Влияние рН среды на сорбцию прямых светопрочных красителей древесными опилками из водных растворов

Целью настоящей работы являлось исследование процесса сорбции прямых красителей древесными опилками в зависимости от pH среды.

Методы. В качестве сорбента использовались отходы деревообрабатывающей промышленности – древесные опилки берёзы размером частиц менее 2 мм. В качестве сорбатов предварительными испытаниями выбрано два прямых светопрочных красителя: бирюзовый СВ, красный 2С. Представлены 3D-макеты строения данных прямых красителей, построенные с помощью ChemOffice.

Результаты. Выбраны максимумы поглощения света для прямых светопрочных красителей: красный 2С  520 нм и бирюзовый СВ  610 нм. В статье изучено влияние массы опилок на степень сорбции прямых светопрочных красителей (бирюзового СВ и красного 2С) из водных растворов. Исследованы закономерности кинетики сорбции из водных растворов прямых светопрочных красителей древесными опилками березы в зависимости от рН среды. Проанализированы кинетические кривые процесса сорбции прямых красителей древесными опилками. 

Представление экспериментальных данных как зависимость степени достижения равновесной сорбции (F) от времени (t) позволило определить критерии стадии, лимитирующей скорость поглощения вещества. С целью подтверждения влияния внешних диффузионных и внутренних диффузионных процессов на скорость сорбции, была проведена соответствующая обработка кинетических кривых в координатах -ln(1-F) от t и Г_t от t^0,5. Получены величины достоверности аппроксимации кинетической прямой.

Заключение. Полученные результаты показали, что древесные опилки сорбируют краситель прямой бирюзовый в кислой среде и практически не сорбируют в нейтральной среде. Воздействие рН среды на процесс сорбции красителя прямого светопрочного красного имеет менее ярко выраженный характер: практически на всем промежутке времени контакта фаз степень сорбции не превышает 50%.

Показано, что древесные опилки березы можно использовать для очистки сточных вод от прямых светопрочных красителей.

1. Мальцева В. С., Бурыкина О. В., Сазонова А. В. Кинетика сорбции кислотных красителей из водных растворов карбонатными породами и отходами кожевенного производства // Безопасность жизнедеятельности. 2014. № 6 (162). С. 16–22.

2. Кинетика сорбции ионов меди меловыми породами / Ф. Ф. Ниязи, В. С. Мальцева, О. В. Бурыкина, А. В. Сазонова // Известия Курского государственного технического университета. 2010. № 4 (33). С. 28–33.

3. Левина К. А., Лысенко А. В. Изучение кинетики сорбции древесными опилками сточных вод на основе красителя прямого красного 2С в различных условиях рН среды // Инновационные технологии защиты окружающей среды в современном мире: материалы Всероссийской научной конференции с международным участием молодых ученых и специалистов. Казань: Изд-во КНИТУ, 2021. С. 285–289.

4. Котова А. К., Сазонова А. В., Ниязи Ф. Ф. Использование отходов дробильнообогатительного комплекса для очистки сточных вод от красителя катионный синий О // Фундаментальные и прикладные исследования в области химии и экологии: материалы Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. Курск: Университетская книга, 2015. С. 182–184.

5. Котова А. К., Лысенко А. В. Применение отходов дробильно-обогатительного комплекса для очистки сточных вод от катионных красителей // Химия и химическое образование: материалы III Международной научно-практической конференции. Благовещенск: Изд-во БГПУ, 2015. С. 77–79.

6. Будыкина Д. В., Разиньков Д. Ю., Бурыкина О. В. Исследование сорбционных способностей модифицированной глины для очистки сточных вод от промышленного красителя // Актуальные проблемы современной науки в 21 веке: сборник материалов государственного университета. Серия: Техника и Series: Engineering and Technologies 4-й Международной научно-практической конференции. Махачкала: Апробация, 2014. С. 13–14.

7. Исследование сорбционной способности карбонатных минералов Курской области на примере сорбции ионов меди / Н. В. Фролова, О. О. Пыхова, А. В. Сазонова, В. С. Мальцева, О. В. Бурыкина // Молодежь и XXI век – 2012: материалы IV Международной молодежной научной конференции. Курск: Университетская книга, 2012. С. 231–233.

8. Сазонова А. В., Лямцев С. Е. Перспективы использования природных сорбентов для очистки сточных вод от техногенных загрязнений // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2015. № 3 (16). С. 80–85.

9. Будыкина Т. А., Мальцева В. С., Сазонова А. В. Использование природного сорбента «Аквамаг» для очистки сточных вод // Актуальные проблемы химической науки, практики и образования: сборник статей Международной научно-практической конференции / Курск. гос. техн. ун-т. Курск, 2009. Т. 2. С. 90–92.

10. 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.

11. Левина К. А., Лысенко А. В. Изучение кинетики внешней диффузии в процессе сорбции прямого красного 2С модифицированными древесными опилками // Фундаментальные и прикладные исследования в области химии и экологии – 2021: сборник научных статей Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. Курск: Университетская книга, 2021. С. 128–132.

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

13. Левина К. А., Лысенко А. В. Исследование термодинамики сорбции красителя прямой красный 2С модифицированными целлюлозными сорбентами // Инновационные научные исследования. 2021. № 4 (6), ч. 1. 1С. 26–33.

14. 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: Университетская книга, 2015. С. 232–234.

15. Фрундина Д. А., Ветчинова Д. В., Лысенко А. В. Очистка сточных вод отходом сахарного производства от прямых красителей // Будущее науки-2017: сборник научных статей 5-я Международной молодежной научной конференции. Курск: Университетская книга, 2017. С. 340–343.

16. Кабашова А. Н., Белова Д. И. Современные требования к производству бумаги // Символ науки. 2020. № 12, ч. 1. С. 11–12.

17. Тарасов С. М., Азаров В. И., Ковернинский И. Н. Современные тенденции в развитии технологии производства бумаги и картона // Вестник МГУЛ – Лесной вестник. 2003. № 5. С. 89–92.

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 Press. Ins., 2021. С. 167–171.

19. 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: в 4-х т. Курск: Университетская книга, 2020. С. 154–158.

20. 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: в 2‐х т. Курск: Университетская книга, 2020. С. 367–370.

21. The chemical composition of silver birch (Betula pendula Roth.) wood in Poland depending on forest stand location and forest habitat type / H. Lachowicz, H. Wro´blewska, M. Sajdak, M. Komorowicz, R. Wojtan // Cellulose. 2019. Vol. 26. Р. 3047–3067.

22. Фам Тхань Минь, Лебедева О. Е. Изучение кинетики и термодинамики адсорбции бриллиантового зеленого на магнитном композите // Региональные геосистемы. 2017. Т. 41, № 25 (274). С. 5–11.

23. Сорбция метиленового голубого на пленочных композитах этилцеллюлоза/бентонит / О. В. Алексеева, А. Н. Родионова, Н. А. Багровская, А. В. Носков, А. В. Агафонов // Физикохимия поверхности и защита материалов. 2020. T. 56, № 2, С. 126–131.

24. Шайхиев И. Г., Гальблауб О. А., Гречина А. С. Использование отходов от переработки ячменя в качестве сорбционных материалов для удаления поллютантов из водных сред (обзор литературы) // Вестник технологического университета. 2017. Т. 20, № 23. С. 110–117.

25. Петрова О. В., Котецкий В. В., Буринская А. А. Кинетика сорбции кислотных и активных красителей шерстяным волокном в присутствии окислительно-восстановительных систем // Журнал прикладной химии. 2004. № 5. С. 866–867.

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