Применение магнитных углей, полученных из растительного сырья на основе шелухи риса, для извлечения хлорфеноксиуксусных кислот и их метаболитов

Аннотация

Углеродные сорбенты (УС) – одни из наиболее изученных и применяемых в различных областях промышленности (нефтегазовой, химической и др.), также они эффективны для извлечения и концентрирования практически всех групп органических и неорганических соединений. Основой для получения УС служит различное органическое сырье – недорогие сорбционные материалы, полученные из натуральных материалов. Преимущества их состоят в изобилии, доступности, низкой стоимости, высокой сорбционной способности. Одним из современных направлений техники концентрирования является применение магнитных сорбентов по типу «ядро-оболочка».

Цель исследования – изучить возможность получения магнитного сорбента на основе натурального природного материала – шелухи риса (РШ) и дальнейшего применения для извлечения хлорфеноксиуксусных кислот [2,4-дихлорфеноксиуксусная (2,4-D), 2,4-дихлорфеноксимасляная (2,4-DМ), 2,4-дихлорфеноксипропионовая (2,4-DР)] и их метаболитов [2,4-дихлорфенола (2,4-DCP) или 4-хлорфенола (4-CP)].

Предложен способ синтеза магнитного угля (Fe₃O₄/C) из отхода растительного происхождения – РШ. Синтез включает сжигание при 600ºС, измельчение на планетарной мельнице и перемешивание полученного угля в растворе с FeCl₃ и FeSO₄ в щелочной среде при температуре 70ºС. Размеры магнитного ядра Fe₃O₄/C составили 8 – 22 нм, размеры частиц – 0.5 до 3 мкм. Удельная площадь поверхности сорбента – 892 м²/г, объем пор – 0.2945 см³/г, средний диаметр пор – 2.24 нм.

Синтезированный Fe₃O₄/C показал высокую эффективность по отношению к хлорфеноксиуксусным кислотам и хлорфенолам. Установлены оптимальные условия сорбции: доза сорбента – 2 г/дм³, рН 3 (степень извлечения зависит от заряда поверхности сорбента и сорбата), время достижения сорбционного равновесия – 3-5 мин. Степени извлечения составили 87.5 – 99.9%. В таких условиях получены изотермы сорбции и проведена оценка сорбционной способности изучаемого сорбента по отношению к сорбатам. Изотермы сорбции обрабатывали с помощью уравнений Ленгмюра и Фрейндлиха. Наибольшие коэффициенты корреляции (r² = 0.987-0.993) установлены при их представлении в координатах Ленгмюра, при этом предельная сорбция 2,4-D, 2,4-DP, 2,4-DM, 2,4-DCP, 4-CP составляет соответственно 318.1, 352.2, 382.5, 512.2, 482.5 мг/г.