешивании в течение 5 ч при 37°С, отделяют от дисперсионной среды и тщательно промывают дистиллированной водой от непрореагировавшего триполифосфата натрия и высушивают в течение 24 ч при комнатной температуре и 48 ч под вакуумом при 40°С. Средний размер микросфер в сухом состоянии 800 мкм [Dragan E.S., Dinu M.V., Timpu D. Preparation and characterization of novel composites based on chitosan and clinoptilolite with enhanced adsorption properties for Cu2+ // Bioresource Technology (2010) V. 101, P. 812-817].
Извлечение ионов металлов композитом хитозан/клиноптилолит из водных растворов проводят следующим образом. 0,25 г сухих микросфер композита помещают в колбу, приливают 25 мл водного раствора CuSO4, с концентрацией 0,07 моль/л и проводят контактирование в течение 24 ч.
Сорбционную емкость сорбента рассчитывают по формуле,
где С0 - начальная концентрация ионов металла в растворе, мг/л;
С - равновесная концентрация ионов металла в растворе, мг/л;
m - масса навески сорбента (композита), г;
V - объем раствора, мл;
63,5 - атомная масса меди.
Недостатками прототипа являются:
- длительное время обработки сорбента (5 ч) в растворе триполифосфата натрия;
- длительное время сушки (24 ч при комнатной температуре и 48 ч под вакуумом при 40°С);
- недостаточно высокая степень извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов (нет данных для металлов, кроме меди).
Техническим результатом изобретения является сокращение времени обработки сорбента в растворе триполифосфата натрия, сокращение числа операций при получении сорбента за счет исключения операции сушки и повышение сорбционной емкости сорбента по отношению к ионам тяжелых металлов.
Указанный результат достигается тем, что в способе получения композиционного сорбента для извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов, заключающемся в смешении раствора хитозана в 1% уксусной кислоте с дисперсией армирующего материала в дистиллированной воде при массовом отношении армирующего дисперсного материала и хитозана 1:10-1:2, интенсивном перемешивании и постепенном добавления эпихлоргицрина в качестве сшивающего агента и перемешивании до его полного включения в реакционную смесь, последующем капельном введении приготовленной смеси в водный раствор триполифосфата натрия с концентрацией 0,05 М при перемешивании, выдерживании образовавшихся композитных микросфер, отделении от дисперсионной среды и тщательной промывке дистиллированной водой от непрореагировавшего триполифосфата натрия, согласно изобретению, в качестве армирующего дисперсного материала используют полиметилсилоксана полигидрат, а выдерживание композитных микросфер в водном растворе триполифосфата натрия осуществляют при микроволновом облучении мощностью 300 Вт с частотой 2,45 ГГц и температуре 25-40°С в течение 15-25 мин.
Для осуществления заявляемого изобретения используют следующие материалы и реагенты:
- Хитозан. ТУ 9289-067-00472124-03 «Хитозан пищевой»;
- Полиметилсилоксана полигидрат (гидрогель метилкремниевой кислоты): ТУ 2439-001-14662377-2004 - продукт нелинейной поликонденсации 1,1,3,3-тетрагидрокси-1,3-диметилдисилоксана полигидрат. Полиметилсилоксана полигидрат имеет пористую структуру кремнийорганической матрицы (молекулярная губка) гидрофобной природы; представляет собой массу белого цвета, состоящую из желеобразных комочков разного размера без запаха и вкуса. Практически нерастворим в воде.
- Эпихлоргидрин. ГОСТ 12844-74 Эпихлоргидрин технический. Технические условия;
- Триполифосфат натрия. ГОСТ 13493-86. Натрия триполифосфат. Технические условия.
Изобретение осуществляют следующим образом.
Пример 1.
Для приготовления 20 г 3%-го раствора хитозана взвешивают навеску хитозана массой 0,6 г, растворяют в 19,4 мл 1% уксусной кислоты и интенсивно перемешивают в течение 48 ч до образования густого однородного геля, смешивают с 10 мл водной суспензии, содержащей 0,15 г полиметилсилоксана полигидрата, перемешивают на магнитной мешалке в течение 1 ч, затем в смесь постепенно добавляют 0,54 мл сшивающего агента - эпихлоргидрина и продолжают перемешивание до полного включения реагента в реакционную смесь (массовое соотношение хитозан / полиметилсилоксана полигидрат 4:1), приготовленную смесь вводят капельным способом в 180 мл раствора триполифосфата натрия концентрацией 0,05 М при постоянном перемешивании до образования гранул и выдерживают их при микроволновом облучении мощностью 300 Вт с частотой 2,45 ГГц и температуре 25°С в течение 25 мин и промывают дистиллированной водой до нейтрального рН.
Извлечение ионов металлов композитом хитозан / полиметилсилоксана полигидрат из водных растворов проводят аналогично прототипу: 0,25 г композита хитозан / полиметилсилоксана полигидрат в пересчете на сухое вещество помещают в колбу, приливают 25 мл водного раствора CuSO4 (модуль раствор / сорбент 100) с концентрацией 0,7 моль/л при рН 5 и проводят контактирование. Через 24 ч раствор отфильтровывают и в фильтрате определяют содержание ионов Cu(II) методом атомно-абсорбционной спектроскопии.
Концентрация ионов меди в растворе после контактирования с сорбентом составила 0,607 моль/л. Сорбционная емкость, определенная по формуле (1), составила 9,3 ммоль/г:
Пример 2.
Для приготовления 20 г 3%-го раствора хитозана взвешивают навеску хитозана массой 0,6 г, растворяют в 19,4 мл 1% уксусной кислоты и интенсивно перемешивают в течение 48 ч до образования густого однородного геля, смешивают с 10 мл водной суспензии, содержащей 0,06 г полиметилсилоксана полигидрата, перемешивают на магнитной мешалке в течение 1 ч, затем в смесь постепенно добавляют 0,54 мл сшивающего агента - эпихлоргидрина и продолжают перемешивание до полного включения реагента в реакционную смесь (массовое соотношение хитозан / полиметилсилоксана полигидрат 10:1), приготовленную смесь вводят капельным способом в 180 мл раствора триполифосфата натрия концентрацией 0,05 М при постоянном перемешивании до образования гранул и выдерживают их при микроволновом облучении мощностью 300 Вт с частотой 2,45 ГГц и температуре 35°С в течение 20 мин, промывают дистиллированной водой до нейтрального рН.
Извлечение ионов металлов композитом хитозан / полиметилсилоксана полигидрат из водных растворов проводят аналогично прототипу: 0,25 г композита хитозан / полиметилсилоксана полигидрат в пересчете на сухое вещество помещают в колбу, приливают 12,5 мл водного раствора NiSO4 (модуль раствор / сорбент 50) с концентрацией 0,7 моль/л при рН 5 и проводят контактирование. Через 20 ч раствор отфильтровывают и в фильтрате определяют содержание ионов Ni(II) методом атомно-абсорбционной спектроскопии.
Концентрация ионов никеля в растворе после контактирования с сорбентом составила 0,518 моль/л. Сорбционная емкость, определенная по формуле (1), составила 9,1 ммоль/г:
Пример 3.
Для приготовления 20 г 3%-го раствора хитозана взвешивают навеску хитозана массой 0,6 г, растворяют в 19,4 мл 1% уксусной кислоты и интенсивно перемешивают в течение 48 ч до образования густого однородного геля, смешивают с 10 мл водной суспензии, содержащей 0,30 г полиметилсилоксана полигидрата, перемешивают на магнитной мешалке в течение 1 ч, затем в смесь постепенно добавляют 0,54 мл сшивающего агента - эпихлоргидрина и продолжают перемешивание до полного включения реагента в реакционную смесь (массовое соотношение хитозан / полиметилсилоксана полигидрат 2:1), приготовленную смесь вводят капельным способом в 180 мл раствора триполифосфата натрия концентрацией 0,05 М при постоянном перемешивании до образования гранул и выдерживают их при микроволновом облучении мощностью 300 Вт с частотой 2,45 ГГц и температуре 40°С в течение 15 мин, промывают дистиллированной водой до нейтрального рН.
Извлечение ионов металлов композитом хитозан / полиметилсилоксана полигидрат из водных растворов проводят аналогично прототипу: 0,25 г композита хитозан / полиметилсилоксана полигидрат в пересчете на сухое вещество помещают в колбу, приливают 50 мл водного раствора ZnSO4 (модуль раствор / сорбент 200) с концентрацией 0,7 моль/л и проводят контактирование в течение 22 ч.
Концентрация ионов цинка в растворе после контактирования с сорбентом составила 0,654 моль/л. Сорбционная емкость, определенная по формуле (1), составила 9,2 ммоль/г:
Результаты исследований по извлечению ионов тяжелых металлов из растворов с концентрацией 0,7 моль/л по прототипу и по заявляемому изобретению представлены в таблице.
Таким образом, из приведенных в таблице данных следует, что предлагаемый способ позволяет решить поставленную задачу, а именно, повысить сорбционную емкость сорбента при извлечении ионов тяжелых металлов из растворов (примерно на 1-3%), сократить время обработки сорбента в растворе триполифосфата натрия с 5 часов в прототипе до 15-25 мин в заявляемом изобретении, сократить число операций и продолжительность процесса при получении сорбента за счет исключения операции сушки в течение 24 часов при комнатной температуре и исключить сушку под вакуумом при 40°С в течение 48 часов, в результате чего достигается экономическая выгода за счет исключения работы вакуумного насоса в течение 48 ч (высокое потребление энергии).
Claims (1)
- Способ получения композиционного сорбента для извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов, заключающийся в смешении раствора хитозана в 1% уксусной кислоте с дисперсией армирующего материала в дистиллированной воде при массовом отношении армирующего дисперсного материала и хитозана 1:10-1:2, интенсивном перемешивании, постепенном добавлении эпихлоргидрина в качестве сшивающего агента и перемешивании до его полного включения в реакционную смесь, последующем капельном введении приготовленной смеси в водный раствор триполифосфата натрия с концентрацией 0,05 М при перемешивании, выдерживании в нем образовавшихся микросфер с последующим их отделением от дисперсионной среды и тщательной промывке дистиллированной водой от непрореагировавшего триполифосфата натрия, отличающийся тем, что в качестве армирующего дисперсного материала используют полиметилсилоксана полигидрат, а выдерживание композитных микросфер в водном растворе триполифосфата натрия осуществляют при микроволновом облучении мощностью 300 Вт с частотой 2,45 ГГц и температуре 25-40°С в течение 15-25 мин.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018116841A RU2691050C1 (ru) | 2018-05-04 | 2018-05-04 | Способ получения композиционного сорбента для извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018116841A RU2691050C1 (ru) | 2018-05-04 | 2018-05-04 | Способ получения композиционного сорбента для извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2691050C1 true RU2691050C1 (ru) | 2019-06-07 |
Family
ID=67037899
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018116841A RU2691050C1 (ru) | 2018-05-04 | 2018-05-04 | Способ получения композиционного сорбента для извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2691050C1 (ru) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2750034C1 (ru) * | 2020-09-03 | 2021-06-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" | Способ получения композиционного сорбента для извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов |
| RU2750149C1 (ru) * | 2020-12-02 | 2021-06-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" | Способ модифицирования полисахаридных сорбентов для извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов |
| CN113634241A (zh) * | 2021-09-06 | 2021-11-12 | 昆明理工大学 | 一种水合茚三酮功能化壳聚糖吸附剂、制备方法及其应用 |
| RU2768585C1 (ru) * | 2021-05-13 | 2022-03-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" | Способ получения модифицированного сорбента для извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов |
| CN114452949A (zh) * | 2022-02-22 | 2022-05-10 | 武夷学院 | SiO2微球/石墨烯/壳聚糖复合铅离子印迹水凝胶的制备方法 |
| RU2786446C1 (ru) * | 2021-12-02 | 2022-12-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" | Способ получения композиционного сорбента для извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5328939A (en) * | 1993-04-27 | 1994-07-12 | Alliedsignal Inc. | Rigid materials having high surface area and low density |
| RU2184607C2 (ru) * | 2000-08-10 | 2002-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Ковчег-III" | Способ получения органоминеральных сорбентов (варианты) |
| RU2277013C1 (ru) * | 2004-12-01 | 2006-05-27 | Николай Павлович Шапкин | Способ получения сорбентов для очистки воды |
| RU2491941C1 (ru) * | 2011-12-27 | 2013-09-10 | Вадим Алексеевич Козловский | Композиционный энтеросорбент |
| RU2495830C1 (ru) * | 2012-04-28 | 2013-10-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" | Способ извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов |
| RU2529221C1 (ru) * | 2013-02-21 | 2014-09-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский институт биоорганической химии им Г.Б. Елякова Дальневосточного отделения Российской академии наук (ТИБОХ ДВО РАН) | Способ очистки водных растворов от эндотоксинов |
| RU2570877C2 (ru) * | 2014-01-22 | 2015-12-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Технопарк" | Композиционный сорбент для сорбции радионуклидов |
| RU2592529C2 (ru) * | 2014-12-19 | 2016-07-20 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу) | Способ получения формованной композитной мембраны |
-
2018
- 2018-05-04 RU RU2018116841A patent/RU2691050C1/ru active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5328939A (en) * | 1993-04-27 | 1994-07-12 | Alliedsignal Inc. | Rigid materials having high surface area and low density |
| RU2184607C2 (ru) * | 2000-08-10 | 2002-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Ковчег-III" | Способ получения органоминеральных сорбентов (варианты) |
| RU2277013C1 (ru) * | 2004-12-01 | 2006-05-27 | Николай Павлович Шапкин | Способ получения сорбентов для очистки воды |
| RU2491941C1 (ru) * | 2011-12-27 | 2013-09-10 | Вадим Алексеевич Козловский | Композиционный энтеросорбент |
| RU2495830C1 (ru) * | 2012-04-28 | 2013-10-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" | Способ извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов |
| RU2529221C1 (ru) * | 2013-02-21 | 2014-09-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский институт биоорганической химии им Г.Б. Елякова Дальневосточного отделения Российской академии наук (ТИБОХ ДВО РАН) | Способ очистки водных растворов от эндотоксинов |
| RU2570877C2 (ru) * | 2014-01-22 | 2015-12-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Технопарк" | Композиционный сорбент для сорбции радионуклидов |
| RU2592529C2 (ru) * | 2014-12-19 | 2016-07-20 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу) | Способ получения формованной композитной мембраны |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Dragan E.S., Dinu M.V., Timpu D. Preparation and characterization of novel composites based on chitosan and clinoptilolite with enhanced adsorption properties for Cu2+, Bioresource Technology, 2010, V. 101, P. 812-817. * |
| Шавшукова С.Ю. и др., Применение микроволнового излучения в химии полимеров, Башкирский химический журнал, 2010, т.17, 2, с. 116-120. * |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2750034C1 (ru) * | 2020-09-03 | 2021-06-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" | Способ получения композиционного сорбента для извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов |
| RU2750149C1 (ru) * | 2020-12-02 | 2021-06-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" | Способ модифицирования полисахаридных сорбентов для извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов |
| RU2768585C1 (ru) * | 2021-05-13 | 2022-03-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" | Способ получения модифицированного сорбента для извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов |
| CN113634241A (zh) * | 2021-09-06 | 2021-11-12 | 昆明理工大学 | 一种水合茚三酮功能化壳聚糖吸附剂、制备方法及其应用 |
| RU2786446C1 (ru) * | 2021-12-02 | 2022-12-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" | Способ получения композиционного сорбента для извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов |
| RU2786447C1 (ru) * | 2021-12-15 | 2022-12-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" | Способ получения композиционного сорбента для извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов |
| CN114452949A (zh) * | 2022-02-22 | 2022-05-10 | 武夷学院 | SiO2微球/石墨烯/壳聚糖复合铅离子印迹水凝胶的制备方法 |
| CN114452949B (zh) * | 2022-02-22 | 2023-10-24 | 武夷学院 | SiO2微球/石墨烯/壳聚糖复合铅离子印迹水凝胶的制备方法 |
| RU2791811C1 (ru) * | 2022-12-26 | 2023-03-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" | Способ получения композиционного сорбента на основе хитозана |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2691050C1 (ru) | Способ получения композиционного сорбента для извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов | |
| RU2687465C1 (ru) | Способ получения сорбента для извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов | |
| Igberase et al. | The adsorption of Pb, Zn, Cu, Ni, and Cd by modified ligand in a single component aqueous solution: equilibrium, kinetic, thermodynamic, and desorption studies | |
| Ziegler-Borowska et al. | Effect of side substituents on thermal stability of the modified chitosan and its nanocomposites with magnetite | |
| US9434627B2 (en) | Method for selectively binding and separating phosphate anions | |
| EP0013181B1 (en) | Chitin derivative, material comprising said derivative and process for the preparation thereof | |
| RU2760265C1 (ru) | Способ получения модифицированного сорбента для извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов | |
| CS214764B2 (en) | Method of making the polymeres of cyclodextrine with polyvinylalcool capable of forming the inclusive complexes and prepared in the form of beads,foils,fibres or blocks | |
| CN107670654B (zh) | 一种高效去除六价铬离子的复合材料吸附剂及其制备方法 | |
| CN102321255A (zh) | 一种离子型纳米复合水凝胶及其制备方法 | |
| Giri et al. | Effect of adsorption parameters on biosorption of Pb++ ions from aqueous solution by poly (acrylamide)-grafted kappa-carrageenan | |
| Taşdelen et al. | Radiation synthesis and characterization of chitosan/hyraluronic acid/hydroxyapatite hydrogels: Drug uptake and drug delivery systems | |
| Anirudhan et al. | Investigation of the extraction of hemoglobin by adsorption onto nanocellulose-based superabsorbent composite having carboxylate functional groups from aqueous solutions: kinetic, equilibrium, and thermodynamic profiles | |
| EP1412391A1 (en) | Chitosan preparation | |
| CN109627765A (zh) | 一种可生物降解型复合水凝胶及其制备方法和应用 | |
| CN113000037A (zh) | 一种用于稀土矿区氨氮和重金属复合污染废水处理的复合微球吸附剂及其制备方法和应用 | |
| JP3924612B2 (ja) | 絹タンパク質とキトサンとの複合体およびその製造方法 | |
| RU2768585C1 (ru) | Способ получения модифицированного сорбента для извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов | |
| CN110201648A (zh) | 一种硅藻土表面As（Ⅴ）离子印迹吸附材料的制备方法 | |
| RU2791811C1 (ru) | Способ получения композиционного сорбента на основе хитозана | |
| CN112844329A (zh) | 一种TiO2纳米花负载壳聚糖微球污水处理材料及制法 | |
| RU2786446C1 (ru) | Способ получения композиционного сорбента для извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов | |
| RU2750034C1 (ru) | Способ получения композиционного сорбента для извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов | |
| RU2807904C1 (ru) | Способ получения модифицированного сорбента для извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов | |
| RU2786447C1 (ru) | Способ получения композиционного сорбента для извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов |