DOI: https://doi.org/10.18524/2304-0947.2019.2(70).169226

ОТРИМАННЯ АДСОРБЕНТІВ З РОСЛИННИХ ВІДХОДІВ, МОДИФІКОВАНИХ ЛИМОННОЮ КИСЛОТОЮ

L. M. Soldatkina, M. A. Zavrichko

Анотація


В даний час інформація про вплив факторів при отриманні модифікованих рослинних відходів з використанням лимонної кислоти на їх адсорбційні властивості по відношенню до катіонних барвників нечисленна і суперечлива. У даній роботі був розроблений експеримент з пошуку оптимальних змінних, таких як концентрація лимонної кислоти, температура модифікації та час модифікації для отримання адсорбентів з лігноцелюлозних рослинних відходів (соломи ячменю та стебел кукурудзи) шляхом їх модифікації та застосування для вилучення катіонних барвників (метиленового блакитного і малахітового зеленого). Функцію відклику оцінювали за допомогою ступеня адсорбційного вилучення катіонних барвників. Для оптимізації модифікації рослинних відходів використано методологію центрального композитного планування (типу 23). Це дозволило провести мінімальну кількість експериментів, а також проаналізувати взаємодію між змінними факторами. Математичні моделі щодо впливу фактичних змінних модифікації рослинних відходів на адсорбційне вилучення катіонних барвників отримані як рівняння регресії з використанням програмного забезпечення MINITAB 18. Визначені значення коефіцієнтів кореляції та скорегованих коефіцієнтів кореляції для регресійних рівнянь і підтверджена їх лінійність. Розраховані значення ступеней вилучення катіонних барвників добре узгоджуються з експериментальними значеннями. Встановлені оптимальні умови модифікації рослинних відходів: концентрація лимонної кислоти, час та температура модифікації – 0,78 М, 210 хв і 393 К відповідно. За цих умов модифіковані солома ячменю та стебла кукурудзи дозволяють вилучати катіонні барвники на 93-95%. Проаналізовано фізико-хімічні характеристики не модифікованих та модифікованих соломи ячменю та стебел кукурудзи, отриманих в оптимальних умовах модифікації.

Ключові слова


модифікація; рослинні матеріали; адсорбція; катіонні барвники; центральний композитний план

Повний текст:

PDF (Русский)

Посилання


Hokkanen S., Bhatnaga A., Sillanpää M. A review on modification methods to cellulose-based adsorbents to improve adsorption capacity. Water Res., 2016, vol. 91, pp. 156-173. https://dx.doi.org/10.1016/j.watres.2016.01.008

Gong R., Jin Y., Chen F., Chen J., Liu Z. Enhanced Malachite Green removal from aqueous solution by citric acid modified rice straw. J. Hazard. Mater., 2006, vol. 137, pp. 865–870. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2006.03.010

Fathy N. A., El-Shafey O.I., Khalil L.B. Effectiveness of alkali-acid treatment in enhancement the adsorption capacity for rice straw: the removal of Methylene Blue dye. ISRN Phys. Chem., 2013, vol. 2013, pp. 1-15. https://dx.doi.org/10.1155/2013/208087

Gong R., Zhua S., Zhang D., Chen J., Ni S., Guan R. Adsorption behavior of cationic dyes on citric acid esterifying wheat straw: kinetic and thermodynamic profile. Desalination, 2008, vol. 230, pp. 220–228. https:// doi.org/10.1016/j.desal.2007.12.002

Soldatkina L.M., Zavrichko M.A. Application of agriculture waste as biosorbents for dye removal from aqueous solution. Himija, fizyka ta tehnologija poverhni, 2013, vol. 4, no 1, pp. 99-104. https://doi.org/10.15407/ hftp04.01.099

Wang P., Ma Q., Hu D., Wang L. Adsorption of Methylene Blue by a low-cost biosorbent: citric acid modified peanut shell. Desalin. Water Treat., 2016, vol. 57, no 22, pp. 10261-10269. https://doi.org/10.1080/19443994.2 015.1033651

Jin Y., Zhang Y., Lü Q., Cheng X. Biosorption of Methylene Blue by chemically modified cellulose waste. J. Wuhan University of Technol.-Mater. Sci. Ed., 2014, vol. 29, no 4, pp. 817-823. https://doi.org/10.1007/ s11595-014-1003-7

Arslanoglu H., Altundogan H. S., Tumen F. Preparation of cation exchanger from lemon and sorption of divalent heavy metals. Bioresource Techn., 2008, vol. 99, pp. 2699–2705. https://doi:10.1016/j.biortech.2007.05.022

Monroy-Figueroa J., Mendoza-Castillo I., Bonilla-Petriciolet A., Pérez-Cruz M.A. Chemical modification of Byrsonima crassifolia with citric acid for the competitive sorption of heavy metals from water. Int. J. Environ. Sci. Technol., 2015, vol. 12, pp. 2867–2880. https://doi.org/10.1007/s13762-014-0685-x

Danish M., Ahmad T., Nadhari W. N. A. W., Ahmad M., Khanday W. A., Ziyang L., Pin Z. Optimization of banana trunk activated carbon production for Methylene Blue contaminated water treatment. Appl. Water Sci., 2018, vol. 8, pp. 9-14. https://doi.org/10.1007/s13201-018-0644-7

Leyva-Ramos R., Landin-Rodriguez L.E., Leyva-Ramos S., Medellin-Castillo N.A. Modification of corncob with citric acid to enhance its capacity for adsorbing cadmium(II) from water solution. Chem. Eng. J., 2012, vol. 180, pp. 113–120. https://doi.org/10.1016/j.cej.2011.11.021

Boehm H.P. Chemical identification of surface groups. Advances in catalysis and related subjects, 1966, vol. 16, pp. 179–274. https://doi.org/10.1016/S0360-0564(08)60354-5

Soldatkina L., Zavrichko M. Equilibrium, kinetic, and thermodynamic studies of anionic dyes adsorption on corn stalks modified by cetylpyridinium bromide. Colloids Interfaces, 2019, vol. 3, no 1, pp. 1-13. https://doi. org/10.3390/colloids3010004

Nemeth D., Dobos L., Gubicza L., Belafi-Bako K. A Step towards the sustainable agriculture: preparation and investigation of an ion exchange material from agricultural wastes, process optimization by multi-step full factorial design. Conservation, Information, Evolution, 2011, vol. 1, no 1, pp. 25-35.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


1. Hokkanen S., Bhatnaga A., Sillanpää M. A review on modification methods to cellulose-based adsorbents to improve adsorption capacity // Water Res. – 2016. – Vol. 91. – P. 156-173. https://dx.doi.org/10.1016/j.watres.2016.01.008

2. Gong R., Jin Y., Chen F., Chen J., Liu Z. Enhanced Malachite Green removal from aqueous solution by citric acid modified rice straw // J. Hazard. Mater. – 2006. – Vol. 137. – P. 865–870. https://doi.org/10.1016/j. jhazmat.2006.03.010

3. Fathy N. A., El-Shafey O.I., Khalil L.B. Effectiveness of alkali-acid treatment in enhancement the adsorption capacity for rice straw: the removal of Methylene Blue dye // ISRN Phys. Chem. – 2013. – Vol. 2013. – P. 1-15. https://dx.doi.org/10.1155/2013/208087

4. Gong R., Zhua S., Zhang D., Chen J., Ni S., Guan R. Adsorption behavior of cationic dyes on citric acid esterifying wheat straw: kinetic and thermodynamic profile // Desalination. – 2008. – Vol. 230. – P. 220–228. https://doi.org/10.1016/j.desal.2007.12.002

5. Soldatkina L.M., Zavrichko M.A. Application of agriculture waste as biosorbents for dye removal from aqueous solution // Хімія, фізика та технологія поверхні. – 2013. – Т. 4, № 1. – С. 99-104. https://doi.org/10.15407/ hftp04.01.099

6. Wang P., Ma Q., Hu D., Wang L. Adsorption of Methylene Blue by a low-cost biosorbent: citric acid modified peanut shell // Desalin. Water Treat. – 2016. – Vol. 57, N 22. – P. 10261-10269. https://doi.org/10.1080/19443 994.2015.1033651

7. Jin Y., Zhang Y., Lü Q., Cheng X. Biosorption of Methylene Blue by chemically modified cellulose waste // J. Wuhan University of Technol.-Mater. Sci. Ed. – 2014. – Vol. 29, N 4 – Р. 817-823. https://doi.org/10.1007/ s11595-014-1003-7

8. Arslanoglu H., Altundogan H. S., Tumen F. Preparation of cation exchanger from lemon and sorption of divalent heavy metals // Bioresource Techn. – 2008. – Vol. 99. – P. 2699–2705. https://doi:10.1016/j.biortech.2007.05.022

9. Monroy-Figueroa J., Mendoza-Castillo I., Bonilla-Petriciolet A., Pérez-Cruz M.A. Chemical modification of Byrsonima crassifolia with citric acid for the competitive sorption of heavy metals from water // Int. J. Environ. Sci. Technol. – 2015. – Vol. 12. – P. 2867–2880. https://doi.org/10.1007/s13762-014-0685-x

10. Danish M., Ahmad T., Nadhari W. N. A. W., Ahmad M., Khanday W. A., Ziyang L., Pin Z. Optimization of banana trunk activated carbon production for Methylene Blue contaminated water treatment // Appl. Water Sci. – 2018. – Vol. 8 – P. 9-14. https://doi.org/10.1007/s13201-018-0644-7

11. Leyva-Ramos R., Landin-Rodriguez L.E., Leyva-Ramos S., Medellin-Castillo N.A. Modification of corncob with citric acid to enhance its capacity for adsorbing cadmium(II) from water solution / // Chem. Eng. J. – 2012. – Vol. 180. – P. 113–120. https://doi.org/10.1016/j.cej.2011.11.021

12. Boehm H.P. Chemical identification of surface groups // Advances in catalysis and related subjects. – 1966. – Vol. 16. – P. 179–274. https://doi.org/10.1016/S0360-0564(08)60354-5

13. Soldatkina L., Zavrichko M. Equilibrium, kinetic, and thermodynamic studies of anionic dyes adsorption on corn stalks modified by cetylpyridinium bromide // Colloids Interfaces. – 2019. – Vol. 3, N 1. – P.1-13. https:// doi.org/10.3390/colloids3010004

14. Nemeth D., Dobos L., Gubicza L., Belafi-Bako K. A Step towards the sustainable agriculture: preparation and investigation of an ion exchange material from agricultural wastes, process optimization by multi-step full factorial design // Conservation, Information, Evolution. – 2011. – Vol. 1, N 1. – P. 25-35.





Creative Commons License
Ця робота ліцензована Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.