Основными источниками загрязнения водных объектов являются

ИЗУЧЕНИЕ СВОЙСТВ МОДИФИЦИРОВАННОЙ ДРЕВЕСИНЫ
БЕРЕЗЫ
Гурова В.С., Ширяев Д.В., Мусько Н.П., канд. хим. наук,
Чемерис М.М., д-р хим. наук
ФГБОУ ВПО «Алтайский государственный технический университет
им. И.И. Ползунова» (Российская Федерация)
656038, Российская Федерация, г. Барнаул, пр. Ленина, 46
E-mail: [email protected]
Основными источниками загрязнения водных объектов являются
сточные воды. Около трети промышленных сточных вод предприятий сбрасывается в водоемы без достаточной очистки. В результате хозяйственной
деятельности в водоемы поступают различные загрязнения. К числу самых
распространенных загрязняющих веществ относят соединения меди.
Для очистки сточных вод от катионов тяжелых металлов все большее
применение находят сорбционные методы очистки. Очистка большого объема воды требует значительных затрат на изготовление сорбентов. Для решения этой проблемы ведутся разработки эффективных сорбентов из отходов
производства [1]. К ним относятся, например: коагулянты из отходов химической и нефтехимической промышленности, шлаки, шламы, фосфогипс,
силикат кальция. Отходы древесной промышленности также могут служить
в качестве сорбента. Такие сорбенты могут быть представлены как в виде
композиций древесных отходов с отходами другого производства, так и в
виде обработанной древесины. Сорбенты, изготовленные из обработанной
древесины, – это сорбенты на основе целлюлозы или лигнина. Для их изготовления применяются методы, при которых модифицируется лишь один из
основных компонентов древесины, а остальные удаляются. Поэтому представляет интерес поиск материалов, которые обладают хорошими сорбционными свойствами, сохраняют первоначальную структуру сырья и не требуют
больших затрат на изготовление.
Целью данной работы является изучение сорбционных свойств модифицированной древесины березы.
Среди лиственных пород древесины, произрастающих в России, первое место по запасам занимает береза. Поэтому в качестве сырья использовали березовые опилки.
Среди возможных механизмов связывания ионов металлов древесными материалами наиболее вероятным представляется ионный обмен с участием карбоксильных и гидроксильных групп, а также физическая адсорбция. Улучшить сорбцию ионов металлов в древесине можно увеличением
количества активных групп и пористости. Этого можно достичь модификацией сырья.
В данной работе для модификации были выбраны: серная кислота (1 %
раствор), надуксусная кислота (8 % раствор), перекись водорода (5 % раствор). Известно, что под действием этих реагентов происходит частичная
гидролитическая деструкция, окисление функциональных групп в основных
компонентах, при этом сохраняется структура древесины [2].
Обработку серной кислотой вели согласно методике предгидролиза.
Обработка надуксусной кислотой и перекисью водорода проводилась в соответствии с методикой, описанной в [3].
Для определения сорбционных свойств использовали раствор, содержащий ионы Cu2+. Анализ проводили согласно ГОСТ 4388-72.
Для построения градуировочного графика готовили серию из пяти растворов
сернокислой меди CuSO4. Массовая концентрация меди в них составила
0,04; 0,1; 0,2; 0,4; 0,6 мг/мл. Затем последовательно добавляли 1мл раствора
сегнетовой соли; 5 мл 25%-ного раствора аммиака, разбавленного дистиллированной водой в соотношении 1:4; 1 мл 0,25%-ного раствора крахмала; 5 мл
0,1%-ного раствора диэтилдитиокарбамата натрия. После добавления каждого реактива производили перемешивание и измеряли оптическую плотность
при длине волны 430 нм и толщине поглощающего слоя 50 мм, раствор
сравнения – дистиллированная вода. По полученным данным строили калибровочный график зависимости оптической плотности (D) от концентрации (C, мг/мл).
Для определения сорбции Cu2+ навеску сорбента массой 0,050 г заливали 50 мл исходного раствора сернокислой меди с известной концентрацией, выдерживали сутки и отфильтровывали. В фильтрате определяли остаточную концентрацию ионов меди по градуировочному графику.
В таблице 1 представлены данные по сорбционным свойствам изучаемого
сырья, полученные на модельном растворе меди, содержащем 0,6 мг/мл Cu2+.
Таблица 1 – Сравнение эффективности сорбции ионов меди опилками
березы, модифицированными различными способами
Наименование
реагента
H2SO4
CH3COOOH
CH3COOOH
H2O2
H2O2
Условия модификации сырья
Концентрация,
Время, мин
%
1
120
8
10
8
60
5
10
5
60
Температура, С
Эффективность
сорбции, %
100
25
25
25
25
84,0
90,4
89,4
85,1
92,6
0
В результате проведенных исследований установлено, что модификация древесины березы методом окисления приводит к достаточно высокой
эффективности сорбции сырья. Это может быть объяснено повышением содержания карбоксильных групп и пористостью структуры сорбента.
1. Гасиков А.Г. Очистка промышленных сточных вод с использованием отходов производства // Экология промышленного производства. – 2006. – №5. – С. 28-36.
2. Никитин В.М., Оболенская А.В., Щеголев В.П. Химия древесины и целлюлозы. – М.:
Изд-во Лесная промышленность, 1978. – 368 с.
3. Оболенская А.В., Ельницкая З.П., Леонович А.А. Лабораторные работы по химии древесины и целлюлозы. – М. экология, 1991. – 256с.