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 сорбционной способности целлюлозосодержащих сорбентов их модифицируют различными способами, включая химические, физические, физико-химические и биохимические. В последние годы увеличилось производство и переработка льна как в России, так и в мире. Побочным продуктом переработки льна является короткое льноволокно. В его состав входят целлюлоза, гемицеллюлозы, лигнин, пектиновые вещества и др., содержащие карбоксильные группы и играющие важную роль в процессе адсорбции ионов тяжелых металлов (Abutaleb et al., 2020). Лен используется не только в текстильной, но и во многих других отраслях перерабатывающей промышленности. Это изделия медико-санитарного назначения: антибактериальные салфетки и перевязочные материалы, льняная хирургическая нить, изделия санитарно-гигиенического назначения. Преимущества лекарственных средств на основе льна обусловлены его высокими гигиеническими свойствами, совместимостью с биологическими объектами, способностью ускорять заживление ран. Кроме того, отмечено, что посевы льна извлекают из радиационно-загрязненных земель радионуклиды и тяжелые металлы, создавая предпосылки для производства экологически чистой пищевой продукции. К сожалению, полученные при переработке льна отходы лишь частично используются в промышленных масштабах, а большая их часть полностью сжигается (Demirbas, 2008), в то время как они могут быть использованы для получения сорбентов ионов тяжелых металлов, красителей и др. Авторы (Kajeiou et al., 2020) использовали волокна льна в качестве биосорбента с целью удаления ионов цинка, меди и свинца в условиях конкурентной и неконкурентной сорбции. В качестве сорбционных центров, отвечающих за извлечение металлов, отмечают карбоксильную, гидроксильную группы и аминогруппу. При этом в качестве основной группы большинство авторов указывают СООН- группу (Li et al., 2016; Salman et al., 2017). Выбор этого растительного материала связан с его низкой стоимостью и высокой доступностью (Дзюбина и др., 2018). Таким образом, выбранное льняное волокно в качестве сорбента позволяет одновременно решить две задачи: очистку воды и утилизацию отходов текстильной промышленности. Целью работы является изучение закономерностей процесса сорбции ионов меди(П) нативным и химически модифицированным льняным волокном из водных растворов, соков и вин. Материалы и методы В экспериментальной части работы в качестве сорбента использовалось льняное волокно, наиболее изученное по химическому составу, надмолекулярному строению и морфологии. Химический состав льняного волокна: целлюлоза (78-80 %), гемицеллюлоза (5-8,4 %), лигнин (2,4-4,4 %), воски и жиры (1,5-2,4 %), азотные и белковые вещества (2,1-2,2 %), пектины (1,9-2,1 %), зольные вещества (0,9-2,1 %), вода (8,5 %) (Косточко и др., 2010). Нативное льняное волокно предварительно обработали щелочью с целью очистки от примесей и повышения сорбционной способности. Для обработки использовали 0,05%-й раствор NaOH, время выдержки составляет 30 мин, при этом модуль раствор/сорбент равен 20. Затем лен промывали дистиллированной водой до рН 7 и высушивали до постоянного веса. Кроме того, в статье сравниваются поглотительные свойства функционализированного льняного волокна и промышленной ионообменной смолы Lewatit S 100 (фирма-производитель - Lanxess, Германия), структурная формула ( 1 ): Химические реактивы марки "х. ч.", используемые в экспериментах: бисульфит натрия (NaHSO3), бромид калия (KBr), гидроксид натрия (NaOH), метаперйодат натрия (NaIO4), сульфат меди (CuSO 4 ' 5H 2 O). С целью повышения сорбционных свойств льновдлокна проводили его модифицирование. Модификация волокна льна состояла из двух этапов. На первом этапе льняную целлюлозу окисляли 0,2 М раствором натриевой соли йодистой кислоты при модуле раствор/льноволокно 20, рН 3-4 и температуре 40 °С в течение 60 мин. В результате реакции образуется диальдегидцеллюлоза. Следующим этапом модификации льняного волокна была обработка альдегидных групп окисленной целлюлозы 1 %-м раствором гидросульфита натрия при рН 3,5, температуре 20 °С в течение 30 мин. Кинетику сорбции исследовали в статических условиях при перемешивании методом ограниченного объема раствора. Для получения кинетических кривых сорбции в серию пробирок помещали навески ( m ) сорбента по 0,1 г, заливали их 0,01 дм 3 (V) водного раствора сульфата металла и выдерживали от 5 мин до 24 ч при перемешивании и температуре 273К. Начальная концентрация (Со) ионов Cu(II) составляла 1,5x10^ моль/дм3. Через определенные промежутки времени раствор отделяли от сорбента фильтрованием 155