Сорбционное извлечение ионов Cu(II) модифицированными опилками в динамических условиях

Abstract

В статье представлено исследование сорбционных свойств по отношению к ионам меди модифицированных опилок липы в динамических условиях. В качестве исходного сырья использованы древесные опилки липы фракции 0,75–2,00 мм, которые были подвергнуты модификации различными методами: термообработке опилок при 300 °С, химической обработке раствором 5 н HNO3, термохимической модификации с использованием поэтапно тех же условий обжига и кислотной обработки. Целью исследования являлась оценка потенциального многократного применения полученных модифицированных сорбентов в процессах сорбции-десорбции ионов меди(II) из водных сред. Сорбционные характеристики в динамических условия исследовались на установке, основным элементом которой являлась стеклянная сорбционная колонка диаметром 10 мм длиной 300 мм с массой загруженного сорбента 1 г. При изучении прямого процесса сорбции использовали раствор сульфата меди (С = 120 мг/дм3). В качестве десорбирующего реагента применяли раствор 5 н H2SO4. На каждом исследуемом сорбенте провели два цикла сорбции-десорбции. Наибольшей емкостью в динамических условиях обладает образец опилок липы, модифицированный термохимическим методом, с емкостью 31,12 мг/г на 1-м цикле сорбции и 29,72 мг/г на 2-м цикле, что выше значений для нативных опилок в 7,78 и 9,17 раза соответственно. Эффективность десорбции составляет 81,7–84,8 %, причем концентрация меди в десорбирующем растворе на выходе из колонки достигает 1 г/л. Таким образом, показано, что модифицированные опилки липы могут успешно применяться для концентрационного извлечения ионов меди(II) в динамических условиях, обеспечивая обезвреживание водных сред до нормативных требований к их качеству и безопасности.

This article presents a study of the copper ion sorption properties of modifi ed linden sawdust under dynamic conditions. For the research, four sorbent samples were obtained and investigated. As the initial sample, it was used linden sawdust with the particle size of 0,75–2,00 mm, for the rest samples, linden sawdust was modifi ed by various methods: thermal modifi cation at T = 300 °С, chemical modifi cation by 5N HNO3 solution, and thermochemical modifi cation using the same fi ring conditions and acid treatment. The research aimed to evaluate the performance of potential multiple use of the sorbents for sorption-desorption of copper (II) ions from aquatic media. Sorption characteristics under dynamic conditions were researched using a setup whose main element was a glass sorption column with a diameter of 10 mm and a length of 300 mm, with a loaded sorbent mass of 1 g. When researching the direct sorption, a solution of copper sulfate (C = 120 mg/dm3) was used. A 5N H2SO4 solution was used as a desorbing reagent. Two sorptiondesorption cycles were performed on each of the sorbent samples. The highest capacity was shown by the thermochemically modifi ed linden sawdust sample with a capacity of 31,12 mg/g in the fi rst sorption cycle and 29,72 mg/g in the second cycle, which is 7,78 and 9,17 times higher than the values for native sawdust, respectively. The desorption effi ciency was 81,7–84,8 %, with the copper concentration reaching 1 g/l in the desorbing solution at the column outlet. Thus, it was demonstrated that modifi ed linden sawdust can be successfully used for the concentrated extraction of copper(II) ions under dynamic conditions, ensuring the decontamination of aquatic environments to meet regulatory quality and safety requirements.