Біосорбенти для очистки стічних вод

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorГалиш, В. В.
dc.contributor.authorТрус, І. М.
dc.contributor.authorРадовенчик, В. М.
dc.contributor.authorГомеля, М. Д.
dc.date.accessioned2023-03-10T13:01:21Z
dc.date.available2023-03-10T13:01:21Z
dc.date.issued2021
dc.description.abstractenBiosorption is a promising technology for removing various pollutants from industrial wastewater, which consists in the use of secondary plant raw materials (e.g., agro-industrial waste) to solve environmental pollution problems. The purpose of this study is to evaluate the potential of nut shells as a biosorbent, to study the effect of alkaline modification of shells on their properties and to study the use of spent biosorbents as additives in cement. The influence of the fractional composition of the initial material on its sorption capacity and the influence of the modification of shells with alkaline solution on the properties of the obtained biosorbents are investigated. The yield of the final products was determined gravimetrically as the ratio of the mass of the product to the mass of the raw material. The sorption capacity was studied using model solutions. The concentration of sodium hydroxide solutions was determined by titration, and the cationic dye by spectrophotometric method. Methylene blue was used as a test dye. The studies have shown that the fractional composition of the material largely determines its sorption properties. Reducing the particle size of the nut shells leads to an increase in the sorption efficiency of methylene blue from 17.2% for the fraction with a size of 1.5-2.0 mm to 39.2% for the fraction with a size of 0.5-1.0 mm. The static exchange capacity increases by an average of 30 % for each subsequent fraction. To improve the sorption properties of the initial material, along with grinding, it is advisable to use chemical modification. The method of alkaline modification was used, which is accompanied by partial destruction of the aromatic component of raw materials and low molecular weight polysaccharides and by removal of extractives of different nature, which leads to the formation of a more porous structure. The maximum sorption efficiency of methylene blue (80 %) corresponds to the biosorbent obtained from nut shells (fractional composition 0.5-1.0 mm) by modifying with 5 % NaOH solution for 180 min at a temperature of 100 oC. Alkaline treatment significantly improves the adsorption capacity of the biosorbent to the cationic dye compared to the initial material. The sorption capacity of nut shells and biosorbent based on shells was studied as a function of pH of aqueous dye solution and duration of contact. It was found that pH of the aqueous solution had a significant effect on the sorption of the dye and the maximum value was reached at pH 6. This is due to the electrokinetic properties of the surface of lignocellulosic materials - the ability to change charge depending on pH (positive in acidic, negative in neutral and alkaline), due to the presence of different functional groups. The study of kinetics showed that the maximum rate of absorption of methylene blue corresponded to the first 30 minutes of contact. Sorption equilibrium is achieved within 240 minutes of contact. Sorption kinetics was also studied using pseudo-first and pseudo-second order models, as well as a diffusion model. The pseudo-second order kinetic model (R2 = 0.99) best describes the absorption kinetics of the cationic dye and suggests that the fixation of methylene blue on the surface of the biosorbent occurs due to various mechanisms. The problem of further use of spent sorption materials is no less important than the efficiency of sorbents in creating an effective integrated water treatment technology. Spent biosorbent was used as an additive to the composition of cement type I/500. The use of plant material in the amount of 5% will not lead to a significant deterioration of the physical and mechanical properties of cement. This indicates the prospects of such an approach in the utilization of spent sorbents. In further research, it is planned to investigate various modification options for plant materials for obtaining highly effective biosorbents of multipurpose function for the solution of environmental problems.uk
dc.description.abstractukБіосорбція - перспективна технологія видалення різних забруднювачів з промислових стічних вод, яка полягає у використанні вторинної рослинної сировини (наприклад, відходів агропромислового комплексу) для вирішення проблем забруднення навколишнього середовища. Метою даного дослідження є оцінка потенціалу шкаралуп горіхів як біосорбенту, дослідження впливу лужного модифікування шкаралуп на їх властивості та дослідження застосування відпрацьованих біосорбентів як добавок в складі цементу. В роботі досліджено вплив фракційного складу вихідного матеріалу на його сорбційну здатність, а також вплив процесу модифікування шкаралуп горіху лужним розчином на властивості одержаних біосорбентів. Вихід кінцевих продуктів визначали гравіметричним методом як відношення маси продукту до маси вихідної сировини. Сорбційну здатність вивчили із застосуванням модельних розчинів. Концентрацію розчинів гідроксиду натрію визначали методом титруванням, а катіонного барвника - спектрофотометричним способом. Метиленовий синій використовували як тестовий барвник. Дослідження показали, що фракційний склад матеріалу в значній мірі визначає його сорбційні властивості. Зменшення розміру частинок шкаралупи горіхів призводить до збільшення ефективності сорбції метиленового синього з 17,2% для фракції з розмірами 1,5-2,0 мм до 39,2% для фракції з розмірами 0,5-1,0 мм. Статична обмінна здатність збільшується в середньому на 30% для кожної наступної фракції. Для поліпшення сорбційних властивостей вихідного матеріалу поряд із подрібненням доцільно застосовувати хімічне модифікування. В роботі було застосовано спосіб лужного модифікування, яке супроводжується частковим руйнування ароматичної складової сировини, низькомолекулярних полісахаридів, видаленням екстрактивних речовин різної природи, що призводить до утворення більш пористої структури. Максимальна ефективність сорбції метиленового синього (80%) відповідає біосорбенту, що отримано з шкаралуп горівхів (фракційний склад 0,5-1,0 мм) модифікуванням 5% розчином NaOH протягом 180 хв за температури 100 оС. Лужна обробка значно покращує адсорбційну здатність біосорбенту до катіонного барвника порівняно з вихідним матеріалом. Сорбційну здатність шкаралуп горіхів та біосорбенту на їх основі вивчали як функцію від рН водного розчину барвника та тривалості контакту. Встановлено, що рН водного розчину має суттєвий вплив на сорбцію барвника і максимальне значення досягається за значення рН 6. Це пов’язано з електрокінетичними властивостями поверхні лігноцелюлозних матеріалів – здатністю змінювати заряд в залежності від рН (позитивне в кислому середовищі, негативне в нейтральному та лужному), що обумовлено наявністю різних функціональних груп. Дослідження кінетики показало, що максимальна швидкість поглинання метиленового синього відповідає першим 30 хв контакту. Сорбційна рівновага досягається протягом 240 хв контакту. Кінетику сорбції вивчали також із застосуванням моделей псевдо-першого та псевдо-другого порядку, а також дифузійної моделі. Кінетична модель псевдо-другого порядку (R2 = 0,99) найкраще описує кінетику поглинання катіонного барвника і свідчить про те, що фіксація метиленового синього на поверхні біосорбенту відбувається за рахунок різних механізмів. Проблема подальшого використання відпрацьованих сорбційних матеріалів є не менш важливою, ніж ефективність сорбентів при створенні ефективної інтегрованої технології очищення води. Відпрацьований біосорбент використовували як добавку до складу цементу типу I/500. Застосування рослинного матеріалу у кількості 5% не призодить до суттєвого погіршення фізико-механічних показників цемену. Це свідчить про перспективність такого підходу в утилізації відпрацьованих сорбентів. В подальших дослідженнях планується дослідити різні варіанти модифікування рослинних матеріалів для одержання високоефективних біосорбентів багатофункціонального призначення для вирішення проблем навколишнього середовища.uk
dc.format.pagerangeС. 51-57uk
dc.identifier.citationБіосорбенти для очистки стічних вод / Галиш В. В., Трус І. М., Радовенчик В. М., Гомеля М. Д. // Вісник НТУУ «КПІ ім. Ігоря Сікорського». Серія «Хімічна інженерія, екологія та ресурсозбереження». – 2021. – № 3 (20). – С. 51-57. – Бібліогр.: 9 назв.uk
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/2617-9741.3.2021.241049
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/53567
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, 2021, № 3 (20)uk
dc.subjectбіосорбентuk
dc.subjectшкаралупи горіхівuk
dc.subjectвидаленняuk
dc.subjectефективністьuk
dc.subjectутилізаціяuk
dc.subjectbiosorbentuk
dc.subjectnut shellsuk
dc.subjectremovaluk
dc.subjectefficiencyuk
dc.subjectutilizationuk
dc.subject.udc661.728+66.081+547.97+544.723uk
dc.titleБіосорбенти для очистки стічних водuk
dc.typeArticleuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
VKPI-ChemInzh_2021_3_p51-57.pdf
Розмір:
898.36 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, № 3 (20)