Использование отхода переработки макулатуры в качестве сорбционного материала для удаления красителя  "Метиленовый голубой" из модельных растворов

С. В. Свергузова; Ю. С. Воронина; Ж. А. Сапронова; И. Г. Шайхиев; Е. С. Иевлева

doi:10.6060/rcj.2023672.8

С. В. Свергузова ФГБОУ ВО "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова"
Ю. С. Воронина
Ж. А. Сапронова Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова
И. Г. Шайхиев Казанский национальный исследовательский технологический университет
Е. С. Иевлева Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова

DOI: https://doi.org/10.6060/rcj.2023672.8

Ключевые слова: шлам переработки макулатуры, краситель, удаление, адсорбция

Аннотация

Красители составляют один из главенствующих поллютантов в составе сточных вод различных производств. Для утилизации красителей в водных средах используют различные химические и физико-химические методы, из которых адсорбция является наиболее эффективной. Использование активированных углей в процессах водоочистки ограничено их высокой ценой и необходимостью регенерации. Наиболее приемлемым является использование в качестве сорбционных материалов отходов промышленного и сельскохозяйственного производств. Исследована возможность использования волокнистого отхода промышленного производства – шлама от переработки макулатуры в качестве сорбционного материала для удаления красителей из водных сред. Применение целлюлозосодержащих отходов производств выгодно экономически, поскольку не требуют затрат на производство новых материалов, а являются ежегодно возобновляемым растительным ресурсом. Использование подобных материалов целесообразно также с экономической точки зрения, поскольку являются природными материалами и не содержат в своем составе каких-либо вредных веществ. Приведены сведения о том, при каких процессах переработки макулатуры образуются отходы, в том числе и волокнистый шлам, не находящий вторичного применения и вывозимый на шламохранилища. Предложено использование названного отхода производства в качестве сорбционного материала. Для приготовления модельных растворов в качестве загрязняющего вещества использован краситель марки "Метиленовый голубой", который является реперным соединением для анализа сорбционных характеристик различных адсорбентов. Приведены некоторые физико-химические показатели волокнистого отхода переработки макулатуры. Определено, что максимальная сорбционная емкость исследуемого отхода составила 1,17 ммоль/г или 374,3 г/г. Построена изотерма адсорбции красителя "Метиленовый голубой" на исследуемом сорбционном материале и математически обработана в рамках моделей Ленгмюра, Фрейндлиха и Дубинина-Радушкевича. Выявлено, что изотерма адсорбции наиболее адекватно описывается моделью Ленгмюра (R²=0,7909). Вычисленные термодинамические параметры (энергия адсорбции и энергия Гиббса) свидетельствуют о протекании самопроизвольного физического процесса.

Литература

Javaid R., Qazi U.Y. International Journal of Environmental Research and Public Health. 2019. V. 16. N 11. 2066. DOI 10.3390/ijerph16112066.

Verma A.K., Dash R.R., Bhunia P. Journal of Environmental Management. 2012. V. 93. N 1. P. 154168. DOI 10.1016/j.jenvman.2011.09.012.

Linnikov O., Rodina I. Russian chemical journal. 2021. V. 65. N 2. P. 83–89. DOI: 10.6060/rcj.2021652.7.

Singh A.T.S., Ramesh S.T. Environmental Engineering Science. 2013. V. 30. N 7. P. 333349. DOI 10.1089/ees.2012.0417.

Yagub M.T., Sen T.K., Afroze S., Ang H.M. Advances in Colloid and Interface Science. 2014. V. 209. P. 172184. DOI 10.1016/j.cis.2014.04.002.

Dutta S., Gupta B., Srivastava S.K., Gupta A.K. Materials Advances. 2021. V. 2. N 14. P. 44974531. DOI: 10.1039/D1MA00354B.

Al-Alawy R.M. J., Abod B. M., Kamar F.H., Nechifor A.C. Revista de Chimie -Bucharest- Original Edition. 2019. V. 70. N 5. Р. 1715-1719. DOI:10.37358/RC.19.5.7200.

Moradihamedani P. Polymer Bulletin. 2021. N 79. Р. 129. DOI:10.1007/s00289-021-03603-2.

Moosavi S., Lai C.W., Gan S., Zamiri G., Pivehzhani A.O., Johan M.R. ACS Omega. 2020. V. 5. N 33. P. 2068420697. DOI: 10.1021/acsomega.0c01905.

Gupta V.K. Journal of Environmental Management. 2009. V. 90. N 8. P. 23132342. DOI: 10.1016/j.jenvman.2008.11.017.

Stepanova S.V. Shaikhiev I.G., Sverguzova S.V. News-Nick BGTU im. V.G. Shukhova. 2014. N 6. P. 183186.

Crini G. Bioresource Technology. 2006. V. 97. N 9.

P. 10611085. DOI: 10.1016/j.biortech.2005.05.001.

Gupta V.K., Carrott P.J.M., Ribeiro Carrott M.M.L., Suhas. Critical reviews in environmental science and technology. 2009. V. 39. N 10. P. 783842. DOI: 10.1080/10643380801977610.

Dada E.O., Ojo I.A., Alade A.O., Afolabi T.J., Jimoh M.O., Dauda M.O. Journal of Scientific Research and Reports. 2020. V. 26. N 8. P. 3456. DOI: 10.9734/JSRR/2020/v26i830294.

Bharathi K.S., Ramesh S.T. Applied Water Science. 2013. V. 3. Р. 773790.

Amonova M.M. Actual scientific research in the modern world. 2021. N 1-3(69). P. 163165.

Galimova R.Z., Burkeev D.O., Shaikhiev I.G. Economy and entrepreneurship. 2022. N 8 (145). P. 12731276. DOI: 10.34925/EIP.2022.145.8.264.

Shaikhiev I.G., Kraysman N.V., Sverguzova S.V. Biointer-face Research in Applied Chemistry. 2021. V. 11. N 5.

Р. 1268912705. DOI:10.33263/BRIAC115.1268912705.

Sivolobova N.O., Gracheva N.V., Zheltobryukhov V.F., Bukreeva K.E. Bulletin of the Volgograd State University of Architecture and Civil Engineering. Series: Construction and architecture. 2019. N 1. P. 104112.

Belovodsky E.A., Sverguzova S.V., Shaikhiev I.G., Voronina Yu.S., Ievleva E.S. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2022. V. 65. N 9. P. 121128. DOI: 10.6060/ivkkt.20226509.6638.

Kushnir A.A., Sypko K.S., Gubin A.S., Siso K.O., Sukhanov P.T. Chemistry of plant raw materials. 2022. N 3. P. 5–26. DOI: 10.14258/jcprm.20220310943.

Belyy V.A., Sverguzova S.V., Shaikhiev I.G., Sapronova Zh.A., Voronina Yu.S. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2023. V. 66. N 5. P. 139145. DOI: 10.6060/ivkkt.20236605.6757.

Smirnova D.N., Grishin I.S., Smirnov N.N. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2022. V. 65. N 12. P. 4452. DOI: 10.6060/ivkkt.20226512.6694.

Bi H., Huang X., Wu X., Cao X., Tan C., Yin Z., Lu X., Sun L., Zhang H. Small. 2014. V. 10. N 17. P. 35443550. DOI:10.1002/smll.201303413.

Bayik G.D., Altın A. Marine Pollution Bulletin. 2017. V. 125. N 1–2. Р. 341-349. DOI: 10.1016/j.marpolbul.2017.09.040.