ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМА ПРОЦЕССА СОРБЦИИ КРАСИТЕЛЯ ЭОЗИНА Н ХИМИЧЕСКИ АКТИВИРОВАННЫМИ УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩИМИ СОРБЦИОННЫМИ МАТЕРИАЛАМИ

Дария Олеговна Половнева; Ирина Викторовна Старостина

doi:10.6060/rcj.2024682.6

Дария Олеговна Половнева Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова http://orcid.org/0000-0002-4542-8356
Ирина Викторовна Старостина Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова http://orcid.org/0000-0002-4744-152X

DOI: https://doi.org/10.6060/rcj.2024682.6

Ключевые слова: углеродсодержащий сорбционный материал, активация, процесс сорбции, эозин Н, монослой, сорбционная емкость, модели сорбции, десорбция

Аннотация

В статье приведены результаты исследования механизма процесса сорбции и десорбции кислотного красителя эозина Н на поверхности углеродсодержащих сорбционных материалов, полученных в результате термической модификации кизельгурового шлама - отхода производства рафинированных растительных масел при температуре 500°С в условиях недостатка кислорода, с условным обозначением ТКШ₅₀₀. Использовали сорбционные материалы – ТКШ₅₀₀ нативный и образцы, модифицированные растворами: 20 %-ный NaCl, 1М NaOH, 30 %-ный H₂O₂, 10 %-ный HNO₃, 30 %-ный HNO₃ и концентрированной HNO₃. Процесс сорбции изучали в статических условиях в течение 24 часов методом переменных концентраций с гидравлическим модулем 100. Полученные результаты показали, что изотермы сорбции красителя на исходном и активированных образцах ТКШ₅₀₀ имеют
S-образный вид. В области малых концентраций красителя происходит образование монослоя, при увеличении содержания красителя сорбция приобретает полимолекулярный характер. Максимальное активирующее воздействие достигнуто в результате обработки ТКШ₅₀₀ 30%-ным раствором HNO₃ и обеспечивает значение сорбционной способности полученного материала ‒ 0.0047 ммоль/г, что на 88% выше по сравнению с нативным образцом (0.0025 ммоль/г). С целью определения механизма адсорбции красителя эозина Н были построены изотермы в интервале концентраций, соответствующих образованию монослоя, и полученные данные были математически обработаны в рамках моделей сорбции Ленгмюра, Фрейндлиха, Дубинина-Радушкевича и Тёмкина. Результаты показали, что при извлечении красителя эозина Н нативным и активированными ТКШ₅₀₀ сорбция может быть монокулярной на однородной поверхности и полимолекулярной на неоднородной поверхности, также происходит объемное заполнение микропор сорбентов. В результате десорбции эозина Н с поверхности рассматриваемых сорбционных материалов с использованием дистиллированной воды и 1 Н раствора НCl степень вымывания красителя не превысила 1,3%, следовательно, молекулы эозина Н на поверхности исходного и химически активированных ТКШ₅₀₀ удерживаются за счет преимущественно химических связей.

Биографии авторов

Дария Олеговна Половнева, Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова

Кафедра экобиотехнологии, аспирант

Ирина Викторовна Старостина, Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова

Кафедра экобиотехнологии; зав. кафедрой

Литература

On the state and environmental protection of the Russian Federation in 2021. State report. Moscow: Ministry of Natural Resources of Russia; Lomonosov Moscow State University, 2022. 684 p (in Russian).

On the state of the environment in the territory of the Russian Federation in 2020. State report. Moscow: Ministry of Natural Resources of Russia; Lomonosov Moscow State University, 2021. 864 p (in Russian).

On the state and environmental protection of the Russian Federation in 2019. State report. Moscow: Ministry of Natural Resources of Russia; Lomonosov Moscow State University, 2020. 1000 p (in Russian).

Gusev G.I., Gushchin A.A., Izvekova T.V., Sheichenko M.V., Sharonov A.V. Actual issues of natural science. Collection of proceedings of the conference. Ivanov. fire-rescue. the Academy of GPS of the Ministry of Emergency Situations of Russia. Ivanovo. 2019. P. 234–241 (in Russian).

Egoshina A.V., Savvina N.A., Vanyashin D.A. Chemistry and chemical technology in the XXI century. Collection of reports. Tomsk. polytech. un-ta. Tomsk. 2017. p. 405 (in Russian).

Sarayu K., Sandhya S. Applied Biochemistry and Biotechnology. 2012. V. 167. N. 3. P. 645–661.

Dzhubari M.K., Alekseeva N.V., Baziyani G.I., Taha V.S. Georesource engineering. 2021. V. 332. N 7. P. 54–64. (in Russian). DOI: 10.18799/24131830/2021/7/3263.

Karcher S., Kornmuller A., Jekel M. Anion exchange resins for removal of reactive dies from textile wastewaters. Water Research. 2002. V. 36. N 19. P. 4717–4724.

Evlantiev S.S., Voityuk A.A., Sakharova N.A. The scientific potential of the regions for the service of modernization. 2012. N 2. P. 3 (in Russian).

Khan S., Malik A. Environmental deterioration and human health. Dordrecht. Springer. 2014. P. 55–71. DOI: 10.1007/978-94-007-7890-0_4.

Belyy V.A., Sverguzova S.V., Shaikhiev I.G., Sapronova Zh.A., Voronina Yu.S. News of higher educational institutions. Chemistry and Chemical Technology series. 2023. V. 66. N. 5. P. 139–145 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20236605.6757.

Sverguzova S.V., Shaikhiev I.G., Sapronova Zh.A., Lupandina N.S., Voronina Yu.S., Gafarov R.R. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2023. V. 66. N 6. P. 7684. DOI: 10.6060/ivkkt.20236606.6780.

Sverguzova S.V., Sapronova Zh.A., Loktionova E.V., Sysa V.I., Shaikhiev I.G. Chemical Bulletin. 2021. V. 4. N 1. P. 44–55 (in Russian).

Sverguzova S.V., Sapronova Zh.A., Hunadi L., Spesivtseva S.E. Bulletin of the Technological University. 2020. V. 23. N 1. P. 79–83 (in Russian).

Rabotyagov K.V., Ratushnaya A.D., Bakhtin A.S. Scientific notes of the V.I. Vernadsky Crimean Federal University. Biology. Chemistry. 2022. V. 8 (74). N 1. P. 224–235 (in Russian).

Surkov A.A., Glushankova I.S., Balabenko N.A. Fun-damental research. 2012. N 9 (Part 1). P. 171–175 (in Russian).

Livanova A.V., Budaev Zh.B., Meshcheryakov E.P., Kurzina I.A. Bulletin of Tomsk State University. Chemistry. 2020. N 17. P. 22–33 (in Russian). DOI: 10.17223/24135542/17/2.

Didenko T.A., Bogdanova A.O. Omsk Scientific Bulletin. 2015. N 3 (143). P. 358–361 (in Russian).

Ren Y., Chen F., Pan K., Zhao Y. Nanomaterials. 2021. V. 11. 13 p. DOI: 10.3390/nano11071819.

Dyachkova T.P., Tkachev A.G. Methods of functiona-lization and modification of carbon nanotubes. M.: Spektr. 2013. 151 p. (in Russian).

Nozirzoda Sh.S. New Science: strategies and vectors of development. 2016. N 5–3 (82). P. 243–246 (in Russian).

Starostina I.V., Sverguzova S.V., Stolyarov D.V., Porozhnyuk E.V., Anichina Ya.N., Shaikhiev I.G. Bulletin of the Technological University. 2017. V. 20. N 16. P. 133–136 (in Russian).

Starostina I.V., Polovneva D.O., Makridina Yu.L., Loktionova E.V. Issues of modern science and practice. V.I. Vernadsky University. 2021. N 4 (82). P. 29–38 (in Russian).

DOI: 10.17277/voprosy.2021.04.pp.029-038.

Malyukov S.P., Saenko A.V. News of the SFU. Technical sciences. 2011. N 4 (117). P. 98–102 (in Russian).

Kotova D.L., Pham Thi Gam, Krysanova T.A., Vasilyeva S.Yu., Timchenko Yu.A., Beketov B.N. Sorption and chromatographic processes. 2014. V. 14. Issue 4. P. 572–577 (in Russian).

Krivoshapkin P.V., Krivoshapkina E.F., Nazarova E.A., Stalyugin V.V. Fundamentals of colloidal chemistry. Surface phenomena and systems. St. Petersburg: ITMO University. 2019. 138 p. (in Russian).

Almazova G.A., Shaikhiev I.G., Galimova R.Z., Sverguzova S.V. Bulletin of the Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov. 2016. N 10. P. 179–184 (in Russian). DOI: 10.12737/22099.

Sverguzova S.V., Sapronova Zh.A., Shaikhiev I.G., Voronina Yu.S., Ievleva E.S. Russian Chemical Journal. 2023. V. 67. N.2. P. 67–73 (in Russian). DOI: 10.6060/rcj.2023672.8.