Адсорбция анионных поверхностно-активных веществ на активированных углях, полученных из лигнина и модифицированных сульфоацетатом целлюлозы

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

В работе исследована адсорбция додецилсульфата натрия (SDS) и N-лаурилсаркозината натрия (NLS) натрия на активированных углях, полученных из гидролизного лигнина на лабораторной и пилотной установках. В качестве сравнения использовали активированные угли производства ОАО “Сорбент”, а также СКТ-3. Количество поверхностно-активных веществ на поверхности активированных углей определяли по их радиоактивности с помощью меченных тритием соединений. Модификацию (гидрофилизацию) поверхности активированных углей осуществляли путем адсорбции сульфоацетата целлюлозы (САЦ) из водных растворов. Показано, что адсорбция анионных ПАВ выше на активированных углях, полученных из лигнина. Адсорбция в области насыщения составила 1.7 и 1.5 ммоль/г для SDS и NLS на активированных углях, полученных из лигнина, и 0.8 ммоль/г для обоих ПАВ при их адсорбции на углях промышленного производства. На примере NLS было установлено, что предварительное нанесение САЦ не влияет на величину максимальной адсорбции при больших концентрациях ПАВ, однако снижает его адсорбцию на начальном участке изотермы. Была исследована адсорбция самого САЦ на активированных углях и способность удерживаться на их поверхности в присутствии анионного ПАВ. С помощью меченного тритием САЦ было показано, что изотерма адсорбции САЦ на активированном угле, полученном из лигнина, имеет S-образную форму, начиная с концентрации 0.5 г/л, и достигает максимального значения 25 мг/г. В присутствии NLS происходит десорбция полимера с поверхности угля более чем на 50%.

Full Text

Restricted Access

About the authors

О. А. Кангина

МГУ имени М. В. Ломоносова

Email: chernyshevamg@my.msu.ru

Химический факультет

Russian Federation, 119991, Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 10

М. Г. Чернышева

МГУ имени М. В. Ломоносова

Author for correspondence.
Email: chernyshevamg@my.msu.ru

Химический факультет

Russian Federation, 119991, Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 10

Г. А. Бадун

МГУ имени М. В. Ломоносова

Email: chernyshevamg@my.msu.ru

Химический факультет

Russian Federation, 119991, Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 10

А. В. Лишай

НИИ физико-химических проблем Белорусского государственного университета

Email: chernyshevamg@my.msu.ru
Belarus, 220006, Минск, ул. Ленинградская, 14

Н. Г. Цыганкова

НИИ физико-химических проблем Белорусского государственного университета

Email: chernyshevamg@my.msu.ru
Belarus, 220006, Минск, ул. Ленинградская, 14

Т. А. Савицкая

НИИ физико-химических проблем Белорусского государственного университета

Email: chernyshevamg@my.msu.ru
Belarus, 220006, Минск, ул. Ленинградская, 14

Д. Д. Гриншпан

НИИ физико-химических проблем Белорусского государственного университета

Email: chernyshevamg@my.msu.ru
Belarus, 220006, Минск, ул. Ленинградская, 14

References

  1. Asghar A., Khan Z., Maqbool N. et al. Comparison of adsorption capability of activated carbon and metal doped TiO2 for geosmin and 2-MIB removal from water // Journal of Nanomaterials. 2015. V. 2015. P. 2. https://doi.org/10.1155/2015/479103
  2. Paulino R., Tamburic B., Stuetz R.M. et al. Critical review of adsorption and biodegradation mechanisms for removal of biogenic taste and odour compounds in granular and biological activated carbon contactors // Journal of Water Process Engineering. 2023. V. 52. P. 103518. https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2023.103518
  3. Sato S., Yoshihara K., Moriyama K. et al. Influence of activated carbon surface acidity on adsorption of heavy metal ions and aromatics from aqueous solution // Applied Surface Science. 2007. V. 253. № 20. P. 8554–8559. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2007.04.025
  4. Ahn C.K., Park D., Woo S.H. et al. Removal of cationic heavy metal from aqueous solution by activated carbon impregnated with anionic surfactants // Journal of Hazardous Materials. 2009. V. 164. № 2–3. P. 1130–1136. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2008.09.036
  5. Heidarinejad Z., Dehghani M.H., Heidari M. et al. Methods for preparation and activation of activated carbon: A review // Environmental Chemistry Letters. 2020. V. 18. № 2. P. 393–415. https://doi.org/10.1007/s10311-019-00955-0
  6. Yin C.Y., Aroua M.K., Daud W.M.A.W. Review of modifications of activated carbon for enhancing contaminant uptakes from aqueous solutions // Separation and Purification Technology. 2007. V. 52. № 3. P. 403–415. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2006.06.009
  7. Lee W., Yoon S., Choe J.K. et al. Anionic surfactant modification of activated carbon for enhancing adsorption of ammonium ion from aqueous solution // Science of the Total Environment. 2018. V. 639. P. 1432–1439. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.05.250
  8. Eriksson E., Auffarth K., Eilersen A.M. et al. Household chemicals and personal care products as sources for xenobiotic organic compounds in grey wastewater // Water SA. 2003. V. 29. № 2. P. 135–146. https://doi.org/10.4314/wsa.v29i2.4848
  9. Wu S.H., Pendleton P. Adsorption of anionic surfactant by activated carbon: Effect of surface chemistry, ionic strength, and hydrophobicity // Journal of Colloid and Interface Science. 2001. V. 243. № 2. P. 306–315. https://doi.org/10.1006/jcis.2001.7905
  10. Bindes M.M.M., Franco M.R. Surfactant removal from aqueous solutions onto activated carbon using UV spectroscopy // Desalination and Water Treatment. 2015. V. 56. № 11. P. 2890–2895. https://doi.org/10.1080/19443994.2014.963157
  11. Reemtsma T., Weiss S., Mueller J. et al. Polar pollutants entry into the water cycle by municipal wastewater: A European perspective // Environmental Science and Technology. 2006. V. 40. № 17. P. 5451–5458. https://doi.org/10.1021/es060908a
  12. Shreya, Verma A.K., Dash A.K. et al. Removal of surfactants in greywater using low-cost natural adsorbents: A review // Surfaces and Interfaces. 2021. V. 27. P. 101532. https://doi.org/10.1016/j.surfin.2021.101532
  13. Орлова А.О., Лизунова Г.М., Зорин А.Д. Определение содержания анионных и неионных поверхностно-активных веществ в синтетических моющих средствах при помощи жидкостных ионоселективных электродов // Аналитика и контроль. 2004. V. 8. № 2. P. 131–136.
  14. Pal A., Pan S., Saha S. Synergistically improved adsorption of anionic surfactant and crystal violet on chitosan hydrogel beads // Chemical Engineering Journal. 2013. V. 217. P. 426–434. https://doi.org/10.1016/j.cej.2012.11.120
  15. Савицкая Т.А., Невар Т.Н., Цыганкова Н.Г. и др. Сорбенты на основе активированного угля и гидролизного лигнина: структура, свойства, применение // Свиридовские чтения / Ред. Ивашкевич О.А. Минск: БГУ, 2015. P. 132–143.
  16. Gubarev A.S., Okatova O.V., Kolbina G.F. et al. Conformational characteristics of cellulose sulfoacetate chains and their comparison with other cellulose derivatives // Cellulose. 2023. V. 30. № 3. P. 1355–1367. https://doi.org/10.1007/s10570-022-05000-y
  17. Badun G.A., Chernysheva M.G., Ksenofontov A.L. Increase in the specific radioactivity of tritium-labeled compounds obtained by tritium thermal activation method // Radiochimica Acta. 2012. V. 100. № 6. P. 401–408. https://doi.org/10.1524/ract.2012.1926
  18. Бадун Г.А., Чернышева М.Г. Метод термической активации трития. Особенности применения, современные достижения и дальнейшие перспективы развития // Радиохимия. 2023. V. 65. № 2. P. 158–171. https://doi.org/10.31857/S0033831123020053
  19. Гриншпан Д.Д., Цыганкова Н.Г., Савицкая Т.А. и др. Способ получения активированного мезопористого угля из лигнинсодержащего сырья. Патент ЕА 039799. Беларусь: Евразийское патентное ведомство. 2022. P. 1–7. http://www.eapatis.com/Data/EATXT/eapo2022/PDF/039799.pdf
  20. Савицкая Т.А. Новые композиционные материалы на основе природных полимеров: целлюлозы, хитина, крахмала и лигнина. Дисс… докт. хим.наук. 02.00.06. Белорусский государственный университет Учреждение Белорусского государственного университета “Научно-исследовательский институт физико-химических проблем”, 2021. 1–359 p.
  21. Ланин С.Н., Банных А.А., Виноградов А.Е. и др. Адсорбционные свойства оксида алюминия, модифицированного наночастицами палладия, золота и оксида церия // Журнал физической химии. 2016. V. 90. № 7. P. 1047–1053. https://doi.org/10.7868/S0044453716070177
  22. Badun G.A., Chernysheva M.G., Tyasto Z.A. et al. A new technique for tritium labeling of humic substances // Radiochimica Acta. 2010. V. 98. № 3. P. 161–166. https://doi.org/10.1524/ract.2010.1695
  23. Абрамзон А.А. Поверхностно-активные вещества: Свойства и применение. 2-е изд. Л.: Химия, 1981. 304 p.
  24. Semyanova D.V. Synergistic effect of a combination of collectors in adsorption at gas-liquid interface // Interexpo GEO-Siberia. 2021. V. 2. № 4. P. 116–122. https://doi.org/10.33764/2618-981x-2021-2-4-116-122

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Dependence of adsorption of anionic surfactants on activated carbons (a) sodium dodecyl sulfate, (b) sodium N-laurylsarcosinate.

Download (322KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Dependence of the adsorption of sodium N-laurylsarcosinate on activated carbons on the equilibrium concentration of surfactants in solution with varying degrees of modification of the coal surface with cellulose acetate sulfate.

Download (294KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Dependence of the adsorption of CAC on activated carbons on the equilibrium concentration in solution. The points where the adsorption of surfactants was studied are marked in black (see the text above)

Download (139KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».