Технология создания биосорбентов на основе отходов пищевой промышленности

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

САМАРКАНДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. А. НАВОИ

Диссертация на получение академической степени магистра биотехнолога

ТЕХНОЛОГИЯ СОЗДАНИЯ БИОСОРБЕНТОВ НА ОСНОВЕ ОТХОДОВ ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Специальность 5А140104 - Биотехнология

Зиядуллаева Гулрух Зиядуллаевна

Самарканд 2015

Реферат

Работа посвящена изучению возможности использования крупнотоннажного отхода виноделия - выжимок винограда в качестве сырья для получения биосорбентов тяжелых металлов из водных растворов. Методом ИК-спектроскопии проведена визуализация спектра нативной и модифицированной биомассы выжимок винограда, подтверждающая целлюлозосодержащую природу исходной биомассы. Потенциометрическим титрованием установлены рК и количество карбоксильных групп, входящих в состав биополимеров.

Рассмотрены закономерности биосорбции ионов меди из модельных растворов нативной и модифицированной биомассой из виноградных выжимок после ее кислотной и щелочной предобработки. Определены основные характеристические показатели биосорбции ионов меди при различных начальных концентрациях, концентрации биосорбента, рН. Рассчитаны константы уравнений Фрейндлиха и Ленгмюра. Максимальная сорбционная емкость для ионов Cu(II) равна 15,8 мг на один грамм сухой биомассы . Оптимальный диапазон рН 5,0-5,5.

Показано, что максимальная эффективность биосорбции ионов меди осуществляется при начальной концентрации последних не превышающих 20 мг/л. При этом достигается 85-90% эффективность с установлением равновесного состояния в течение 45-60 минут.

Предложен ряд химических методов, в частности, с использование 1-3% едкого натра и поливинилпирролидона для активации карбоксильной группы целлюлозосодержащего биополимера. Показано, что при модификации биосорбента гидрофильными азотсодержащими соединениями (поливинилпирролидоном) приводит к увеличению сорбционной емкости по меди на 30%

Осуществлена иммобилизация биомассы в Са-альгинатный гель, с целью получения твердого биосорбента - технологичного продукта, позволяющего использовать модифицированную биомассу из виноградных выжимок в динамическом режиме в колоночном варианте для ремедиации сточных и поверхностных вод. Сорбционная способность таких биосорбентов позволяет использовать последние в качестве альтернативы традиционным дорогостоящим минеральным и синтетическим ионообменникам и сорбентам, использование которых в ряде технологических процессов экономически не целесообразно.

По теме диссертационного исследования опубликовано две статьи в зарубежных периодических изданиях.

Ключевые слова: отходы виноделия, выжимки винограда, биосорбция, биосорбенты, модификация, изотермы адсорбции, модели Фрейндлиха и Ленгмюра, максимальная адсорбционная емкость, ионы меди, динамика сорбции.

Referat

Ushbu ish - suvli eritmalardan og'ir metallarni ajratib oladigan biosorbent olishda vino ishlab chiqarish chiqindilari - uzum qoldiqlaridan homashyo sifatida foydalanish imkoniyatlarini o'rganishga bag'ishlangan. Ik - spetroskopiyasi usuli bilan tabiiy va modifikatsiyalangan uzum qoldiqlari biomassasi spektorining vizualizatsiyasi o'tkazilib, mavjud biomassaning selluloza tutuvchi tabiatga ega ekanligi aniqlangan. Potensiometrik titrlash orqali biopolimerlar tarkibiga kiruvchi karbaksil guruhlarining soni, pk si aniqlangan, uzum qoldiqlari biomassasi ishqor va kislotalar bilan ishlov berilgandan keyin, nativ va modifikatsiyalangan model eritmalaridan mis ionlari biosorbsiyasi qonuniyatlari ko'rib chiqilgan. Turli boshlang'ich konsentratsiyalarda, biosorbent konsentratsiyasida va har xil pH muhitlarda mis ionlar sorbsiyasining muhim xarakterli xususiyatlari aniqlangan. Freyndlix va Lengmyur tenglamalari konstantasi ishlab chiqilgan. Mis ionlari uchun sorbsiyaning maksimal yuzasi quruq biomassaning 1 g-ga 15.8 mg-ni tashkil qilar ekan. pH muhitining optimal diapozoni 5.0-5.5ga teng.

Mis ionlari biosorbsiyasining maksimal effektivligi 20 mg / l dan yuqori bo'lmagan boshlang'ich konsentratsiyalarda sodir bo'lishi ko'rsatilgan. Bunda 45-60 daqiqa davomida bir xil holat saqlanganda 85-90% samaradorlikka erishiladi.

Bunda bir qator kimyoviy metodlar taklif etilgan xususan, selluloza tutuvchi biopolimerlarda karboksil guruhlarini faollashtirish uchun polivinelpirrolidon qo'llash taklif etilgan. Biosorbentni azot tutuvchi gidrofil birikmalar (polivinelpirrolidon) bilan ishlov berilganda mis sorbsiyasi yuzasi 30% ga oshishi ko'rsatilgan.

Qattiq biosorbet - texnologik mahsulot olish maqsadida biomassaning Ca- alginat geliga immobilizatsiyasi amalga oshirilgan, bu uzum qoldiqlarining modifikatsiyalangan biomassasini dinamik holatda kolonka variantida oqova hamda yuzaki suvlarning remidiatsiyasi uchun qo'llash imkoniyatini beradi. Bunday biosorbentlarning sorbsion xususiyatlari ularni qator texnologik jarayonlarda qo'llashning iqtisodiy jihatdan iloji bo'lmagan an'anaviy qimmat mineral va sintetik ionalmashinuvchilar va sorbentlarning o'rnida alternativ sifatida qo'llash imkoniyatini beradi.

Dissertatsiya mavzusi tadqiqotlari asosida chet el nashriyotlarida 2ta maqola chop etilgan.

Kalit so'zlar: vino ishlab chiqarish chiqindilari, uzum qoldiqlari, biosorbsiya, biosorbent, modifikatsiya, adsorbsiya izotermasi, Freyndlix va Lengmyur modeli, maksimal adsorbsiya yuzasi, mis ionlari, sorbsiya dinamikasi.

Abstract

This work is devoted to availability using of large-tonnage viniculture wastes as a source of biosorbents for heavy metals in aqueous solutions. Exploiting IR spectroscopy of visual spectrum native and modified biomass residues of grapes, it was established cellulose nature of waste biomass. Potentiometric titration used to find the pK and number of carboxylic groups in biomass content.

It was considered the relationship biosorption copper ions in model solutions of native and modified biomass form viniculture residues after acidic and basic treatment. Main biosorption characteristics of copper ion in different starting concentrations, concentration of biosopbent and pH were determined. The Freindlich-Langmuir equation constants were calculated. Maximum sorption capacity for Cu(II) was found 15.8 mg per gram of dry biomass. Optimal diapason of pH is 5.0-5.5.

Maximum effective biosorption of copper ions in starting concentrations of the final did not exceed 20 mg/L. In this conditions the effectiveness reaches to 85-90% in 45-60 minutes.

Several chemical methods for activation of carboxylic groups in cellulose contained biopolymers were proposed. It was shown that hydrophilic nitrogen modified (polyvinylpyrrolidine) biosorbents have increased bisorbent capacity for copper ions up to 30% compared to others.

Biomass immobilization on Ca-alginate gel in order to obtain solid biomass from viniculture residues in dynamic regime for remediation of waste water and surface water was carried out. Sorption capacity of the sorbents prepared using high-cost minerals and synthetic ion-exchange in alternating methods in several technological processes is economically ineffective.

Two articles in international journals on the theme were published.

Keywords: viniculture waste, viniculture residues, biosorption, modification, adsorption isotherm, Freindlich-Langmuir model, maximum adsorption capacity, copper ions, sorption dynamics.

Содержание

Введение

Глава I. Обзор литературы

1.1 Использование полисахаридных биосорбентов для извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов

1.2 Влияние химической предобработки биомассы на эффективность биосорбции

1.3 Инструментально-техническое и математическое обеспечение исследования биосорбционных процессов

Заключение по литературному обзору

Глава II. Материалы и методы исследования

2.1 Материалы

2.1.1 Биомасса

2.1.2 Реактивы и растворы

2.2 Приборы и оборудование

2.3 Методика эксперимента

2.3.1 Расчет параметров биосорбционного процесса на основании уравнения Фрейндлиха

2.3.2 Расчет параметров биосорбционного процесса на основании уравнения Ленгмюра

2.4 Методы математической и статистической обработки полученных результатов

Глава III. Полученные результаты и их обсуждение

3.1 Исследование физико-химических характеристик биомассы из выжимок винограда

3.1.1 Химический состав винограда

3.1.2 Характеристика основных компонентов, входящих в состав полисахаридных материалов

3.1.3 Исследование структуры биомассы из выжимок винограда физическими методами

3.1.3.1 ИК-спектроскопия

3.1.3.2 Потенциометрическое титрование

3.2 Изучение биосорбционного потенциала биомассы из виноградных выжимок и факторов на него влияющих

3.2.1 Изотермы адсорбции ионов Cu(II) нативной биомассой из виноградных выжимок

3.2.2 Влияние начальной концентрации ионов Сu⁺² на биосорбцию

3.2.3 Влияние рН

3.3 Модификация целлюлозосодержащих биосорбентов

3.3.1 Анализ известных способов модифицирования целлюлозосодержащих материалов

3.3.2 Химические способы модифицирования

3.3.2.1 Модифицирование раствором NaOH

3.3.2.2 Модифицирование гидрофильными азотсодержащими полимерами

Глава IV. Создание твердого биосорбента на основе биомассы из виноградных выжимок

4.1 Основные понятия и терминология

4.2 Иммобилизация биомассы из виноградных выжимок на твердых носителях

4.3 Cорбция ионов Сu⁺² в динамическом режиме с использованием твердых биосорбентов

Заключение

Выводы

Литература

Введение

Актуальность проблемы: Одной из современных приоритетных задач в области защиты окружающей среды является поиск эффективных и экологически безопасных технологий очистки сточных вод от тяжелых металлов и других экотоксикантов [79,62].

В настоящее время имеется достаточно много исследований по очистке вод от различных вредных примесей, включая физические, химические и биологические методы [ 70,80 ]. Достигнуты крупные успехи по разработке и внедрению способов биологической очистки бытовых и ряда других отходов.

Перспективным направлением является технология, основанная на использовании сорбентов.

Для осуществления сорбционных технологий используют различные материалы природного и искусственного происхождения, например цеолиты, гематиты, алюмосиликаты, целлюлозу, синтетические волокна и прочее [97,104].

При выборе сорбционных материалов следует руководствоваться такими параметрами как величина сорбции, стоимость, доступность, эффективность, возможность применения вторичных материальных ресурсов, экологическая безопасность утилизации насыщенных сорбентов.

В соответствии с перечисленными критериями необходимо произвести критическую оценку эффективности применяемых сорбентов. Сорбенты на основе неорганических материалов обладают невысокой сорбционной емкостью, гидрофильны, требуют дополнительного модифицирования, вызывают трудности с утилизацией. Синтетические сорбенты удобны благодаря хорошей поглотительной способности, доступности, однако отличаются большой стоимостью, сложностью переработки и утилизации в силу высокой токсичности продуктов горения. В связи с этим наиболее привлекательны биосорбенты из отходов растительного сырья, сельхоз-продукции, пищевой и бродильной промышленности [3,64,102].

Практически неограниченные запасы этих материалов, их дешевизна, простая технология получения, экологическая безопасность процессов переработки использованных сорбентов, а также сравнительно высокие адсорбционные, ионообменные и фильтрационные свойства биосорбентов стимулируют исследования, направленные на получение новых адсорбционно-активных материалов из растительного сырья, содержащего в своей основе целлюлозу [90].

Анализ литературных источников показывает, что в последнее время для осуществления ремедиации сточных вод промышленных предприятий все чаще применяются биосорбенты на основе отходов пищевой, сельскохозяйственной и фармацевтической промышленности. При этом именно органические отходы пищевой и сельхозперерабатывающей промышленности ввиду их практически неисчерпаемых и возобновляемых запасов может быть экономически выгодно для получения на их основе биосорбентов тяжелых металлов из сточных и поверхностных вод. Следует также учесть и то, что при этом может решаться одновременно несколько задач [60,61]:

- утилизация самих отходов производства;

- очистка сточных вод от тяжелых металлов и вредных примесей с

целью возвращения их в рецикл.

Выдвижение этой гипотезы позволило определить тему исследования и сформулировать ее главную цель.

Цель работы. Показать возможность применения отходов виноделия для создания на их основе сорбционных материалов и разработать технологию получения биосорбента для извлечения ионов меди из водных растворов.

В связи с этим потребовалось решить следующие задачи:

1 - отработать методику получения и оптимизации биомассы из выжимок винограда с целью ее применения для создания биосорбента;

2 - установить физико-химические и сорбционные характеристики биосорбентов на основе выжимок винограда;

3 - отработать технологию модификации биомассы из виноградных выжимок с целью повышения ее биосорбционной способности;

4 - изучить возможность иммобилизации модифицированной биомассы на твердой поверхности с целью получения твердого биосорбента;

5 - изучить скорость и полноту сорбции ионов тяжелых металлов (Cu⁺²) нативным и иммобилизованным биосорбентом;

Научная новизна. Проведено комплексное исследование выжимок винограда - крупнотоннажного отхода виноделия с целью оценки их возможной применимости в качестве биосорбента для удаления экотоксикантов из окружающей среды, в частности ионов меди, и ремедиации сточных и поверхностных вод. Разработана технология подготовки биомассы для создания на ее основе биосорбентов. Методом ИК-спектроскопии проведена визуализация спектра нативной и модифицированной биомассы выжимок винограда, которая подтверждает большое сходство с ИК-спектрами целлюлозы и D-глюкозы, что сделало возможным частичную экстраполяцию структуры целлюлозы на структуру биосорбента. Методом потенциометрического титрования протонированной биомассы установлены функциональные активные группы (ФАГ) биополимеров биомассы из выжимок винограда, рассчитаны их константы ионизации. Изучены адсорбционные процессы для нативной и модифицированной биомассы по отношению к ионам Cu(II).

Рассчитаны основные параметры адсорбции для указанного иона в соответствии с моделями молекулярной адсорбции Фрейндлиха и Ленгмюра. Изучено влияние различных факторов на адсорбцию : рН, начальные концентрации ионов меди, концентрация адсорбента, температура. Отмечена роль карбоксильных и аминогрупп в осуществлении биосорбции. Предлагается ряд методов для активации ФАГ, в частности, с использованием поливинилпирролидона для активации карбоксильной группы целлюлозосодержащего биополимера. Осуществлена иммобилизация биомассы в Са-альгинатный гель.

Практическое значение. Показана возможность использования выжимок винограда - крупнотоннажного отхода виноделия в качестве сырья для получения биосорбентов тяжелых металлов. Сорбционная способность таких биосорбентов позволяет использовать последние в качестве альтернативы традиционным дорогостоящим минеральным и синтетическим ионообменникам и сорбентам, использование которых в ряде технологических процессов экономически не целесообразно.

Объекты исследования: Объектом исследования служили выжимки различных сортов винограда - крупнотоннажного отхода виноделия и установление их биосорбционного потенциала по отношению к ионам тяжелым металлам (ТМ).

Методы исследования: физико - химические, атомно-абсорбционные, потенциометрическое титрование, ИК спектроскопия, математические.

Положения, выносимые на защиту:

1. Технология подготовки биомассы выжимок винограда к получению сорбционного материала;

2. Экспериментальные исследования по установлению природы и наиболее вероятной структуры биомассы с использованием ИК- Фурье спектроскопии .

3. Экспериментально-теоретические исследования сорбционных свойств нативной и модифицированной биомассы.

4. Установление кинетических характеристик сорбции ионов меди на нативном и модифицированном биосорбенте.

5. Технология получения твердого биосорбента на основе модифицированной биомассы виноградных выжимок, включенных в альгинат кальция.

Апробация результатов исследования и публикации.

Результаты исследования были представлены в виде устных и стендовых докладов на студенческих научных конференциях (Самарканд, СамГУ, 2013, 2014 гг.) и Республиканской конференции молодых ученых «Актуальные проблемы химии природных соединений», посвященной памяти акад.С.Ю.Юнусова (Ташкент, 2015 г.)

По материалам исследования опубликовано две обзорные статьи в международных журналах (Всероссийский журнал научных публикаций. - Москва: ООО «Миррея», 2014. - №4) и European Science Review. - Austria, Vienna: “East-West”. № 11-12) и одни тезисы доклада на Республиканской конференции.

биосорбент выжимка виноград металл

Глава I. Обзор литературы

1.1 Использование полисахаридных биосорбентов для извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов

Сорбция из растворов на полимерных материалах является основой многих физико-химических процессов, связанных как с жизнедеятельностью живых организмов, так и с техногенной деятельностью, аккумулированием тех или иных веществ и утилизацией побочных продуктов.

Для исследования закономерностей сорбционного извлечения ионов тяжелых металлов целлюлозой и ее производными из водных растворов электролитов и установления возможного механизма процесса сорбции (природы сорбционного центра и удерживания на нем иона металла) необходимы сведения о физикохимических свойствах полимерных сорбентов на основе целлюлозы, свойствах водной фазы, а также данные о влиянии на сорбционное равновесие различных факторов, таких как природа металла и полимера, состав и рН среды, температура и др.

Начало изучения сорбционных процессов на целлюлозе и ее производных относится к 50-м годам прошлого столетия [99]. К настоящему времени в литературе накоплен большой объем экспериментального материала по сорбции ионов металлов из водных растворов их солей различными целлюлозосодержащими полимерными материалами, причем в последние годы наблюдается бурный рост исследований, касающихся использования целлюлозных материалов как в нативном состоянии, так и в виде модифицированных продуктов, для удаления ионов тяжелых металлов из водных сред [41,46]. Вместе с накоплением экспериментального материала формировались и теоретические представления о механизме процесса сорбции ионов тяжелых металлов биосорбентами на основе целлюлозы, включая природу функциональных групп (сорбционных центров) полисахаридных сорбентов, их взаимодействие с ионами металлов, а также влияние на этот процесс различных факторов, таких как рН, температура раствора, концентрация сильного электролита и др.

Систематические исследования сорбционных процессов на целлюлозных материалах, подтвердили гипотезу о наличии карбоксильных групп непосредственно в самой целлюлозе, установив, что на каждые 1000 глюкозных остатков цепи макромолекулы целлюлозы приходится 2-3 группы COОН. Величина сорбционной емкости целлюлозы определяется содержанием карбоксильных групп в полимере, зависит от степени очистки от неорганических и органических веществ и способа варки и находится в пределах от 0,011 мг-экв·г^-1 до 0,1 мг-экв·г^-1 [99].

Вместе с тем, авторы других работ [41,46,76] предполагают, что во взаимодействии ионов металлов с целлюлозой принимают участие карбонильные и гидроксильные группы полимера. Участие карбонильных групп в образовании хелатных комплексов с ионами Fe³⁺ и Ce⁴⁺ обосновывается соответствием количества сорбированных ионов и общего содержания карбонильных групп в полимере. Исследования взаимодействия ионов железа с модельными соединениями (глюкозой, поливиниловым спиртом и глюкуроновой кислотой), выполненные методом электронной спектроскопии, показали, что наряду с карбонильными и карбоксильными группами в образовании неустойчивых комплексов участвуют и гидроксильные группы полимера [46]. Участие гидроксильных групп целлюлозы в образовании комплексных соединений с металлами показано при исследовании эффективности сорбции сульфата и гидроксида алюминия на целлюлозных материалах различной природы - древесной (сульфитной и сульфатной), хлопковой и триацетатцеллюлозе (ТАЦ). Участие карбоксильных и гидроксильных функциональных групп целлюлозы (окисленной и сульфитной) во взаимодействии с ионами Mg²⁺, Na⁺ и Ca²⁺ доказано и исследованиями [76] при помощи метода ЯМР.

Отмечается, что биосорбция представляет собой альтернативный метод извлечения ионов металлов из водных растворов, поскольку целлюлозосодержащие материалы получают из возобновляемого сырья, в том числе, отходов агропромышленного комплекса, они являются дешевыми, доступными и в ряде случаев достаточно эффективными сорбентами. Важными преимуществами биосорбции по сравнению с традиционными методами являются минимизация химических или биологических шламов, возможность регенерации сорбентов и выделения металлов

Используемые для сорбции ионов тяжелых металлов целлюлозосодержащие материалы представлены обширным набором растительного сырья - опилками, листьями, корой лиственных и хвойных пород деревьев, шишками, скорлупой орехов, шелухой, семенами, плодами, стеблями различных растений, жмыхами и шротами, свекловичным жомом, кожурой фруктов, соломой, травянистыми и водными растениями, торфом, илом, морскими водорослями, биомассой бактерий, дрожжей; грибов, и др. [5,27,44]. Так, для извлечения ионов Cd(II) используют в необработанном виде такие агропромышленные отходы, как рисовую шелуху, листья инжира, кожицу гороха и бобов, кожуру лимонов и апельсинов, причем наиболее эффективными сорбентами оказались кожица черного гороха (99 %), а также древесина папайи и порошок зеленой оболочки кокосового ореха (98 %). В отношении ионов Ni(II) эффективными сорбентами являются опилки клена, дуба и белой акации, волокна кокосовой пальмы, семена хлопчатника, соевые бобы; причем при использовании биомассы кассии трубчатой степень извлечения Ni(II) достигала 100%. Для очистки сточных вод от ионов Pb(II) используют сорбенты на основе высушенных и измельченных сосновых иголок, волокон из бамбука и хлопка, пшеничных отрубей. Полное извлечение ионов свинца (II) наблюдалось при использовании коры фебрифуги [44]. При сорбции ионов Cu(II) оболочками зернобобовых культур - чечевицы, пшеницы и риса обнаружен следующий ряд селективности сорбентов при 293 К: оболочки чечевицы (8,977 мг/г) > оболочки пшеницы (7,931 мг/г) > оболочки риса (1,854 мг/г) [20]. Сорбция ионов Hg(II) на измельченных листьях папоротника составила 26.5 мг/г при 298 K [5].

Ряд данных по сорбции ионов тяжелых металлов целлюлозосодержащими биосорбентами на основе натуральных продуктов и отходов агропромышленного комплекса представлен в таблице 1.1 [3].

Таблица 1.1 Натуральные продукты, используемые в качестве биосорбентов для извлечения тяжелых металлов из водных растворов [3]

Биосорбенты (Натуральные продукты)	Металл	Адсорбционная емкость (мг/г) / Эффективность сорбции (%)
Листья черного чая	Cr(VI)	364 mg /g
Оболочки какао бобов	Pb (II), Cr (III), Cd (II), Cu (II), Fe (II), Zn (II), Co (II), Mn (II), Ni (II), Al(III)	Pb 95, Cr 53,Cd 81, Cu 70, Fe 45, Zn 64, Co 57, Mn 53, Ni 50, A1 15 (%)
Кокосовая копра	Cd (II)	1,70 мг/г
Карбонизированная скорлупа кокоса	Zn (II)	90%
Кофейные зерна	Cu (II), Zn (II), Pb (II), Fe (III) and Cd (II)	5.98 · 10-2 мМоль/г
Панцырь крабов	Cu (II), Co (II)	243.9 мг/г, 322.6 мг/г
Яичная скорлупа	Cr (III)	160 мг/г
Шелуха Бенгальской чечевицы (маша)	Cr (VI)	99%
Шелуха черной чечевицы	Pb (II), Cd (II), Zn (II), Cu (II), Ni (II)	49.97; 39.99; 33.81; 25.73; 19.56 мг/г
Древесина папайи	Cu (II), Cd (II), Zn (II)	97.8; 94.9; 66.8 (%)
Сахарная свекла	Cu (II)	28.5 мг/г
Целлюлоза из стеблей подсолнечника	Cr (III)	85%
Фруктовые отходы	Hg (II), Pb (II), Cd (II), Cu (II), Zn (II), Ni (II)	Hg 85; Pb 90; Cd 86; Cu 96; Zn 87; Ni 85 (%)
Шелуха пшеницы	Cu (II).	99%

Однако следует заметить, что для более корректного сопоставления представленных в обзоре экспериментальных литературных данных следует указывать условия проведения процесса сорбции, такие как начальные концентрации ионов тяжелых металлов в водных растворах, модуль сорбент / раствор, температура, рН среды, размер частиц сорбента и др.

В работе [25] отмечается, что на сорбцию ионов тяжелых металлов биополимерными сорбентами на основе целлюлозы влияют многие факторы, такие как природа сорбента, природа катиона металла, его концентрация в растворе, а также температура и рН водной фазы. Авторы [25] исследовали сорбцию ионов Cd(II) и Pb(II) из водных растворов на листьях агавы в зависимости от рН, начальной концентрации и температуры раствора. При температуре 25 С и рН 5,0 сорбционная емкость полученного авторами сорбента составила для ионов Cd(II) 12,5 мг/г и для ионов Pb(II) - 39,7 мг/г. При сравнении этих результатов с данными по сорбции ионов Cd(II) и Pb(II) другими природными сорбентами, такими как сосновые опилки и кора деревьев была установлена высокая селективность листьев агавы к ионам Pb(II), но более низкая сорбционная способность по отношению к ионам Cd(II).

Для получения сорбентов можно использовать отходы, образующиеся при переработке различных фруктов и овощей: яблочный и морковный жмых, выжимки из томатов, жом сахарной свеклы. Данные растительные материалы за счет содержания пищевых волокон способны к эффективному извлечению металлов из сточных вод. Такой распространенные продукты переработки пшеницы, как солома и отруби также могут выступать в качестве основы для производства сорбентов. Наличие различных функциональных групп (карбоксильной, гидроксильной, амидной, аминогрупп), высокое содержание целлюлозы (37-39 %) обеспечивает высокую сорбционную способность этих материалов. В частности, при использовании пшеничной соломы степень извлечения ионов Pb(II) достигает 85 % уже через 15 минут, а сорбционная емкость в отношении ионов Cu(II) составляет 11,4 мг/г. В свою очередь, сорбционная емкость пшеничных отрубей по ионам Pb(II) составляет 62 мг/г, а для Cu(II) - 15 мг/г [19].

В [21] показана возможность извлечения ионов Pb(II) из водных растворов сорбентом на основе кукурузы. Для приготовления сорбента использовали губчатый материал из кукурузных стеблей, который измельчали и просеивали через сита, получив частицы размерами 0,85 мм и 0,1 мм. Максимальная сорбционная емкость полученного сорбента составляет 80 мг/г, при этом оптимальное значение рН 6,0; равновесие устанавливалось в течение 120 мин.

В обзорах [31,40] приводятся литературные данные по извлечению ионов Pb(II), Cd(II), Hg(II), Zn(II), Ni(II) Cu(II), Fe(II), Cr(III) Cr(VI) с использованием в качестве адсорбентов широкого набора отходов сельского хозяйства, таких как рисовая солома, кожура гороха и фасоли, стебли сахарного тростника, скорлупа арахиса и грецкого ореха, корки апельсинов, фруктовые и ягодные выжимки, отходы листьев чая, древесные опилки и др.

Перспективными биосорбентами являются древесина папайи, измельченные листья тикового дерева и кориандра, отходы саго, древовидный папоротник, рисовая шелуха, виноградные лозы, барда (отход пивоварения) и т.д. При этом обращает на себя внимание тот факт, что предельные значения сорбции ионов тяжелых металлов различными видами сорбентов зависят как от природы самих сорбентов, так и от ионов металлов. Так, при извлечении двухвалентных металлов нативным джутовым волокном его сорбционная емкость несколько снижается в ряду: Cu (4,23 мг/г) > Zn (3,55 мг/г) >Ni (3,37 мг/г).

Исследователи [15,24] также установили, что различные металлы сорбируются на природных сорбентах с разной эффективностью. Так, лигнин, выделенный из отходов производства бумаги, извлекает ионы Pb(II), Cu(II), Zn(II) и Ni(II) из их водных растворов в следующей последовательности: Pb(II) > Cu(II)> Cd(II) >Zn(II)>Ni(II). При исследовании сорбции ионов Zn(II) и Pb(II) на волокне кокосовой пальмы Конрад и др. [15] обнаружили, что сорбент обладает большим сродством к ионам Pb(II), чем к ионам Zn(II). Ряд эффективности сорбции ионов металлов отходами переработки грейпфрутов в конкурентных условиях имеет вид: Pb(II) > Cu(II) > Ni(II) > Cd(II). Таким образом, сорбент проявляет высокую степень селективности по отношению к ионам Pb(II), несмотря на то, что в эксперименте их концентрация составляла 3 мг/л, в то время как концентрации других ионов равнялись 10 мг/л [9].

Для очистки сточных вод от ионов Pb(II), Cd(II), Hg(II), Cu(II), Ni(II), Cr(III) и Cr(VI) применяют самые разнообразные сельскохозяйственные отходы: скорлупу арахиса и грецкого ореха, шелуху зеленого миндаля, чайные листья, отходы производства оливкового масла, джутовое волокно, стебли подсолнечника, листья табака, а также опилки клена, дуба, ели. При этом величины сорбции могут варьироваться в широких пределах и в зависимости от вида сырья могут составлять для ионов Cu(II) - от 0,3 до 14,3 мг/г, для ионов Cd(II) от 0,4 до 10,8 мг/г и для ионов Cr(III) - от 1,47 до 11,9 мг/г [18].

Влияние природы сорбентов на их сорбционные свойства по отношению к ионам Cd(II) , Cr(III), Cr(VI), Hg(II), Pb(II), Zn(II) показано в таблице 1.2 [31]. В связи с этим возникает вопрос о сорбционных центрах, имеющихся на сорбентах и отвечающих за их сорбционную способность.

Известно [89,94], что в состав целлюлозосодержащих сорбентов входят, наряду с целлюлозой, также гемицеллюлозы, лигнин, пектиновые, белковые, некоторые экстрактивные вещества в различных соотношениях. Сложный и неоднородный состав растительной биомассы, по-видимому, и определяет экспериментально наблюдаемые различия в сорбционной емкости полисахаридных материалов, которые могут составлять несколько порядков.

Таблица 1.2 Адсорбционная способность сельскохозяйственных продуктов и побочных продуктов по отношению к ионам тяжелых металлов [31]

Материал	Адсорбционная способность (мг/г)
	Cd 2+	Cr 3+	Cr6+	Hg2+	Pb2+	Zn2+
Кора ели Дугласа	-	-	-	100	-	-
Отходы кофе	1,48	-	1,42	-	-	-
Отходы чая	1,63	-	1,55	-	-	-
Скорлупа грецкого ореха	1.5	-	1,33	-	-	-
Необработанная кора сосны	-	8,69	-	-	-	-
Турецкий кофе	1,17	-	1,63	-	-	-
Кора черного дуба	25,9	-	-	400	-	-
Кора красного дерева	27,6	-	-	250	6,8	-
Кора приморской сосны	8	19,45	-	-	3,33	-
Лигнин	-	-	-	-	18,5	95
Сернокислый лигнин	-	-	-	150	-	-
Сфагновый мох	5,8	29	-	-	40	-
Торф	5,06	4,63	-	16,2	20	-
Сухие листья красного дерева	-	-	-	175	-	-
Неокрашенный бамбук	-	-	-	9,2	8,4	-
Неокрашенные опилки	-	-	-	8,5	7,3	-
Апельсиновая кожура внутренняя	-	-	125	-	-	-
Апельсиновая кожура наружная	-	-	275	-	-	-
Листья сенны	-	-	250	-	-	-
Пальмовые листья	10,8	-	5,32		11,4	6,0
Шелуха черного турецкого гороха	49,74	-	-	-	-	-
Зола рисовой шелухи	20,24	-	-	66,66	-	-

В то время как одни целлюлозосодержащие сорбенты обладают сравнительно невысокой емкостью по отношению к ионам металлов, другие по своим возможностям могут быть сопоставимы или превосходить промышленные ионообменные смолы. Величины сорбционной емкости некоторых растительных сорбентов на основе целлюлозы в сравнении с сорбционной емкостью активированного угля и ионообменных смол приведены в таблице 1.3 [97].

Таблица 1.3 Адсорбционная способность целлюлозосодержащих сорбентов по сравнению с активированным углем (АУ) и катионообменными смолами [97]

Адсорбент	Адсорбционная способность, мг/г
	Pb2+	Cu2+	Zn2+	Cd2+	Ni2+	Hg2+	Cr6+
Гранулированный АУ	16,58	5,08	-	3,37	-	-	-
Порошкообразный АУ	26,94	4,45	-	3,37	-	-	-
Волокна АУ	30,46	11,05	-	-	-	-	-
Скорлупа арахиса	30,04	8,00	8,96	5,96	-	-	-
Кукурузные кочерыжки	8,29	7,62	1,96	8,89	13,5	-	-
Кукурузный крахмал	28,8	8,57	6,87	8,88	-	-	-
Кора сосны	-	9,46	-	14,16	6,28	-	-
Кора черного дуба	-	-	-	29,9	-	-	-
Лигнин	1865	-	95	-	-	-	-
Кора	182	-	-	32	-	400	-
Ксантан	18	-	-	33,27	-	1,15	-
Листовой перегной	-	-	-	-	-	-	43
Опилки	-	-	-	-	-	-	16,05
Хлопок	-	-	-	-	-	1000	-
Дуолит GT-73	122,25	61,60	55,59	105,66	56,94	-	-
Амберлит IRC-718	290,08	127,00	156,96	258,32	-	-	-
Амберлит 200	352,24	88,90	85,60	224,8	129,1		-
Леватит ТР 207	198,9	85,09	89,60	49,46	88,05	-	-

Большинство исследователей объясняют различия в сорбции ионов металлов целлюлозосодержащими сорбентами различиями в их ионообменной емкости. Величину ионообменной емкости можно установить, например, путем насыщения сорбента ионами водорода, натрия или кальция с последующим их вытеснением (десорбции) за счет обработки сорбента раствором кислоты или соли и определения их содержания в растворе. Термин "ионный обмен" обычно означает, что исследователи рассматривают неспецифические, электростатические механизмы связывания металлов.

Важной характеристикой сорбентов является также величина их удельной поверхности. Известно, что величина поверхности целлюлозных материалов в сухом состоянии невелика и составляет 10-20 м²/г [89]. Ее увеличению способствует уменьшение размера частиц сорбента. Изменению сорбционных свойств целлюлоз в процессе размола посвящены работы [1,71,78], в которых наблюдалась нелинейная зависимость площади удельной поверхности и сорбционных свойств целлюлозных сорбентов от размера частиц. В работе [1] показано, что при уменьшении размера частиц опилок с 500 до 100 мкм сорбционная емкость возрастала только в два раза. Из экспериментальных данных, полученных авторами [71], также следует, что с увеличением степени помола сорбция катионов несколько возрастает (на 5-10 %). Определение площади поверхности проводят различными методами, включая методы вытеснения растворителя [89], газовой хроматографии по тепловой десорбции аргона [78], а также по адсорбции - десорбции азота [40,78]. Было показано, что разные методы определения дают результаты, отличающиеся более чем на порядок. Так, внутренняя поверхность образца хлопка, определенная по уравнению БЭТ по данным адсорбции азота при температуре жидкого азота, составляет 0,72 м²/г, в то время, как по данным сорбции воды при 25°С удельная поверхность достигает 108 м²/г [89]. Из этого следует, что вода имеет доступ в те области волокна, которые недоступны для азота. Другими важными факторами, влияющими на процесс сорбции ионов тяжелых металлов полисахаридными сорбентами, являются кислотность водной фазы, температура, концентрация сильного электролита.

Среди требований, предъявляемых к сорбентам, наиболее важными являются высокая сорбционная емкость по отношению к широкому спектру металлов или селективность по отношению к ионам одного металла, способность быстро и прочно связывать ионы металлов, возможность регенерации (утилизации), экологическая чистота, а также дешевизна и доступность. Большинство авторов видят главную проблему при использовании биополимерных сорбентов на основе целлюлозы в их невысокой сорбционной емкости. При этом отмечается, что наиболее выгодно использовать целлюлозные сорбенты для очистки очень разбавленных растворов, что позволяет достигать весьма низких концентраций ионов металлов .

1.2 Влияние химической предобработки биомассы на эффективность биосорбции

Так как в биосорбционные процессы вовлекается, прежде всего, поверхность сорбента, то очевидно, что в результате ее модификации можно существенно изменить сорбционные характеристики биосорбента.

Наиболее простым способом модификации поверхности биосорбента могут быть нагревание, автоклавирование, замораживание, сушка в различном диапазоне температур, лиофилизация [78]. Химическая обработка может быть основана на специфической отмывке биомассы ( деионизованной водой, метанолом, этанолом , моющими детергентами), поперечной сшивке с использованием формальдегида, глутарового альдегида, проведении щелочного или кислотного гидролиза с целью изменения поверхности и возможности доступа к функциональным группам, ответственных за биосорбцию [49].

Например, в работе [52] исследователи показали, что клетки дрожжей, подвергнутые экстремальным условиям (физическая или химическая обработка) могут проявлять совершенно другие биосорбционные свойства по отношению к ионам тяжелых металлов. Так, в [53] показано , что щелочная предобработка грибковой биомассы привела к существенному увеличению биосорбции ионов тяжелых металлов, когда кислотная - практически не повлияла на таковые. Автор [53] продемонстрировал изменение биосорбционных характеристик дрожжей по отношению Cu (II), подвергнув их различной предобработке: метанолом, формальдегидом и глутаровым альдегидом. В результате такой предобработки возможны этерификация карбоксильных групп и метилирование аминогрупп, которые, как оказалось, являются приоритетными в биосорбции ионов меди.

На рисунке 1.2. приведена ставшая уже классической схема превращения биомассы в коммерческий продукт - биосорбент [49].

Очевидно, что поиск эффективной предобработки биомассы, способной повысить сорбционные и эксплуатационные характеристики биосорбентов, может стать прерогативой исследований, направленных на коммерциализацию биотехнологии.

В качестве матрицы для иммобилизации различными исследователями предлагались природные неорганические носители, типа гематитов, цеолитов, вермикулита и полиакриламидный и Са - альгинатный гели, полиуретан [50,91,96].

Рис. 1.2. Схема превращения биомассы в биосорбент.

В таблице 1.4 приведены примеры использования иммобилизационной микробной биомассы для биосорбции ионов тяжелых металлов.

Таблица 1.4 Матрицы для иммобилизации биомассы для получения твердых биосорбентов

Матрица	Тип биомассы	Металл
Альгинат кальция	С. vulgaris S. platensis С. salina R. arrhizus	Au, Cu, Fe, Zn , Co, Mn
Полиакриламидный	Citrobacter	U, Cd, Pb, Cu, Co, Cd
Гель	Rhizopus arrhizus
Кварц	Algasorb	Cu, Ni, U, Pb, Hg, Cd, Zn, As, Ag
Полиуретан	P. aeruginosa	U
Полисульфон	P. laminosum Citrobacter	Pb, Cd, Zn

Авторы предостерегают, что при выборе способа иммобилизации микроорганизмов помимо созданий условий жизнеобеспечения (для живых микроорганизмов), необходимо предусмотреть и возможность легкости десорбции и регенерации биосорбента. А для этих целей, как правило, применяются растворы сильных кислот и оснований, способных вымывать микроорганизмы и разрушать сам твердый носитель. При этом не следует забывать, что и сам носитель, например активированный уголь, цеолиты, кварц, вермикулит, альгинатные гели проявляет способность к сорбции тяжелых металлов и радионуклидов.

1.3 Инструментально-техническое и математическое обеспечение исследования биосорбционных процессов

Анализ литературы по биосорбции тяжелых металлов из технологических и сточных вод промышленных и сельско-хозяйственных предприятий, показывает, что количество тяжелых металлов находятся в довольно широких диапазонах концентраций: от нескольких мг/л до десятков г/л. Биосорбция же, как правило, осуществляется в диапазоне 0,1 - 300 мг/л, т.е ~ 10^-5 - 10^-3 М. Для того, чтобы уловить изменения начальных концентраций ионов металла в растворах, нужны надежные, чувствительные и точные приборы. Традиционно для таких целей используются спектрофотометрические и атомно-абсорбционные методы определения тяжелых металлов [28]. Эти же методы были применены при использовании биосорбентов для предварительного концентрирования ионов токсичных металлов [6,8, 23, 36, 57].

Но при изучении механизмов биосорбции, и влияния функциональных групп биополимеров, из которых состоит биомасса, необходимы и другие инструментальные методы исследования. Наличие в распоряжении исследователя того, или другого инструмента, может повлиять на целостность представлений о биосорбции. В литературе [13,56] имеется информация о применении для объяснения механизма сорбции ИК-спектроскопии, электронной сканирующей и электронно-силовой микроскопии. В статьях [33,59,106] описано применение рентгеноструктурного и рентгенофазового анализа, ядерно-магнитного резонанса, а также применение термогравиометрического анализа и исследования по измерению электрокинетического ж - потенциала .

В таблице 1.5 представлены сведения о применении аналитической техники в изучении биосорбентов.

Таблица 1.5 Аналитическая техника, применяемая в изучении биосорбции

Аналитическая техника	Назначение
Атомно-абсорбционная спектрофотометрия (AAS)	Определение концентрации ионов металла в растворах
Атомно-абсорбционная спектрофотометрия с индуктивно-связанной плазмой (ICP)	Определение ультрамикроконцентраций ионов металла в растворах
УФ и видимая спектрофотометрия (UV-Vis)	Определение концентрации ионов металла в растворах
ИК-спектроскопия с Фурье преобразованием (FT-IR)	Изучение структуры биополимера и установление активных «сайтов» биосорбента
Сканирующая электронная микроскопия (SEM)	Визуальное наблюдение поверхности биосорбента в процессе его модификации
Трансмиссионная (силовая) электронная микроскопия (ТЕМ)	Визуальное наблюдение внутреннего строение клетки биосорбента и контроль изменений в процессе его модификации
Рентгеноструктурный анализ	Кристаллографическое исследование биосорбента и характера связей клеточных структур с ионом металла
Ядерно-магнитный резонанс (NMR)	Определение активных «сайтов» биосорбента
Потенциометрическое титрование	Определение активных функциональных групп биосорбента и их количество
Термогравиометрический анализ (TGA)	Определение термической стабильности биосорбента
Электрокинетические измерения ж - потенциала	Определение наличия и изменение заряда поверхности биосорбента

Многие из этих методов требуют дорогостоящего и сложного оборудования. Кроме того, полученная информация не всегда может быть правильно интерпретирована для того, чтобы получить детальное представление о биосорбционном процесс. Однако не вызывает никакого сомнения, что именно применение этих методов исследования позволяет получить отличительные и дополнительные сведения для создания эффективных биосорбентов и оптимизации условий их использования.

Математическое описание биосорбции и моделирование биосорбционных процессов являются важными инструментами в изучения этого явления. Биосорбция, как правило, осуществляется в гетерогенной системе: твердое - жидкое. Такие системы целесообразно исследовать, изучая стационарное равновесное состояние и динамику непрерывного потока [55].

В обзоре [2] были рассмотрены изотермы адсорбции для системы биосорбент - раствор одиночного иона металла. Созданием математической модели адсорбции занимались исследователи [43,51]. В этих работах были оценены возможности описания биосорбционного концентрирования с использованием уравнений для мономолекулярной адсорбции Фрейндлиха и Ленгмюра [84]. В большинстве случаев применение этих моделей было достаточно, для описания биосорбционного процесса, так как помогали рассчитать количественные параметры, характеризующие интенсивность и кинетику сорбции и значения максимальной сорбционной емкости.

Но, как правило, эти модели применимы для индивидуального иона металла. На практике сточные и природные воды являются многокомпонентными средами, когда присутствующие в ней вещества могут вступать во взаимодействие не только с адсорбентом, но и между собой. В таких системах построение модели довольно сложное занятие и в каждом конкретном случае должно быть целесообразно обоснованным [20,51].

Для изучения сорбционных процессов может быть правомочным использование различных моделей, как для индивидуальных веществ, так и их смесей с учетом конкурирующих факторов и температуры.

В работах [35,50] приводятся различные математические модели равновесных биосорбционных процессов, полученные по изотермам равновесных концентраций. Однако, применение только модели Ленгмюра при термодинамических расчетах, как отмечено в работах [20], может привести к искажению вычисленной величины ДG - свободной энергии обмена Гиббса. В целом же, все исследователи приходят к заключению, что модели адсорбции по Фрейндлиху и Ленгмюру являются обязательными при изучении биосорбционных процессов и биосорбентов.

Заключение по литературному обзору

Проведенный анализ литературных источников позволяет придти к следующему заключению: изучению процессов сорбции ионов тяжелых металлов природными материалами полисахаридной природы уделяется большое внимание. Это обусловлено тем, что побочные продукты и отходы сельскохозяйственного производства на основе целлюлозы являются перспективными сорбентами для очистки от ионов тяжелых металлов водных растворов различного состава, включая сточные воды промышленных предприятий, природные воды и пищевые системы. К числу достоинств полисахаридных биосорбентов можно отнести доступность, низкую стоимость, возобновляемость, экологическую чистоту, возможность регенерации, биодеградируемость и др. При этом остаются нерешенными еще многие научные проблемы, связанные с выбором подходящего сорбента для извлечения ионов тяжелых металлов из конкретной системы, знанием закономерностей, влияющих на процесс сорбции и, конечно, возможность модификации сорбентов с целью повышения эффективности сорбции.

На основании вышеизложенного следует, что тема диссертационного исследования « Технология создания биосорбентов на основе отходов пищевой промышленности» является весьма актуальной и обладает научным и практическим значением.

Глава II. Материалы и методы исследования

Объектом исследования служили выжимки различных сортов винограда - крупнотоннажного отхода виноделия и установление их биосорбционного птенциала по отношению к тяжелым металлам с целью их извлечения из технологических растворов и сбросных вод промышленных производств.

В качестве модельного иона тяжелого металла для изучения сорбционных процессов с использованием биосорбента на основе виноградных выжимок служили ионы Cu(II) как наиболее распространенные и часто встречающиеся поллютанты, обладающие в больших концентрациях (более 5 мг/л) выраженным ксенобиотическим действием.

2.1 Материалы

2.1.1 Биомасса

Биомасса представляла собой выжимки из смеси различных винных сортов винограда, произрастающих в Средне-азиатском регионе и применяемых в промышленном и домашнем виноделии. Влажность исходной биомассы составляла 22-30%. Биомасса виноградных выжимок была отмыта дистиллированной водой до прозрачных отмывочных вод, отделена фильтрацией и центрифугированием, высушена в сушильном шкафу при температуре 105⁰ С. Высушенная биомасса размалывали в электромельнице ЭМ-2 и просеивали через сито с диаметром отверстий 0,3-0,5 мм. Подготовленные биосорбенты хранили в закрытых склянках из темного стекла в сухом прохладном месте.

Образцы сухого биосорбента подвергали химической модификацией путем обработки исходной биомассы растворами NaOH и минеральных кислот различной концентрации, с последующей отмывкой дистиллированной водой до нейтрального рН и сушкой.

2.1.2 Реактивы и растворы

Перечень основных химических реактивов и растворов, используемых в работе, приведен в таблице 2.1.

Таблица 2.1

№	Реактивы или растворы	Чистота	Изготовитель или ГОСТ
1.	Медь сернокислая, CuSO4· 5Н2О	х.ч., 99,5%	4165-78 Россия
2.	Стандарты ионов металлов Cu+2 с концентрацией эталонных растворов 1000 ppm металла (1 мг/см3)		ГСО 7012-93 ГСО 7252-96
3.	Калий хлорид KCl	х.ч, 99,9%	4234-77 Россия
4.	Соляная кислота HCl	х.ч., 37%, пл.1,19г/см3	3118-77 Россия
5.	Натрий гидроокись NaOH

Подобные документы

• Способы подготовки и очистки газов

  Способы очистки углеводородных газов от Н2S, СO2 и меркаптанов. Схемы применения водных растворов аминов и физико-химических абсорбентов для извлечения примесей из природного газа. Глубокая осушка газа. Технология извлечения тяжелых углеводородов и гелия.
  
  контрольная работа [340,3 K], добавлен 19.05.2011
  

• Физико-химические свойства водных растворов азотной кислоты

  Зависимость температуры кипения водных растворов азотной кислоты от содержания HNO. Влияние состава жидкой фазы бинарной системы на температуру кипения при давлении. Влияние температуры на поверхностное натяжение водных растворов азотной кислоты.
  
  реферат [3,9 M], добавлен 31.01.2011
  

• Глубокая очистка сточных вод техногенным карбонатсодержащим отходом

  Состав и физико-химические свойства техногенного карбонатсодержащего отхода Ростовской ТЭЦ-2. Возможности применения КСО для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов (Fe3+, Cr3+, Zn2+, Cu2+ и Ni2+), определение условий их выделения с использованием.
  
  статья [13,3 K], добавлен 22.07.2013
  

• Методы получения и очистки коллоидных растворов. Гели и золи

  Коллоидная химия как наука, изучающая физико-химические свойства гетерогенных, высоко-дисперсных систем и высоко-молекулярных соединений. Производство и методы очищения коллоидных растворов. Применение гелей в пищевой промышленности, косметике и медицине.
  
  презентация [6,3 M], добавлен 26.01.2015
  

• Тест-системы для индикации ионов тяжёлых металлов в объектах окружающей среды

  Характеристика, классификация и химические основы тест-систем. Средства и приёмы анализа различных объектов окружающей среды с использованием тест-систем. Определение ионов кобальта колориметрическим методом из растворов, концентрации ионов меди.
  
  дипломная работа [304,6 K], добавлен 30.05.2007
  

• Изучение процесса восстановления серебра в водных растворах

  Особенности получения наночастиц серебра методом химического восстановления в растворах. Принцип радиационно-химического восстановления ионов металлов в водных растворах. Образование золей металла. Изучение влияния рН на величину плазмонного пика.
  
  курсовая работа [270,7 K], добавлен 11.12.2008
  

• Взаимодействие нового полиамфолита на основе этил 3-аминокротоната и акриловой кислоты с ионами стронция

  Комплексообразование полиэлектролитов с ионами металлов, тройные полимер-металлические комплексы, комплексообразование в процессах извлечения ионов металлов и органических молекул. Определение состава, координационного числа и константы устойчивости.
  
  диссертация [462,0 K], добавлен 24.07.2010
  

• Химические и физико-химические методы анализа

  Установка титра методом отдельных навесок. Константа диссоциации синильной кислоты. Классификация методов осаждения. Значение ионов H и OH в водных растворах электролитов. Полярографические методы анализа. Нахождение степени диссоциации циановодорода.
  
  контрольная работа [87,4 K], добавлен 20.11.2012
  

• Химия и технология платиновых металлов

  Основные физические и химические свойства платиновых металлов и их соединений, способы их вскрытия и реагентная способность. Технология проведения аффинажа различных платиновых металлов, важнейшие этапы процесса экстракции и сорбции их комплексов.
  
  курс лекций [171,2 K], добавлен 02.06.2009
  

• Обзор источников образования тяжелых металлов

  Физические и химические свойства тяжелых металлов и их соединений, используемых в промышленном производстве и являющихся источником загрязнения окружающй среды: хром, марганец, никель, кадмий, цинк, вольфрам, ртуть, олово, свинец, сурьма, молибден.
  
  реферат [48,0 K], добавлен 13.03.2010
  

• Мазуты: технология получения и классификация

  Физико-химические свойства мазута. Технологии перегонки нефти. Основные эксплуатационные характеристики котельных и тяжелых топлив. Химическое и коррозионное действия среды на материал и оборудование. Условия хранения, транспортировки и эксплуатации.
  
  реферат [139,3 K], добавлен 09.04.2012
  

• История открытия и развитие исследований соединений со структурой пирохлора

  Сложные оксиды металлов как отрасль кристаллографии и минералогии. Элементы, которые могут участвовать в структуре пирохлора, его физико-химические свойства. Использование пирохлора в качестве компонента керамических форм для радиоактивных отходов.
  
  реферат [386,0 K], добавлен 16.05.2017
  

• Технология получения высокоочищенного хитозана из панцирей ракообразных

  Хитозан: строение, физико-химические свойства, измельчение, хранение и получение. Применение в медицине, аналитической химии, бумажной и пищевой промышленности, в косметологии. Характеристика химического состава панциря, органолептические показатели.
  
  практическая работа [60,5 K], добавлен 17.02.2009
  

• Биогеохимические циклы тяжёлых металлов в ландшафтах

  Понятие тяжелых металлов и агроландшафтов. Основные причины появления металлов в больших концентрация в почвах, в результате чего они становятся губительными для окружающей среды. Биогеохимические циклы тяжелых металлов: свинца, кадмия, цинка, никеля.
  
  реферат [200,4 K], добавлен 15.03.2015
  

• Модификация полиэлектролитов наночастицами

  Процессы коагуляции и флокуляции, выделение взвешенных твердых частиц из воды, используемые при этом химические вещества. Модификации полиэлектролитов. Физико-химические основы процесса флокуляции. Распределение наночастиц в полимерных матрицах.
  
  курсовая работа [367,3 K], добавлен 07.01.2010
  

• Исследование физико-химических и прикладных свойств новых полимерных композиционных материалов на основе слоистых силикатов и полиэлектролитов

  Хемосорбционное модифицирование минералов. Свойства глинистых пород. Методика модификации бентонитовой глины месторождения "Герпегеж". Физико-химические способы исследования синтезированных соединений. Определение сорбционных характеристик бентонина.
  
  курсовая работа [9,2 M], добавлен 27.10.2010
  

• Получение и сорбционные характеристики силикагелей с иммобилизованной формазановой группой

  Кремнеземы с иммобилизованными серосодержащими группировками. Методика фотометрического определения металлов в водной фазе. Приготовление рабочих растворов. Метод рентгеновского определения металлов в фазе сорбента. Определение кинетических параметров.
  
  дипломная работа [1,9 M], добавлен 25.05.2015
  

• Изучение физико-химических свойств сорбентов на основе природных цеолитов

  Модификация природных цеолитов нерастворимыми комплексами и органическими соединениями. Реакции ионного обмена на цеолитах. Определение статической обменной емкости сильнокислого катионита, сорбционной способности ионов при различной кислотности.
  
  курсовая работа [123,4 K], добавлен 15.10.2012
  

• Метод осаждения водных растворов и получение гидроксилапатитов

  Кристаллическая структура гидроксилапатита. Структура элементарной ячейки В-ТКФ. Основные методы синтеза фосфатов кальция. Проведение рентгеноструктурного анализа. Синтез (получение) гидроксилапатита на основе реакции осаждения из водных растворов.
  
  контрольная работа [3,3 M], добавлен 12.09.2012
  

• Коррозия металлов. Методы защиты металлов от коррозии. Коррозия железа при контакте с углеродом

  Определение анодных и катодных процессов, составление суммарного уравнения коррозийного процесса и схемы коррозийного элемента. Возникновение электрического тока во внешней цепи. Обнаружение ионов железа в растворе. Восстановление воды до гидроксид-ионов.
  
  лабораторная работа [49,3 K], добавлен 02.06.2015
  

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам