Сорбційні властивості органосольвентного лігніну щодо метиленового синього

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorГалиш, В. В.
dc.contributor.authorСоколовська, Н. В.
dc.contributor.authorНіколайчук, А. А.
dc.contributor.authorТрембус, І. В.
dc.date.accessioned2023-03-07T13:07:45Z
dc.date.available2023-03-07T13:07:45Z
dc.date.issued2020
dc.description.abstractenInvolvement of secondary raw materials such as plant wastes and by-products of plant materials processing for solving problems of environmental pollution is considered as a promising direction by scientists in many countries of the world. The purpose of the paper is to study the structure and sorption properties of lignin as a by-product of organosolv delignification of wheat straw. In this work lignin precipitated from the spent cooking solution after oxidative-organosolv delignification of wheat straw was used as the raw material. Different methods of analysis were used to study the structure and properties of the obtained lignin, including gravimetric, spectroscopy, and microscopy. The sorption capacity of the material with respect to methylene blue was studied using model solutions and a spectrophotometric method to determine dye concentrations. Investigation of the sample by the method of infrared spectroscopy and scanning electron microscopy showed that organosolv lignin is a highly dispersed material with particles of various shapes and sizes, and contains a small number of polysaccharides, the total pore volume of such material is 0.431 cm3 . The sorption capacity of lignin towards methylene blue was investigated as a function of the pH of the dye aqueous solution, its initial concentration, and the duration of the process. It is shown that the sorption capacity is largely depends on the pH of the medium and increases with a change in pH from 3 to 6. However, a further increase in pH does not change the specified indicator. This dependence of the sorption capacity is related to the property of the surface of the plant material to change the charge from positive in acidic medium to negative in neutral and alkaline, due to the presence of oxygen-containing functional groups (mainly phenolic and aliphatic hydroxyls), which are easy can be protonated and deprotonated. The absorption kinetics of the dye is quite fast and the sorption equilibrium is reached within the first 120 min of contact. Pseudo-first and pseudo-second order models and intraparticle diffusion were used to study the sorption kinetics. Compared to the kinetic model of pseudo-first order (R2 = 0,985) and intraparticle diffusion (R2 = 0,856), the kinetic model of pseudo-second order (R2 = 0,999) better describes the kinetics of sorption and indicates that fixation of the dye on the surface of the material takes place with the involvement of different mechanisms. To study the adsorption equilibrium in the sorption of methylene blue, model solutions with initial dye concentrations of 30 to 500 mg/l were used. It was found that at an initial concentration of methylene blue in a solution below 100 mg/l, the sorption capacity increases linearly with increasing initial concentrations. Then the increase in the sorption capacity is slower. The maximum sorption capacity is 44.7 mg/g. In the case of the adsorption isotherm, the Langmuir equation (R2 = 0.996) is more suitable than the Freundlich equation (R2 = 0.955) to describe the absorption process of the cationic dye and indicates that the adsorption is a monolayer. In general, it was shown that organosolv lignin from wheat straw with sorption capacity slightly exceeds oreganoslv lignin from other plant raw materials. Creating new, inexpensive and effective materials is an urgent task for scientists. Developing new resource-saving technologies to solve the problem of environmental pollution is a priority for chemical technology and ecology worldwide. This is especially important for Ukraine, as efficient processing of agricultural plant waste with the use of environmentally friendly technologies will help to meet the needs of many industries and improve the environment. It is promising for further to study the structure of organosolv lignin to determine the content of various functional groups and to determine the possibility of its use for absorption heavy metal ions from aqueous solutions.uk
dc.description.abstractukЗалучення вторинної сировини у вигляді рослинних відходів та побічних продуктів переробки рослинної сировини до вирішення проблем забруднення навколишнього середовища розглядається як перспективний напрямок вченими багатьох країн світу. Мета роботи – дослідження структури та сорбційних властивостей лігніну як побічного продукту органосольвентної делігніфікації соломи пшениці. В роботі як вихідну сировину використовували лігнін, осаджений з відрацьованого варильного розчину окисноорганосольвентної делігніфікації соломи пшениці. Для дослідження структури та властивостей одержаного лігніну використовували різні методи аналізу, включаючи гравіметричний, спектроскопію, мікроскопію. Сорбційну здатність матеріалу щодо метиленового синього вивчали з використанням модельних розчинів та спектрофотометричного способу для визначення концентрацій барвника. Дослідження зразка за допомогою методу інфрачервоної спектроскопії та скануючої електронної мікроскопії показало, що органосольвентний лігнін представляє собою високодисперсний матеріал з частинкамии різної форми та розміру, і містить у своєму складі незначну кількість полісахаридів, загальний об’єм пор такого матеріалу складає 0,431 см3 /г. Сорбційну здатність лігніну щодо метиленового синього досліджували як функцію від рН водного розчину барвника, його початкової концентрації та тривалості процесу. Показано, що сорбційна ємність в значній мірі залежить від рН середовища і збільшується зі зміною рН від 3 до 6. Однак подальше збільшення рН не призводить до зміни вказаного показника. Така залежність сорбційної здатності пов’язана з властивістю поверхні рослинного матеріалу змінювати заряд від позитивного в кислому середовищі до негативного в нейтральному та лужному, завдяки наявності оксигенмістних функціональних груп (в основному фенольні та аліфатичні гідроксили), що здатні легко протонізуватися та депротонізуватися при різних значеннях рН. Кінетика поглинання барвника при цьому є досить швидкою і сорбційна рівновага досягається протягом перших 120 хв контакту. З метою вивчення кінетики сорбції були застосовані моделі псевдо-першого та псевдо-другого порядку та внутрішньомолекулярної дифузії. У порівнянні з кінетичною моделлю псевдо-першого порядку (R2 = 0,985) та внутрішньомолекулярноїї дифузії (R2 = 0,856) кінетична модель псевдо-другого порядку (R2 = 0,999) краще описує кінетику сорбції і свідчить про те, що фіксація барвника на поверхні матеріалу відбувається із залученням різних механізмів. Для дослідження адсорбційної рівноваги при сорбції метиленового синього використовували модельні розчини з початковими концентраціями барвника від 30 до 500 мг/л. Встановлено, що за початкової концентрації метиленового синього у розчині нижче 100 мг/л сорбційна ємність зростає лінійно зі збільшенням початкової концентрацій. Потім збільшення сорбційної ємності відбувається більш повільно. Максимальна сорбційна здатність складає 44,7 мг/г. У випадку ізотерми адсорбції, рівняння Ленгмюра (R2 = 0,996) є більш придатним, ніж рівняння Фрейндліха (R2 = 0,955), для опису процесу поглинання катіонного барвника і свідчить про те, що адсорбція є моношаровою. Загалом, показано, що органосольветний лігнін з соломи пшениці за сорбційною ємністю дещо перевищує ораганосльвентний лігнін з іншої рослинної сировини. Створення нових дешевих та ефективних матеріалів є актуальним завданням для науковців. Розробка нових ресурсозберігаючих технологій задля вирішення проблем забруднення навколишнього середовища є пріоритетним напрямком розвитку хімічних технологій та екології у всьому світі. Для України це є особливо актуальним, оскільки ефективна переробка рослинних відходів сільського господарства із залученням екологічно безпечних технологій дозволить забезпечити потреби багатьох галузей вітчизняної промисловості та поліпшити стан навколишнього середовища. Перспективним є подальше дослідження структури органосольвентного лігніну для визначення вмісту різних функціональних груп та визначення придатності його використання для поглинання з водних розчинів йонів важких металів.uk
dc.format.pagerangeС. 47-58uk
dc.identifier.citationСорбційні властивості органосольвентного лігніну щодо метиленового синього / Галиш В. В., Соколовська Н. В., Ніколайчук А. А., Трембус І. В. // Вісник НТУУ «КПІ ім. Ігоря Сікорського». Серія «Хімічна інженерія, екологія та ресурсозбереження». – 2020. – № 2 (19). – С. 47-58. – Бібліогр.: 24 назв.uk
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/2617-9741.2.2020.208327
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/53424
dc.language.isoukuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.sourceВісник НТУУ «КПІ ім. Ігоря Сікорського». Серія «Хімічна інженерія, екологія та ресурсозбереження»: збірник наукових праць, 2020, № 2 (19)uk
dc.subjectлігнінuk
dc.subjectсорбентuk
dc.subjectметиленовий синійuk
dc.subjectізотермаuk
dc.subjectкінетикаuk
dc.subjectligninuk
dc.subjectsorbentuk
dc.subjectmethylene blueuk
dc.subjectisothermuk
dc.subjectkineticsuk
dc.subject.udc661.18+661.729+66.081+547.97uk
dc.titleСорбційні властивості органосольвентного лігніну щодо метиленового синьогоuk
dc.typeArticleuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
VKPI-ChemInzh_2020_2(19)_p47-58.pdf
Розмір:
987.4 KB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
9.1 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Вісник НТУУ «КПІ ім. Ігоря Сікорського». Серія «Хімічна інженерія, екологія та ресурсозбереження»: збірник наукових праць, № 2 (19)