ОЦІНКА ЕФЕКТИВНОСТІ РОБОТИ ЦЕЛЮЛОЗНИХ МЕМБРАН З ВИКОРИСТАННЯМ ВУГЛЕЦЕВОГО АДСОРБЕНТУ
DOI:
https://doi.org/10.18372/2310-5461.65.19934Ключові слова:
модифікація, активоване вугілля, целюлоза, міскантус, прдуктивність, селективність, фільтрувальний матеріалАнотація
Стаття присвячена отриманню з окисно-органосольвентної целюлози з міскантусу фільтрувального матеріалу з використанням вуглецевого адсорбенту для очищення води від завислих частинок, що зумовлюють її каламутність. Запропоновано методику модифікації активованого вугілля розчином перманганату калію. Проведено дослідження з окиснення вугілля розчином KМnO4за концентрації від 0,015 до 0,035 мг-екв/дм3, тривалістю в межах 15-135 хв. Експериментально встановлено, що ступінь осідання MnO2 на активованому вугіллі коливається від 13 до 30 % в залежності від тривалості модифікації та початкової концентрації розчину KМnO4.
Розраховано рівняння регресії, які адекватно описують експериментальні дані і можуть бути використані в якості математичної моделі процесу окиснення активованого вугілля. Методом багатокритеріальної оптимізації умов процесу визначено компромісні області проведення окиснення вугілля. З використанням повного факторного експерименту було встановлено оптимальні умови обробки вугілля, які відповідали тривалості 55 хвилин та концентрації розчину перманганату калію 0,2 мг-екв/дм3.
В результаті процесу делігніфікації стебел міскантусу в системі оцтова кислота - пероксид водню - лимонна кислота було отримано окисно-органосольвентну целюлозу з виходом – 62,4 % та вмістом залишкового лігніну – 1,84 % від маси абс. сух. сировини та високими показниками міцності. В подальшому отримана целюлоза використовувалася в якості основи водоочисних мембран.
Показано вплив використання адсорбуючого матеріалу на селективність і продуктивність целюлозного фільтрувального матеріалу. Додавання вугільного адсорбенту збільшує продуктивність мембран. Визначено, що мембрани виготовлені з модифікованого целюлозного волокна з міскантусу, що містять в своєму складі адсорбуючі матеріали придатні для використання у процесах ультрафільтрації.
Посилання
Khilchevskyi V. K., Zabokrytska M. R. Khimichnyi analiz ta otsinka yakosti pryrodnykh vod : navch. posib. Lutsk: Vezha-Druk, 2021. 76 s.
Yurasov S. M. Metody otsinky yakosti pryrodnykh vod: konspekt lektsii. Odesa: Odeskyi derzhavnyi ekolohichnyi universytet, 2020. 102 s.
Wang L. K., Chen J. P., Hung Y. T., Shammas N. K. Membrane and Desalination Technologies. 2011. 716 p.
Pandova I., Rimar M., Panda A., Valicek J., Kusnerova M., Harnicarova M. A. (2020) Study of Using Natural Sorbent to Reduce Iron Cations from Aqueous Solutions, Int J Environ Res Public Health, 17 (10), 3686.
Khokhotva O. P., Butchenko L. I. (2022) Doslidzhennia protsesiv sorbtsiinoho vyluchennia fenolu kompozytsiinym sorbentom F300-MnO2, Visnyk NTU «KhPI». Seriia «Novi rishennia v suchasnykh tekhnolohiiakh», 1 (11), 64–68.
Aprilliani F., Warsiki E., Iskandar A. (2018). Kinetic studies of potassium permanganate adsorption by activated carbon and its ability as ethylene oxidation material, IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 141, 012003. https://doi.org/10.1088/1755-1315/141/1/012003
Barakan S., Aghazadeh V. (2021) The advantages of clay mineral modification methods for enhancing adsorption efficiency in wastewater treatment: a review, Environ Sci Pollut Res, 28, 2572–2599. https://doi.org/10.1007/s11356-020-10985-9
Alkizwini R. S., Alquzweeni S. S. (2020) Modeling natural bentonite, thermal-modified bentonite and iron-modified bentonite with artificial neural network, sorption kinetics and sorption isotherms for simulated sorption tetracycline, International Journal of Environmental Science and Technology. https://doi.org/10.1007/s13762-020-03004-4
Kuldeyev E., Seitzhanova M., Tanirbergenova S., Tazhu K., Doszhanov E., Mansurov Z., Azat S., Nurlybaev R., Berndtsson R. (2023). Modifying Natural Zeolites to Improve Heavy Metal Adsorption, Water, 15(12), 2215. https://doi.org/10.3390/w15122215
Syafalni S., Sing S. R. B., Zawawi M. H. (2014) Sorption of dye wastewater by using natural zeolite, anionic-cationic surfactant modified zeolite and cationic surfactant modified zeolite, World Appl. Sci. J., 32, 818–824.
Velarde L., Nabavi M.S., Escalera E., Marta-Lena Antti M. L., Akhtar F. (2023) Adsorption of heavy metals on natural zeolites; A review, Chemosphere, 328, 138508.
Rivera A., Hernandez D., Quinones L., Lazo L., Charnay C., Velazquez M. (2022). Cuban natural palygorskite nanoclays for the removal of sulfamethoxazole from aqueous solutions, ChemRxiv. https://doi.org/10.26434/chemrxiv-2022-s2hdm
Ngulube T., Gumbo J. R., Masindi V., Maity A. (2017). An update on synthetic dyes adsorption onto clay based minerals: A state-of-art review, Journal of Environmental Management, 191, 35–57. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2016.12.031
Chenglong Xu, Yali Feng, Haoran Li, Yunhao Li, Yisong Yao (2024) Purification of natural palygorskite clay: Process optimization, cleaner production, mineral characterization, and decolorization performance, Applied Clay Science, 250. https://doi.org/10.1016/j.clay.2024.107268.
Rudenko V. H., Ivanenko I. M., Kosohina I. V., Burmak A. P. (2021) Novyi efektyvnyi vuhletsevyi adsorbent dlia znezaliznennia vody, Khimichni tekhnolohii ta inzheneriia, 1, 144– 54.
Barbash V. A., Trembus I. V., Skladannyi D. M. (2002) Optymizatsiia orhanosolventnykh sposobiv oderzhannia solomianoi tseliulozy, Naukovi visti NTUU «KPI», 5, 88–92.
Trembus I., Halysh V. (2019) Wheat straw solvolysis delignification, Journal of Chemical Technology and Metallurgy, 5 (54), 96-99.
Sokolovska N. V, Trembus I. V. (2018) Delihnifikatsiia pshenychnoi solomy v systemi CH3COOOH – H2O – H2O2, Wshodnioeropejskie Czasopismo Naukowe East European Scientific Journal, 20(2), 61–66.
Barbash V. A, Trembus I. V. (2002) Solvolizni varinnia tseliulozy iz pshenychnoi solomy, Naukovi visti NTUU «KPI», 1, 119–125.
Barbash V.A., Trembus I.V., Prymakov S. P., Kulik M. O. (2010) Modyfikovanyi ASAE sposib delihnifikatsii pshenychnoi solomy, Visnyk NTUU «KPI» Khimichna inzheneriia, ekolohiia ta resursozberezhennia, 2 (6), 92–96.
Sokolovska N. V., Konotopchyk A. V., Trembus I. V. (2019) Nyzkotemperaturna delihnifikatsiia pshenychnoi solomy peroksydom vodniu v seredovyshchi otstovoi kysloty, Molodyi vchenyi, 1(65), 282–286.
Barbash V. A., Trembus I. V., Zinchenko V. O. (2012) Resursozberihaiuchi tekhnolohii pereroblennia stebel miskantusa, Naukovi visti NTUU «KPI», 5, 92 – 96.
