Определение физико-химических и адсорбционно-структурных параметров древесных опилок и их различных модификаций на структурном уровне

Целью настоящей работы являлось определение некоторых физико-химических и адсорбционно-структурных параметров древесных опилок и их модифицированных аналогов.
Методы. Для определения физико-химических и адсорбционно-структурных параметров древесных опилок и их различных модификаций были использованы гравиметрические, потенциометрические, титриметрические методы анализа.
Для исследования структуры древесных опилок применяли ИК-Фурье-спектрометр Nicolet iS50 и микроскоп OmegaScope™-СЗМ с конфокальным рамановским и флуоресцентным спектрометром.
Создание молекулярных структурных формул проводилось в интегрированном пакете программных средств ChemOffice в ChemDraw 3D.
Результаты. Полученные данные показали, что сорбционная способность древесных опилок зависит от вида модификации и от изменений, произошедших на молекулярном уровне. Наибольшие изменения произошли с типом модификации гидроксида натрия, отмечено наибольшее образование гидроксильных и карбоксильных групп. Результаты ИК-спектрометрии говорят о том, что изменения в структуре модифицированных сорбентов свидетельствуют о возможном улучшении древесных опилок к способности сорбировать, в том числе и прямые красители.
Для определения физико-химических параметров древесных опилок и их различных модификаций были исследованы такие характеристики, как: влажность, рН среды, скорости оседания, набухание, пористость, насыпная плотность.
Осуществлено определение осветляющей способности и адсорбционной активности древесных опилок различных модификаций по метиленовому голубому. Все образцы древесных опилок проявляют сорбционные свойства, могут сорбировать молекулы размером от 0,63 до 1,26 нм.
Определили адсорбционную активность по йоду, характеризуемую йодным числом и адсорбционной активностью. Адсорбционная активность по йоду отличается в значительных пределах (5,874–13,494), что обусловлено различным механизмом сорбции на различных сорбента.
Заключение. В данной работе подтверждено, что модифицирование древесных опилок веществами, имеющими кислую и щелочную среду, положительно влияет на степень сорбции сорбента. Наивысшей сорбционной способностью обладают древесные опилки, модифицированные 1% и 5% NaOH. С помощью ИК-спектроскопии доказано, что в процессе модификации в сорбентах происходят изменения на структурном уровне.

1. Лысенко А. В., Лямцев С. Е., Молокоедова И. В. Влияние породы древесных опилок на адсорбционную очистку от катионных красителей // Актуальные проблемы экологии и охраны труда: сборник статей VIII Международной научно-практической конференции / Юго-Зап. гос. ун-т. Курск, 2016. С. 286–290.

2. Очистка сточных вод от прямых красителей отходами деревообрабатывающей промышленности / К. И. Шабалина, В. С. Мяснянкина, А. В. Лысенко, В. С. Мальцева // Страна живет, пока работают заводы: сборник научных трудов Международной научно-технической конференции. Курск: ИП Пучков И. И., 2015. С. 388–391.

3. Лысенко А. В., Лямцев С. Е., Молокоедова И. В. Влияние породы древесных опилок на адсорбционную очистку от катионного красителя синего 2К // Физическая и коллоидная химия – основа новых технологий и современных методов анализа в химической и пищевой отраслях промышленности: [сборник статей]. Воронеж: Воронеж. гос. ун-т инженерных технологий, 2016. С. 350–354.

4. Шабалина К. И., Мяснянкина В. С., Сазонова А. В. Влияние массы древесных опилок на степень сорбции прямых красителей из водных растворов в зависимости от рН среды // Фундаментальные и прикладные исследования в области химии и экологии: материалы Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. Курск, 2015. С. 232–234.

5. Лысенко А. В., Левина К. А., Кувардин Н. В. Адсорбция прямых светопрочных красителей целлюлозным сырьем из водных растворов // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2021. Т. 11, № 1. С. 114–129.

6. Левина К. А., Лысенко А. В. Кинетика процесса адсорбции прямых красителей целлюлозным сырьем из промышленных вод // Инновационный потенциал развития общества: взгляд молодых ученых: сборник научных статей Всероссийской научной конференции перспективных разработок. Курск: Университетская книга, 2020. Т. 2. С. 367–370.

7. Лысенко А. В., Янкив К. Ф., Левина К. А. Кинетика и константы скорости диффузии при сорбции прямых красителей древесными опилками // За нами будущее: взгляд молодых ученых на инновационное развитие общества: сборник научных статей Всероссийской молодежной научной конференции. Курск: Университетская книга, 2020. С. 154–158.

8. Плохих В. В. Определение химического состава древесных опилок // Наука молодых – будущее России: сборник научных статей 7-й Международной научной конференции перспективных разработок молодых ученых. Курск: Университетская книга, 2022. Т. 5. С. 104–107.

9. Ефремова А. Н., Бурыкина О. В. Исследование адсорбционной активности меловой породы Курской области // Фундаментальные и прикладные исследования в области химии и экологии: материалы Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. Курск: Университетская книга, 2015. С. 195–196.

10. Колышкин Д. А., Михайлова К. К. Активные угли. Свойства и методы испытаний: справочник. Л.: Химия, Ленингр. отд-ние, 1972. 56 с.

11. Евсина Е. М., Алыков Н. М., Евсина А. М. Использование нового высокоэффективного сорбирующего материала для кондиционирования атмосферного воздуха в закрытых пространствах // Экологические системы и приборы. 2013. № 2. С. 45–51.

12. Влияние рН среды на сорбцию прямых светопрочных красителей древесными опилками из водных растворов / А. В. Лысенко, К. А. Левина, Е. А. Фатьянова, Д. А. Дурнев, А. Ефремова // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2022. Т. 12, № 3. С. 201–225.

13. Лавров Р. В., Кликин Е. Г., Новиков Л. Б. Использование гидроксида натрия для получения стекловидных щелочных силикатов // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В. Г. Шухова. 2019. № 7. С. 95–101.

14. Олонцев В. Ф., Генералова К. Н., Минькова А. А. Исследование сорбционной способности и структуры нанопористых углеродных материалов // Современные инновации в науке и технике: сборник научных трудов 4 Международной научно-практической конференции. Курск: Университетская книга, 2014. С. 265–268.

15. Карпова Е. В. Изучение модифицированной древесины методом ИК-Фурье-спектроскопии: дис. … канд. хим. наук. Красноярск, 2002. 140 с.

16. Сазонова А. В. Термодинамика и кинетика сорбции поллютантов сточных вод нетрадиционными материалами: дис. … канд. хим. наук. Курск, 2013. 148 с.

17. Гатилова О. В., Бурыкина О. В. Кинетика сорбции красителя катионного розового 2С древесными опилками // EUROPEJSKA NAUKA XXI POWIEKĄ – 2015: мateriały XI międzynarodowej naukowi-praktycznej konferencji. Przemusl: Nauka i studia, 2015. Р. 68–70.

18. Исследование кинетических кривых сорбции древесными опилками прямого синего КУ из водных растворов в зависимости от рН среды / К. А. Левина, А. А. Рухлина, А. В. Лысенко, Н. В. Кувардин // 21 век: фундаментальная наука и технологии: материалы XXV Международной научно-практической конференции. North Charleston, Lulu PressInc., 2021. С. 167–171.

19. Андриянцева С. А. Снижение эмиссии углеводородов из строительных материалов путем применения сорбентов, полученных из отходов коксохимического производства: дис. … канд. техн. наук. Воронеж, 2012. 156 c.

20. Сазонова А. В., Афанасьева М. М. Использование отходов кожевенного производства для очистки сточных вод текстильных предприятий // Актуальные проблемы экологии и охраны труда: сборник статей VII Международной научно-практической конференции / редкол.: Л. В. Шульга (отв. ред.) [и др.]; Юго-Западный гос. ун-т. Курск, 2015. С. 181–185.