Габрин Виктория Александровна, аспирант кафедры технологии пищевых продуктов и биотехнологии
153000, г. Иваново, Шереметевскийпр-т, д. 7
Scopus Author ID 58398403100
Victoria A. Gabrin, Postgraduate Student, Department of Food Technology and Biotechnology
7, Sheremetevskii pr., Ivanovo, 153000
Scopus Author ID 58398403100
Никифорова Татьяна Евгеньевна, д.х.н., доцент кафедры технологии пищевых продуктов и биотехнологии
153000, г. Иваново, Шереметевский пр-т, д. 7
Scopus Author ID 7006694263, ResearcherID N-1026-2017
Tatiana E. Nikiforova, Dr. Sci. (Chem.), Associate Professor, Department of Food Technology and Biotechnology
7, Sheremetevskii pr., Ivanovo, 153000
Scopus Author ID 7006694263, ResearcherID N-1026-2017
Козлов Владимир Александрович, д.х.н., профессор кафедры химии и технологии высокомолекулярных соединений
153000, Россия, г. Иваново, Шереметевский пр-т, д. 7
Scopus Author ID 57196498026
Vladimir A. Kozlov, Dr. Sci. (Chem.), Full Professor, Department of Chemistry and Technology of Macromolecular Compounds
7, Sheremetevskii pr., Ivanovo, 153000
Scopus Author ID 57196498026
Разговоров Павел Борисович, д.т.н., профессор, начальник управления организации научно-исследовательской и интеллектуальной деятельности
150023, г. Ярославль, Московский пр-т, д. 88
Scopus Author ID 17344647700
Pavel B. Razgovorov, Dr. Sci. (Eng.), Professor, Head of the Department for the Organization of Research and Intellectual Activities
88, Moskovskii pr., Yaroslavl, 150023
Scopus Author ID 17344647700
Objectives. The study set out to investigate the sorption, toxicological, and regeneration properties of a composite sorbent based on chitosan hydrogel and unsuspended silicon dioxide (chitosan–colloidal silica), which manifest themselves under dynamic conditions of purification of aqueous solutions, as a means of removing heavy metal ions.Methods. The total dynamic exchange capacity of a chitosan–colloidal silica composite sorbent was evaluated under dynamic sorption conditions by passing solutions containing Zn(II), Cd(II), Cu(II), and Cr(III) ions having a concentration of 240–251 mg/L through a fixed sorption bed. The method for determining acute toxicity using daphnia (Daphnia magna Straus) is based on the direct calculation of the mortality of daphnia exposed to toxic substances contained in the test aqueous extract in comparison with a reference culture in samples that do not contain toxic substances. The regeneration ability of the sorbent was assessed by counting the number of sorption–desorption cycles using 0.1 M NaOH and 0.1 M NaHCO3 eluents, as well as aqueous solutions of H2O2 (1 and 3%).Results. The effectiveness of the chitosan–colloidal silica composite sorbent in the process of dynamic purification of aqueous media to remove Cu(II), Zn(II), Cd(II), and Cr(III) ions was established. After determining the times of ion breakthrough and saturation of the developed sorbent, its dynamic exchange capacity was calculated by processing the kinetic curves of sorption of heavy metal ions under dynamic conditions. The results of regeneration of the sorbent were presented in the context of the possibility of its reuse. It is shown that the sorbent can withstand up to five sorption–desorption cycles while maintaining a level copper cation extraction above 90%.Conclusions. Analysis of the kinetic curves demonstrated that the driving force behind the removal of heavy metals from aqueous media by means of the obtained sorbent is the external diffusion mass transfer of ions from the mobile phase of the solution. Biotesting of samples showed that the developed chitosan-based sorbent does not have acute toxicity.
Цели. Изучение сорбционных, токсикологических и регенерационных свойств композиционного сорбента на основе гидрогеля хитозана и несуспендированного диоксида кремния («хитозан–коллоидный кремнезем»), проявляющихся в динамических условиях очистки водных растворов от ионов тяжелых металлов.Методы. Полную динамическую обменную емкость композиционного сорбента «хитозан–коллоидный кремнезем» оценивали в условиях динамической сорбции, пропуская через неподвижный сорбционный слой растворы, содержащие ионы Zn(II), Cd(II), Cu(II) и Cr(III) с концентрацией 240–251 мг/л. Метод определения острой токсичности с использованием дафний (Daphnia magna Straus) основан на прямом счете процента смертности дафний при воздействии токсических веществ, присутствующих в исследуемой водной вытяжке, по сравнению с контрольной культурой в пробах, не содержащих токсических веществ. Оценку регенерационной способности сорбента определяли фиксированием количества циклов сорбции–десорбции с использованием элюентов — 0.1 М NaOH, 0.1 М NaHCO3, а также водных растворов H2O2 (1 и 3%).Результаты. Установлена эффективность работы композиционного сорбента «хитозан–коллоидный кремнезем» в процессе динамической очистки водных сред от ионов Cu(II), Zn(II), Cd(II) и Cr(III). Определены времена проскока ионов и насыщения разработанного сорбента и рассчитана его динамическая обменная емкость путем обработки кинетических кривых сорбции ионов тяжелых металлов, снятых при осуществлении сорбции в динамических условиях. Представлены результаты регенерации и возможность повторного использования сорбента, который способен выдерживать до пяти циклов сорбции–десорбции с сохранением степени извлечения катионов меди выше 90%.Выводы. Анализ кинетических кривых показал, что движущей силой динамической очистки водных сред от тяжелых металлов полученным сорбентом является внешнедиффузионный массоперенос ионов из подвижной фазы раствора. Биотестирование образцов показало, что разработанный сорбент на основе хитозана не обладает острой токсичностью.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.