Вестник МГТУ, 2022, Т.25, № 2.

Вестник МГТУ. 2022. Т. 25, № 3. С. 153-167. DOI: https://doi.org/10.21443/1560-9278-2022-25-3-153-167 УДК 66.067.8.081.3 Влияние метода подготовки целлюлозосодержащего сорбента на основе льняного волокна на его функциональные свойства *Ивановский Информация о статье Поступила в редакцию01.06.2022; получена после доработки 26.07.2022 Ключевые слова: льняное волокно, модифицирование, адсорбционная очистка, белое вино, сок Для цитирования Д. А. Вокурова*, Т. Е. Никифорова государственный химико-технологический университет, г. Иваново, Россия; e-mail : fresh-limon@mail.ru Реферат Создание биосорбентов на основе модифицированного льняного волокна направлено на решение проблемы загрязнения водных ресурсов от ионов тяжелых металлов. Разработан метод получения сорбента на основе льняного волокна, включающий последовательную обработку полисахаридного материала метаперйодатом натрия и бисульфитом натрия. Подобраны условия модифицирования для получения эффективного сорбента. Выполнены исследования равновесия и кинетики сорбции ионов меди с использованием нативного и модифицированного льняного волокна в сравнении с катионитом Lewatit S100. Установлено, что время достижения сорбционного равновесия в гетерофазной системе водный раствор сульфата меди - модифицированный сорбент сокращается в 1,5-2 раза, при этом степень извлечения ионов меди увеличивается примерно в 1,5 раза по сравнению с исходным волокном. Изучено влияние рН раствора на сорбцию ионов меди нативным льняным волокном. Обнаружено, что в диапазоне рН среды 1-7 наряду с сорбцией ионов Cu2+ наблюдается сорбция ионов Н+, что указывает на конкурентный механизм сорбции катионов тяжелых металлов и протонов с участием целлюлозосодержащего сорбента. Экспериментальные изотермы сорбции ионов меди обработаны в линейных координатах уравнения Ленгмюра, что позволило определить значения максимальной сорбционной емкости исследуемых сорбентов, которые возрастают в ряду: нативное льняное волокно ( 0,86 моль/кг) < льняное волокно, окисленное и обработанное бисульфитом натрия (1,69 моль/кг) < катионит Lewatit S100 (1,89 моль/кг). Данные ИК-спeктроскопии и элементного анализа свидетельствуют о появлении новых сорбционно-активных групп в структуре сорбента. Проведены испытания сорбента по очистке водных растворов и напитков от ионов тяжелых металлов в лабораторных условиях. Выявлены особенности сорбции ионов меди(ІІ) из сока и белого вина. Установлено, что полученный модифицированный сорбент на основе льноволокна при очистке напитков по своим сорбционным свойствам не уступает промышленному катиониту. Вокурова Д. А. и др. Влияние метода подготовки целлюлозосодержащего сорбента на основе льняного волокна на его функциональные свойства. Вестник МГТУ. 2022. Т. 25, № 3. С. 153-167. DOI: https://doi.org/10.21443/1560-9278-2022-25-3-153-167. Influence of cellulose-containing sorbent preparation method based on linen fiber on its functional properties Darya A. Vokurova*, Tatiana E. Nikiforova *Ivanovo State University o f Chemistry and Technology, Ivanovo, Russia; e-mail : fresh-limon@mail.ru Article info Received 01.06.2022; received in revised form 26.07.2022 Keywords: flax fiber, cationite, functionalization, adsorptionpurification, white wine, juice For citation Abstract The creation of biosorbents based on modified flax fiber is aimed at solving the problem of water pollution from heavy metal ions. A method for obtaining a sorbent on the basis of linen fiber including sequential treatment of polysaccharide material with sodiummetaperiodate and sodiumbisulfite has been developed. Modification conditions for obtaining an effective sorbent have been selected. Equilibrium and kinetics of copper ions sorption with the use of native and modified linen fiber in comparison with Lewatit S100 cationic exchange resin have been studied. It is established that the time of achieving sorption equilibrium in the heterophase system 'aqueous solution of copper sulfate - a modified sorbent' is reduced by 1.5-2 times while the degree of extraction of copper ions is increased by about 1.5 times as compared to the initial fiber. The influence of solution pH on the sorption of copper ions by native flax fiber has been studied. It has been found that in the pH range of the medium 1-7, along with the sorption of Cu2+ions, the sorption of H+ ions is observed, which indicates a competitive mechanism of sorption of heavy metal cations and protons with the participation of the cellulose-containing sorbent. Experimental isotherms of copper ions sorption have been processed in linear coordinates of Langmuir's equation that made it possible to determine the values of maximum sorption capacity of sorbents under study which increase in a series: native flax fiber (0.86 mol/kg) < flax fiber, oxidized and treated with sodiumbisulfite (1.69 mol/kg) < Lewatit S100 cationite (1.89 mol/kg). Data from infrared spectroscopy and elemental analysis indicate the appearance of new sorption-active groups in the sorbent structure. The sorbent has been tested for purification of aqueous solutions and beverages from heavy metal ions under laboratory conditions. Peculiarities of the sorption of copper (II) ions from juice and white wine have been revealed. It has been found that the obtained modified sorbent on the basis of flax fiber in the purification of beverages is not inferior to the industrial cationic exchange resins in its sorption properties. Vokurova, D. A. et al. 2022. Influence of cellulose-containing sorbent preparation method based on linen fiber on its functional properties. Vestnik of MSTU, 25(3), pp. 153-167. (In Russ.) DOI: https://doi.org/10.21443/1560-9278-2022-25-3-153-167. 153