RU2788460C1 - Способ извлечения ионов меди (ii) из растворов - Google Patents
Способ извлечения ионов меди (ii) из растворов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2788460C1 RU2788460C1 RU2021131460A RU2021131460A RU2788460C1 RU 2788460 C1 RU2788460 C1 RU 2788460C1 RU 2021131460 A RU2021131460 A RU 2021131460A RU 2021131460 A RU2021131460 A RU 2021131460A RU 2788460 C1 RU2788460 C1 RU 2788460C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sorption
- solution
- copper
- ions
- sorbent
- Prior art date
Links
- JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N cu2+ Chemical compound [Cu+2] JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 20
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 23
- 240000001592 Amaranthus caudatus Species 0.000 claims abstract description 19
- 235000009328 Amaranthus caudatus Nutrition 0.000 claims abstract description 19
- 235000012735 amaranth Nutrition 0.000 claims abstract description 19
- 239000004178 amaranth Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 6
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000009851 ferrous metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 abstract description 2
- 238000009856 non-ferrous metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 239000010791 domestic waste Substances 0.000 abstract 2
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 abstract 2
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 12
- 240000005158 Phaseolus vulgaris Species 0.000 description 4
- 235000010627 Phaseolus vulgaris Nutrition 0.000 description 4
- 210000003491 Skin Anatomy 0.000 description 4
- 238000010306 acid treatment Methods 0.000 description 4
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N HCl Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000041 hydrogen chloride Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- WSWCOQWTEOXDQX-MQQKCMAXSA-M (E,E)-sorbate Chemical compound C\C=C\C=C\C([O-])=O WSWCOQWTEOXDQX-MQQKCMAXSA-M 0.000 description 2
- 210000003608 Feces Anatomy 0.000 description 2
- 229940075554 Sorbate Drugs 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 239000010840 domestic wastewater Substances 0.000 description 2
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 description 2
- 239000010871 livestock manure Substances 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005591 charge neutralization Effects 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 229910052570 clay Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000001264 neutralization Effects 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static Effects 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 235000011149 sulphuric acid Nutrition 0.000 description 1
- 230000002588 toxic Effects 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к способу извлечения меди (II) из водного раствора и может быть использовано в области извлечения веществ ионообменными материалами в цветной и черной металлургии, при очистке промышленных и бытовых стоков, а также в сельском хозяйстве и медицине. Способ извлечения ионов меди (II) из водного раствора включает сорбцию меди (II) контактированием исходного раствора с семенами амаранта. При этом в качестве сорбента используют семена амаранта, предварительно обработанные щелочным раствором. Сорбцию осуществляют при рН 4 и температуре раствора 25°С. Способ позволяет эффективно извлечь медь (II) из промышленных и бытовых стоков. 4 ил., 1 табл., 5 пр.
Description
Способ извлечения ионов меди (II) из раствора относится к области извлечения веществ ионообменными материалами и может быть использован в цветной и черной металлургии, при очистке промышленных и бытовых стоков, а также в сельском хозяйстве и медицине.
Известно применение семян культурных растений для избирательной сорбции ионов тяжелых металлов [Ю.М. Шапиро, Е.А. Скрипченко, С.М. Никифорова и др. Избирательная сорбция ионов тяжелых металлов семенами культурных растений. Известия вузов. Пищевая технология, №2-3, 2011 г.].
Недостатком исследований является высокая стоимость семян культурных растений.
Известно применение амаранта в качестве сидеральной культуры. [С.А. Бекузарова, М.В. Дзампаева. Сорбционные свойства амаранта на токсических почвах. Юбилейный сборник научных трудов: материалы международной научно-практической конференции факультета агрономии, агрохимии и экологии. Под общей редакцией В.А. Федотова. Воронежский государственный аграрный университет им. Императора Петра I (Воронеж) с. 112-119, 2019 г.].
Недостатком исследований является то, что совместно с сидеральной культурой применялась местная цеолитсодержащая глина Аланит обладающая адсорбирующими свойствами. В исследованиях недостаточно изучены сорбционные свойства амараната в отношении ионов меди (II).
Наиболее близким техническим решением является способ извлечения ионов меди (II) из водного раствора [RU 2393246 С2, С22В 15/00, С22В 3/24, C02F 1/28, опубл. 10.03.2010]. В качестве сорбента используется кожица фасоли, предварительно обработанная в щелочном растворе, при рН 4.
Недостатком способа является то, что отделение кожицы фасоли от семядолей достаточно трудоемкий и сложный процесс, а использование кожицы фасоли в промышленных масштабах затруднительно.
Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является нахождение оптимальных условий для быстрого и эффективного способа извлечения ионов меди (II) из промышленных и бытовых стоков с использованием продуктов сельскохозяйственного производства.
Техническим результатом, который может быть достигнут при осуществлении изобретения, являются улучшение кинетических характеристик процесса извлечения ионов меди (II) из водного раствора при одновременной высокой степени его извлечения, снижение расхода реагентов, экономичность процесса за счет использования недорогих продуктов сельскохозяйственного производства.
Технический результат достигается тем, что в качестве сорбента используют семена амаранта, предварительно выдержанные в щелочном растворе, и сорбцию осуществляют при рН 4.
Сущность способа поясняется графиками, где на фиг. 1-4 даны результаты сорбции ионов меди (II) из водного раствора. На графиках полученные функциональные зависимости даны также в аналитической форме.
Предварительно сорбент в течение суток выдерживали в 0,1 н растворах H2SO4 или НС1, или NaOH либо в дистиллированной воде.
Сорбцию ионов меди (II) осуществляли из 100 см3 исходного раствора CHSO4, концентрацию иона металла определяли объемным методом.
Масса сорбента, в г, составила: семена амаранта 1.
Сорбцию проводили в статических условиях при непрерывном перемешивании, в процессе сорбции поддерживали заданное значение рН растворов непрерывной нейтрализацией раствора щелочью NaOH или кислотой H2SO4 или кислотой HCl. Коррекцию величины рН до заданного значения осуществляли в пределах двух часов и через сутки от начала сорбции.
Показатели сорбции даны в виде остаточной концентрации иона меди (II) в данный момент времени от начала сорбции С, мг/дм3, рН - постоянной величины рН в процессе сорбции, СОЕ, мг/г, - сорбционной обменной емкости сорбента, в мг сорбата на 1 г сорбента, при достижении системой равновесия и ОЕ, мг/г, - емкости сорбента, в мг сорбата на 1 г сорбента, в данный момент времени τ, мин.
Примеры конкретного выполнения способа.
Пример 1 (таблица).
В таблице даны результаты сорбции ионов меди (II) при рН 4 семенами амаранта, сорбция из раствора CuSO4 (температура 25°С и 60°С).
Исходная концентрация ионов меди (II) составляет 1200-1450 мг/дм3.
Лучшие результаты сорбции при использовании в качестве сорбента семян амаранта, получены при щелочной обработке сорбента. Пример 2 (фиг. 1, а, б)
На фиг. 1 даны результаты сорбции семенами амаранта (масса 1 г, время сорбции 1 час) в зависимости от величины рН и предварительной обработки сорбента, сорбция из раствора CuSO4 при температуре 25°С (фиг. 1, а), при температуре 60°С (фиг. 1, б).
При этом на фиг.1, а:
1 - щелочная обработка (0,1н NaOH)
2 - водная обработка
3 - кислая обработка (0,1н H2SO4)
4 - кислая обработка (0,1н HCl)
СОЕ (1) = -6,3622pH2+49,634pH-47,093
R2=0,9279
СОЕ (2) = 1,8179pH2-3,2721pH+25,45
R2=0,8095
СОЕ (3) = -0,4594pH2+9,7574pH+7,6042
R2=0,8692
СОЕ (4) = -0,406pH2+11,923pH-11,063
R2=0,9915
На фиг.1, б:
1 - щелочная обработка (0,1н NaOH)
2 - кислая обработка (0,1н H2SO4)
3 - водная обработка
4 - кислая обработка (0,1н HCl)
СОЕ (1) = -4,5421pH2+38,714pH-36,9
R2=0,8746
СОЕ (2) = -0,4221pH2+9,5779pH-6,374
R2=0,8346
СОЕ (3) = 0,0029pH2+10,171pH-10,176
R2=0,8888
СОЕ (4) = 0,9093pH2+2,1793pH-5,088
R2=0,8741
Лучшие результаты сорбции получены при щелочной обработке сорбента, рН 4 и температуре 25°С.
Через сутки сорбции при рН 4 получено:
Полученные данные свидетельствуют о том, что предварительная обработка сорбента и температура раствора влияет на кинетику сорбции и слабо влияет на СОЕ сорбента.
Пример 3 (фиг. 2)
Сорбция из раствора CuSO4, температура 25°С, Сисх=1200-1450 мг/дм3, масса семян амаранта 1 г.
На фиг. 2 дана зависимость обменной емкости семян амаранта, мг/г, от времени τ, мин, при рН 4, щелочной обработке семян амаранта.
Относительное равновесие достигается за время 30 мин, СОЕ=57,3 мг/г.
Кинетическое уравнение имеет вид
ОЕ=0,3783τ+48,668 мг/г.
Через сутки сорбции СОЕ=57,3 мг/г.
Пример 4 (фиг. 3, а, б)
Сорбция из раствора CuSO4, температура 25°С, масса семян амаранта 1 г.
На фиг. 3 дана зависимость остаточной концентрации (фиг. З, а) и обменной емкости ОЕ (фиг. 3, б) семян амаранта от исходной концентрации, мг/дм3, и времени сорбции, мин, при рН 4, щелочной обработке сорбента и температуре раствора 25°С. Цифрами указаны исходные концентрации ионов меди (II).
Пример 5 (фиг. 4, а, б)
Сорбция из раствора CuSO4, температура 60°С, масса семян амаранта 1 г.
На фиг. 4 дана зависимость остаточной концентрации (фиг. 4, а) и обменной емкости ОЕ (фиг. 4, б) семян амаранта от исходной концентрации, мг/дм3, и времени сорбции, мин, при рН 4, щелочной обработке сорбента и температуре раствора 60°С. Цифрами указаны исходные концентрации ионов меди (II).
Как следует из полученных данных, ОЕ семян амаранта зависит от исходной концентрации, температуры и времени сорбции.
В отличие от прототипа, включающего сорбцию ионов меди (II) контактированием раствора с кожицей фасоли, в предлагаемом способе показаны возможности быстрого и эффективного извлечения ионов меди (II) из промышленных и бытовых стоков с использованием семян амараната -недорогих продуктов сельскохозяйственного производства.
Claims (1)
- Способ извлечения ионов меди (II) из водного раствора, включающий сорбцию меди контактированием раствора с семенами амаранта, отличающийся тем, что в качестве сорбента используют семена амаранта, предварительно обработанные в щелочном растворе, сорбцию осуществляют при рН 4 и температуре раствора 25°С.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2788460C1 true RU2788460C1 (ru) | 2023-01-19 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2292305C1 (ru) * | 2005-08-02 | 2007-01-27 | Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (статус государственного учреждения) (Институт химии ДВО РАН) | Способ извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов |
| RU2393246C2 (ru) * | 2008-08-28 | 2010-06-27 | Лидия Алексеевна Воропанова | Способ извлечения ионов меди из водного раствора |
| RU2525307C2 (ru) * | 2012-08-01 | 2014-08-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский государственный национальный исследовательский университет" | Способ извлечения ионов тяжелых металлов |
| CN106582553A (zh) * | 2016-12-05 | 2017-04-26 | 长沙秋点兵信息科技有限公司 | 一种用于重金属废液处理的吸附剂的制备方法 |
| CN106732431B (zh) * | 2017-01-03 | 2019-02-22 | 福州大学 | 一种基于海藻多糖的金属离子吸附剂及其制备方法 |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2292305C1 (ru) * | 2005-08-02 | 2007-01-27 | Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (статус государственного учреждения) (Институт химии ДВО РАН) | Способ извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов |
| RU2393246C2 (ru) * | 2008-08-28 | 2010-06-27 | Лидия Алексеевна Воропанова | Способ извлечения ионов меди из водного раствора |
| RU2525307C2 (ru) * | 2012-08-01 | 2014-08-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский государственный национальный исследовательский университет" | Способ извлечения ионов тяжелых металлов |
| CN106582553A (zh) * | 2016-12-05 | 2017-04-26 | 长沙秋点兵信息科技有限公司 | 一种用于重金属废液处理的吸附剂的制备方法 |
| CN106732431B (zh) * | 2017-01-03 | 2019-02-22 | 福州大学 | 一种基于海藻多糖的金属离子吸附剂及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ЛОЗИНСКАЯ Е.Ф. и др. Выбор природных сорбентов для очистки сточных вод от ионов меди (II), Auditorium: электронный научный журнал Курского государственного университета, 2014, N1. КОМАРОВА Д.С. и др. Исследование сорбции ионов меди (II) сорбентом из стеблей топинамбура., Научно-популярный журнал Novalnfo.Ru, N41-1, 2016, c.2-9. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Göksungur et al. | Biosorption of cadmium and lead ions by ethanol treated waste baker's yeast biomass | |
| Ju et al. | Effective and selective recovery of gold and palladium ions from metal wastewater using a sulfothermophilic red alga, Galdieria sulphuraria | |
| Singh et al. | An integrated approach to remove Cr (VI) using immobilized Chlorella minutissima grown in nutrient rich sewage wastewater | |
| Pethkar et al. | Recovery of gold from solutions using Cladosporium cladosporioides biomass beads | |
| Pehlivan et al. | Equilibrium isotherm studies for the uptake of cadmium and lead ions onto sugar beet pulp | |
| Zabochnicka-Świątek et al. | Potentials of biosorption and bioaccumulation processes for heavy metal removal. | |
| Zhou et al. | Sorption and desorption of Cu and Cd by macroalgae and microalgae | |
| Kalyani et al. | Removal of nickel (II) from aqueous solutions using marine macroalgae as the sorbing biomass | |
| Leung et al. | Biosorption of heavy metals by bacteria isolated from activated sludge | |
| Yin et al. | Removal of Cr (VI) and Ni (II) from aqueous solution by fused yeast: study of cations release and biosorption mechanism | |
| CN103819064A (zh) | 一种复合酸浸法去除污泥中重金属的方法 | |
| CN104649420B (zh) | 一种去除水体中硝态氮的方法 | |
| Uslu et al. | The effect of Cd (II), Pb (II) and Cu (II) ions on the growth and bioaccumulation properties of Rhizopus arrhizus | |
| Rafiu Awofolu et al. | A new approach to chemical modification protocols of Aspergillus niger and sorption of lead ion by fungal species | |
| CN104475039B (zh) | 一种去除废水中氟、重金属的生物吸附剂及其制备和应用方法 | |
| Rusinova‐Videva et al. | Antarctic yeast Cryptococcus laurentii (AL65): biomass and exopolysaccharide production and biosorption of metals | |
| Zhang et al. | Comparison of extracellular polymeric substances (EPS) extraction from two different activated sludges | |
| RU2788460C1 (ru) | Способ извлечения ионов меди (ii) из растворов | |
| Sajidu et al. | pH dependence of sorption of Cd2+, Zn2+, Cu2+ and Cr3+ on crude water and sodium chloride extracts of Moringa stenopetala and Moringa oleifera,/i | |
| Schaedle et al. | Ion absorption and retention by Chlorella pyrenoidosa. I. Absorption of potassium | |
| Yaghmaei et al. | Removal of zirconium from aqueous solution by Aspergillus niger | |
| Yang et al. | Characterisation of an extracellular polysaccharide produced by Bacillus mucilaginosus MY6-2 and its application in metal biosorption | |
| CN108128996B (zh) | 一种处理柠檬酸污泥的复合微生物菌液及生物沥浸处理方法 | |
| CN106865929B (zh) | 以鼠李糖脂和氯化钙为洗涤剂去除污泥中重金属的方法 | |
| CN110790337B (zh) | 一种去除水体中重金属Cd的组合物及其制备方法与应用 |