Умарова Кристина Владимировна - магистрант кафедры фундаментальной химии и химической технологии.
Ул. 50 лет Октября, д. 94, Курск 305040
Kristina V. Umarova - Undergraduate of the Department of Fundamental Chemistry and Chemical Technology.
Ул. 50 лет Октября, д. 94, Курск 305040
Лысенко Анна Владимировна - кандидат химических наук, доцент кафедры фундаментальной химии и химической технологии.
Ул. 50 лет Октября, д. 94, Курск 305040
Anna V. Lysenko - Candidate of Sciences (Chemical), Associate Professor of the Department of Fundamental Chemistry and Chemical Technology.
Ул. 50 лет Октября, д. 94, Курск 305040
Дорошенко Мария Вячеславовна - студент кафедры фундаментальной химии и химической технологии.
Ул. 50 лет Октября, д. 94, Курск 305040
Maria V. Doroshenko - Student of the Department of Fundamental Chemistry and Chemical Technology.
Ул. 50 лет Октября, д. 94, Курск 305040
Колочева Дарья Владимировна студент кафедры фундаментальной химии и химической технологии.
Ул. 50 лет Октября, д. 94, Курск 305040
Darya V. Kolocheva - Student of the Department of Fundamental Chemistry and Chemical Technology.
Ул. 50 лет Октября, д. 94, Курск 305040
Цель. Сравнительная оценка сорбционной способности и кинетики процесса удаления изомерных двухатомных фенолов – гидрохинона и пирокатехина – из водных растворов с использованием трёх типов нетрадиционных сорбентов на основе отходов: лигноцеллюлозный (шелуха пшеницы), белковый (кожевенная стружка) и синтетический (полиэтилен).
Методы. Сорбцию изучали в статических условиях при комнатной температуре, варьируя время контакта от 5 до 30 минут. Концентрацию фенолов определяли спектрофотометрически по окрашенным комплексам с хлоридом железа (III). Кинетические данные обрабатывали в рамках моделей псевдопервого и псевдовторого порядка. Рассчитывали основные сорбционные характеристики: степень извлечения, статическую обменную ёмкость, коэффициент распределения и константу скорости.
Результаты. Все исследованные сорбенты продемонстрировали высокую и близкую эффективность, обеспечивая извлечение более 98,5% фенолов за первые 10 минут. Установлено систематическое небольшое преимущество пирокатехина над гидрохиноном (на 0,1‒0,3%), обусловленное его большей кислотностью (pKa1 = 9,45) и гидрофобностью (log Kow = 0,88). Кинетика процесса во всех случаях удовлетворительно описывается моделью псевдопервого порядка. Наибольшие значения сорбционных параметров для обоих фенолов были получены для непищевых отходов пшеницы, что позволяет рекомендовать их в качестве наиболее эффективного материала. Для данного сорбента предложены доминирующие механизмы сорбции: водородные связи и π-π-взаимодействия с ароматическими фрагментами лигнина.
Заключение. Непищевые отходы переработки пшеницы являются высокоэффективным, доступным и перспективным сорбентом для удаления гидрохинона и пирокатехина из водных растворов, превосходящим по комплексу характеристик кожевенную стружку и полиэтилен. Процесс лимитируется диффузией сорбата к поверхности.
Purpose. Comparative assessment of the sorption capacity and kinetics of the removal process of isomeric dihydric phenols – hydroquinone and pyrocatechol – from aqueous solutions using three types of non-traditional waste-based sorbents: lignocellulosic (wheat husk), protein (leather shavings), and synthetic (polyethylene).
Methods. Sorption was studied under static conditions at room temperature, varying the contact time from 5 to 30 minutes. The concentration of phenols was determined spectrophotometrically by colored complexes with iron (III) chloride. Kinetic data were processed within the framework of pseudo-first and pseudo-second order models. The main sorption characteristics were calculated: recovery degree, equilibrium sorption capacity, distribution coefficient, and rate constant.
Results. All studied sorbents demonstrated high and comparable efficiency, providing >98.5% phenol recovery within the first 10 minutes. A systematic slight advantage of pyrocatechol over hydroquinone (by 0.1–0.3%) was established, due to its higher acidity (pKa₁ = 9.45) and hydrophobicity (log Kow = 0.88). The process kinetics in all cases are satisfactorily described by a pseudo-first order model. The highest values of sorption parameters for both phenols were obtained for non-food wheat processing waste, which allows us to recommend it as the most effective material. For this sorbent, the dominant sorption mechanisms are proposed: hydrogen bonds and π-π interactions with aromatic fragments of lignin.
Conclusion. Non-food wheat processing waste is a highly effective, affordable and promising sorbent for the removal of hydroquinone and pyrocatechol from aqueous solutions, superior in a set of characteristics to leather shavings and polyethylene. The process is limited by the diffusion of the sorbate to the surface.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.