- ПОЛУЧЕНИЕ ГРАНУЛ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ, МОДИФИЦИРОВАННЫХ УГЛЕРОДНЫМИ НАНОТРУБКАМИ, ДЛЯ ПОВЫШЕННОЙ АДСОРБЦИИ ИОНОВ Cu(II)
Аннотация
Разработан инновационный сорбент для очистки воды от ионов меди (II), представляющий собой композитный материал на основе целлюлозы и углеродных нанотрубок. Вначале получали сорбент в виде гранул путем растворения предварительно измельченных волокон хлопковой целлюлозы в водно-щелочном растворе мочевины при температуре -12,5 °C с последующей сшивкой эпихлоргидрином и капельным введением полученного прозрачного раствора целлюлозы в 12% раствор хлорида натрия (гранулы исходной целлюлозы). Дальнейшее модифицирование целлюлозных гранул проводили последовательно обработкой раствором допамина и окисленными углеродными нанотрубками, растворенными в толуоле. Таким образом были получены целлюлозные гранулы, модифицированные углеродными нанотрубками. Далее были исследованы кинетика и равновесие сорбции ионов Cu2+ гранулами исходной целлюлозы и целлюлозными гранулами, модифицированными углеродными нанотрубками. В кинетическом эксперименте определено время достижения сорбционного равновесия в гетерофазной системе «водный раствор сульфата меди – сорбент». Выполнена обработка кинетических кривых сорбции ионов меди с использованием моделей кинетики псевдо-первого и псевдо-второго порядков и диффузионной модели Вебера-Морриса для исходных целлюлозных гранул и целлюлозных гранул, модифицированных углеродными нанотрубками. Экспериментальные изотермы сорбции ионов меди (II) исходным и модифицированным сорбентом обработаны согласно моделям Ленгмюра, Фрейндлиха, Дубинина-Радушкевича и Темкина. Проведено сравнение данных, полученных в результате обработки изотерм сорбции ионов меди из водных растворов CuSO4 в рамках разных моделей. Определены значения максимальной сорбционной емкости (А∞) полученных образцов по отношению к ионам Cu2+. Согласно модели Ленгмюра, А∞ для модифицированного целлюлозного сорбента в 7 раз превышает А∞ исходных гранул целлюлозы.
Для цитирования: Вокурова Д.А., Никифорова Т.Е. Получение гранул целлюлозы, модифицированных углеродными нанотрубками, для повышенной адсорбции ионов Cu(II). Рос. хим. ж. 2026. Т. LXX. № 1. С. 104-111. DOI: 10.6060/rcj.2026701.12.
Литература
Lee K., Jeon Y., Kwon G., Lee S., Ko Y., Park J., Kim J., You J. // Carbohydrate Polymers. 2024. V. 335. P. 122047. DOI: 10.1016/j.carbpol.2024.122047.
Wang Y., Luo X. // J. Environ. Chem. Eng. 2024. V. 12. P. 113180. DOI: 10.1016/j.jece.2024.113180.
Prokof'Ev V.Y., Gordina N.E. // Russ. J. Appl. Chem. 2013. V. 86. N 3. P. 332-338. DOI: 10.1134/S1070427213030075.
Yang R., Xie Ch., Wan X., Li H., Ge L., Li X., Zhao G. // Chem. Eng. J. 2024. V. 498. P. 155017. DOI: 10.1016/j.cej.2024.155017.
Gomez-Maldonado D., Dickson B., Au G., Borther M. J., Li M., Espinosa E., Rodriguez A., Higgins B., Peresin M.S. // Carbohydrate Polymers. 2025. V. 347. 122771. DOI: 10.1016/j.carbpol.2024.122771.
Seidi F., Yazdi M.K., Jouyandeh M., Habibzadeh S., Munir M.T., Vahabi H., Bagheri B., Rabiee N., Zarrintaj P., Saeb M.R. // Carbohydrate Polymers. 2022. V. 275. 118624. DOI: 10.1016/j.carbpol.2021.118624.
Gopinath V., Kamath S.M., Priyadarshini S., Chik Z., Alarfaj A.A., Hirad A.H. // Biomed. Pharmacother. 2022. V. 146. 112492. DOI: 10.1016/j.biopha.2021.112492.
Никифорова Т.Е., Козлов В.А., Вокурова Д.А. // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2023. Т. 66. № 12. С. 91-100. DOI: 10.6060/ivkkt.20236612.6814.
Liu X., Xiao W., Ma X., Huang L., Ni Y., Chen L., Li J. // Carbohydrate Polymers. 2024. V. 250. 116969. DOI: 10.1016/j.carbpol.2024.116969.
Liu H., Tian X., Xiang X., Chen S. // Int. J. Biol. Macromol. 2022. V. 202. P. 632-643. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2022.01.052.
Zhang Y., Kobayashi K., Kusumi R., Kim U-J., Wada M. // Colloids Surf. A: Physicochem. Eng. Aspects. 2024. V. 682. 132859.
Bahsaine K., Mekhzoum E.M., Benzeid H. // Environ. Sci. Pollut. Res. 2023. V. 30. Р. 67720-67729. DOI: 10.1007/s11356-023-27241-5.
Li B., Pan Y., Zhang Q., Huang Z., Liu J., Xiao H. // Cellulose. 2019. V. 26 (17). Р. 9163-9178. DOI: 10.1007/s10570-019-02687-4.
Allaoui B.E., Chakhtouna H., Zari N., Benzeid H. // J. Water Process Eng. 2023. V. 54. 104015. DOI: 10.1016/j.jwpe.2023.104015.
Benzeid H., Zari N., Qaiss A. E-K., Bouhfid R. // J. Drug Deliv. Sci. Technol. 2023. V. 88. 104899. DOI: 10.1016/j.jddst.2023.104899.
Raji M., Halloub A., Qaiss A., Bouhfid R. Bioplastic-based nanocomposites for smart materials, in: T.A. Inamuddin (Ed.). Handbook of Bioplastics and Biocomposites Engineering Applications. 2023. pp. 457-470. DOI: 10.1002/9781119160182.ch21.
Bahsaine K., Benzeid H., Allaoui B.E., Zari N., Bounfid R. // Int. J. Biol. Macromol. 2024. V. 254. 127867. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2023.127867.
Ермоленко Б.В., Кузин Е.Н. // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2024. Т. 67. Вып. 2. С. 111-118. DOI: 10.6060/ivkkt.20246702.6913.
Кокотов Ю. А., Пасечник В. А. Равновесие и кинетика ионного обмена. Л.: Химия. 1970. 336 с.
Hu Q., Zhang Z. // J. Mol. Liq. 2019. V. 277. P. 646-648. DOI: 10.1016/j.molliq.2019.01.005.
Zhou X., Maimaitiniyazi R., Wang Y. Arabian J. Chem. 2022. V. 15. P. 104267-104272. DOI: 10.1016/j.arabjc.2022.104267.
Нандиянто Асеп Б.Д., Нуграха Вилли К., Юстиа Интан, Рагадхита Ристи, Фиандини Мелли, Мейринавати Ханни, Вулан Диана Р. // Записки Горного института. 2024. Т. 265. С. 104-120.
Heba A. D., Salwa A.H. Albohy, Aida A. // RSC Adv. 2024. V. 14. P. 15942-15952. DOI: 10.1039/d4ra02529f.
Abubakar A.M., Idama E. A., Arowo M. N., Ma’aji A. M. // Measurement: Energy. 2025. V. 7. P. 100057. DOI: 10.1016/j.meaene.2025.100057.
Щегольков А.В., ЩегольковА.В. // Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва). 2025. Т. LXIX. № 1. С. 15-19. DOI: 10.6060/rcj.2025691.3.
Федотова О.В., Трофимова К.В., Цыганков П.Ю., Сафаров Р.Р. // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2023. Т. 66. Вып. 2. С. 107-113. DOI: 10.6060/ivkkt.20236602.6736.
Куленцан А.Л., Марчук Н.А., Легошин Д.А., Ширяев М.Ю., Пузанов А.М., Манукян Л.Т. // Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва). 2025. Т. LXIX. № 2. С. 83-90. DOI: 10.6060/rcj.2025692.10.
