Исследование отходов деревообработки в качестве адсорбентов для очистки сточных вод от полихлорбифенилов
Аннотация
Отходы растительного происхождения (опилки, кора, кожура и т.д.) являются перспективным материалом для использования в качестве сорбентов при очистки водных сред от загрязнителей различной природы. Полихлорированные бифенилы (ПХБ) относятся к одним из самых распространенных загрязнителей антропогенного характера природных и промышленных объектов. ПХБ обладают токсичными свойствами и представляют высокую опасность для окружающей среды и здоровья населения. Целью работы являлось изучение возможности использования сорбентов на основе природного лигноцеллюлозосодержащего сырья (опилок из древесины сосны и липы) для использования в качестве сорбентов ПХБ при очистке водных сред. Концентрацию ПХБ в водных растворах до и после сорбции определяли методом газовой хроматографии с пламенно-ионизационным детектированием. Изучаемые сорбенты показали высокую эффективность при извлечении смеси ПХБ: максимальная сорбционная емкость при исходной концентрации ПХБ 50 мг/дм3 для сорбента на основе сосновых опилок составляет 2500 мг/г, для сорбента на основе опилок древесины липы – 2384 мг/г. Показано, что наибольшая степень извлечения ПХБ достигается при добавлении 20 г/дм3 опилок с размерностью частиц 0.75-2.00 мм. Полное извлечение ПХБ наблюдается за 4 сут при использовании сосновых опилок, в то время как при применении опилок из древесины липы даже через 14 сут степень извлечения составляет лишь 94%. Изучена кинетика сорбции и установлено, что кинетические параметры сорбции соответствуют модели псевдо-второго порядка. Проведена обработка изотерм адсорбции с применением моделей Ленгмюра, Фрейндлиха, Темкина и Дубинина-Радушкевича. Показано, что для обоих сорбентов процесс сорбции лучше всего описывается моделью Ленгмюра. Значения параметров, рассчитанные на основании значений констант уравнений указанных моделей, свидетельствовали о высокой степени сродства адсорбата к поверхности изучаемых адсорбентов, процесс сорбции ПХБ не является самопроизвольным с образованием монослойной структуры и преимущественно проходит физическая сорбция молекул ПХБ на поверхности сорбентов.
Скачивания
Литература
Treger Yu. A., Stojkie organicheskie zag-ryazniteli. Problemy i puti ih resheniya, Vestnik MITHT, 2011; 6 (5): 87-97. (In Russ.)
Montano L., Pironti C., Pinto G., Ric-ciardi M., Buono A., Brogna C., Venier M., Piscopo M., Amoresano A., Motta O., Polychlorinated biphenyls (PCBs) in the environ-ment: occupational and exposure events, ef-fects on human health and fertility, Toxics., 2022; 10 (7): 365. https://doi.org/10.3390/toxics10070365
Melymuk L., Blumenthal J., Sáňka O., Shu-Yin A., Singla V., Šebková K., Fedinick K.P., Diamond M.L., Persistent Problem: Global Challenges to Managing PCBs, Envi-ron. Sci. Technol., 2022; 56 (12): 9029-9040. https://doi.org/10.1021/acs.est.2c01204
Hale S.E., Kwon S., Ghosh U., Werner D., Polychlorinated biphenyl sorption to acti-vated carbon and the attenuation caused by sediment, Global NEST Journal, 2010; 12 (3): 318-326.
Deng B., Zhou X., Yang X., Dang Z., Lu G., Removal of polychlorinated biphenyls and recycling of tween-80 in soil washing eluents, Desalinat. Water Treatment, 2017; 64: 109-117. https://doi.org/10.5004/dwt.2017.0235
Tanabe S., PCB problems in the future: foresight from current knowledge, Environ. Pollution, 1988; 50: 5-28.
Kryatov I.A., Avhimenko M.M., Tsap-kova N.N., Polihlorirovannye bifenily i di-oksiny – opasnye i persistentnye zagryazniteli okruzhayushchej sredy (obzor), Gigiena i sani-tariya, 1991; 2: 68-72. (In Russ.)
Yao M., Li Z., Zhang X., Lei L., Polychlorinated biphenyls in the centralized wastewater treatment plant in a chemical indus-try zone: source, distribution, and removal, J. Chem., 2014; 2014: 352675. https://doi.org/10.1155/2014/352675
Fairey J.L., Wahman D.G., Lowry G.V., Effects of natural organic matter on PCB-activated carbon sorption kinetics: implications for sediment capping applications, J. Environ. Quality, 2010; 39: 1359-1368. https://doi.org/10.2134/jeq2009.0505
Ryoo K.S., Kim T.D., Kim Y.H., Ad-sorption of specific organics in water on GAC and regeneration of GAC by countercurrent oxidative reaction, Bull. Korean Chem. Soc., 2002; 23: 817-823.
Ghosh U., Weber S.A., Jensen J. N., Smith J.R., Granular activated carbon and bio-logical activated carbon treatment of dissolved and sorbed polychlorinated biphenyls, Water Environ. Research, 1999; 71(2): 232-240. https://doi.org/10.2175/106143098X121761
Binglu D., Xingqiu Z., Xingjian Y., Zhi D., Guining L., Removal of polychlorinated biphenyls and recycling of tween-80 in soil washing eluents, Desalinat. Water Treatment, 2017; 64: 109-117. https://doi.org/10.5004/dwt.2017.0235
Zhou Y., Miao D., Gomez-Eyles L.J., Ghosh U., Bi M., Li J., Ren F., Comparative study on polychlorinated biphenyl sorption to activated carbon and biochar and the influence of natural organic matter, Chemosphere, 2022; 287: 1-9. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2021.132239
Amstaetter K., Eak E., Cornelissen G., Sorption of PAHs and PCBs to activated car-bon: coal versus biomass-based quality, Chem-osphere, 2012; 87(5): 573-578. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2012.01.007
Huang S., Bao J., Shan M., Qin H., Wang H., Yu X., Chen J., Xu Q., Dynamic changes of polychlorinated biphenyls (PCBs) degradation and adsorption to biochar as af-fected by soil organic carbon content, Chemo-sphere, 2018; 211: 120-127. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2018.07.133
Ben'ko E.M., Lunin V.V., Adsorbciya metilenovogo golubogo na lignocellyuloznyh rastitel'nyh materialah, Zhurnal fizicheskoj himii, 2018; 92(9): 1465-1469. (In Russ.)
GOST 13144-79 Grafit. Metody opre-deleniya udel'noj poverhnosti. Izdatel'stvo standartov. 1999.7 p. (In Russ.)
Mills III S. A., Thal D.I., Barney J., A summary of the 209 PCB congener nomencla-ture, Chemosphere, 2007; 68(9): 1603-1612.
Kawashima A., Matsumoto N., Honda K., Effects of manufacturing conditions on the adsorption capacity of dioxin-like polychlorin-ated biphenyl by bamboo charcoal and activat-ed carbon, J. Environ. Chem., 2012; 22(1): 9-14.
Dvoryankin D. Yu., Pervova I. G., Maslakova T. I., Klepalova I. A., Issledovanie fiziko-himicheskih harakteristik modificiro-vannyh uglerodnyh sorbentov na osnove drevesnyh othodov, Sorbcionnye i hromato-graficheskie processy, 2023; 23(5): 868-878. https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2023.23/11721. (In Russ.)
Ho Y.S., McKay G., Kinetic models for the sorption of dye from aqueous solution by wood, Trans IChemE, 1998; 76(B): 183-191.
Ho Y.S., McKay G., Pseudo-Second Order Model for Sorption Processes, Process Biochem., 1999; 34: 451-465. https://doi.org/10.1016/S0032-9592(98)00112-5
Nandiyanto A.B.D., Nugraha V.K., Yustia I., Ragadhita R., Fiandini M., Mejrinavati H., Vulan D.R., Izoterma i kinet-icheskaya adsorbciya chastic risovoj sheluhi kak model'nogo adsorbenta dlya resheniya problem ustojchivoj dobychi zolota v rezul'tate vyshchelachivaniya rtuti, Zapiski Gornogo in-stituta, 2024; 265: 104-120. (In Russ.)
Greg S., Sing K. Adsorbciya. Udel'naya poverhnost'. Poristost'. Moscow, Mir Publ., 1984, 306 p. (In Russ.)
Adamova L.V. Sorbcionnyj metod is-sledovaniya poristoj struktury nanomaterialov i udel'noj poverhnosti nanorazmernyh sistem: uchebnoe posobie. Ekaterinburg, UrGU im. A.M. Gor'kogo Publ., 2008, 62 p. (In Russ.)
Galimova R.Z., Shajhiev I.G., Sverguzova S.V. Obrabotka rezul'tatov issle-dovaniya processov adsorbcii s ispol'zovaniem programmnogo obespecheniya Microsoft Ex-cel: praktikum: uchebnoe posobie. Kazan'‒Belgorod, BGTU Publ., 2017, 60 p. (In Russ.)
Ragadhita R., Nandiyanto A.B.D., How to calculate adsorption isotherms of particles using two-parameter monolayer adsorption models and equations, Indonesian J. Sci. Tech-nol., 2021; 6(1): 205-234. https://doi.org/10.17509/ijost.v6i1.32354
