СПОСОБ МОДИФИЦИРОВАНИЯ СОРБЕНТОВ НА ОСНОВЕ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ Российский патент 2025 года по МПК B01J20/24 B01J20/32 C02F1/28 C02F1/62 

Изобретение относится к химической промышленности, а именно, к способам извлечения ионов тяжелых металлов сорбцией на природных целлюлозосодержащих сорбентах, из растворов различного состава, образующихся в результате проведения разнообразных технологических процессов, и может быть использовано для совершенствования мембранных и сорбционных технологий, в водоподготовке, при разработке технологий утилизации ионов тяжелых металлов из водных растворов и сточных вод различной природы.

Известен способ извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов путем контактирования их при комнатной температуре в течение 1-20 мин с полимерными сорбентами на основе целлюлозы, модифицированными при микроволновом облучении мощностью 300 Вт с частотой 2,45 ГГц при модуле раствор/сорбент, равном 50-200. При этом модифицирование сорбентов осуществляют путем их предварительного погружения в водный раствор капролактама или кубового остатка дистилляции капролактама с концентрацией 2-20 г/л при модуле 15-50 с последующим отжимом и микроволновым облучением в течение 1-5 мин при температуре 150-200°C, а контактирование модифицированных сорбентов с водными растворами проводят при pH раствора 3-7 [Патент № 2495830 РФ, МПК C02F 1/28, 1/62; B01J 20/24, 20/32. Способ извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов / Никифорова Т.Е., Козлов В.А., Ефимов Н.А.; заявитель и патентообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ГОУВПО "ИГХТУ") (RU). - № 2012117931/05, 28.04.2012; опубл. 20.10.2013, Бюл. №29].

Однако при использовании этого способа достигается недостаточно высокая степень извлечения ионов тяжелых металлов. Кроме того, в этом способе обработка сорбентов проводится при высокой температуре (150-200°C) и с использованием микроволнового облучения.

Известен способ извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов путем контактирования их при комнатной температуре в течение 1-20 мин с модифицированными полимерными сорбентами на основе целлюлозы при модуле раствор / сорбент, равном 50-200, в котором модифицирование сорбентов осуществляют путем нанесения на них углеродных нанотрубок при ультразвуковом воздействии с рабочей частотой 35 кГц при комнатной температуре в течение 2-10 мин в водном растворе, содержащем 3-12% полиакриловой кислоты и 0,1-1% нанотрубок от массы сорбента при модуле раствор / сорбент 10 с последующей обработкой сорбентов в растворе акриловой кислоты в присутствии инициатора при температуре 60-90°С при перемешивании в течение 30-90 мин, при этом обработку сорбентов с нанесенными углеродными нанотрубками осуществляют в растворе с содержанием акриловой кислоты 15-25% и инициатора персульфата аммония 1,5-2,5% от массы сорбента при модуле раствор / сорбент 10 с последующей промывкой, отжимом и высушиванием до влажности 14% [Патент № 2598483 РФ, МПК C02F 1/28, 1/62, B01J 20/00. Способ извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов / Никифорова Т.Е., Козлов В.А., Натареев С.В., Гайнуллина А.М.; заявитель и патентообладатель Иван. гос. хим-тех. ун-т. - №2015125938/05; заявл. 29.06.2015; опубл. 27.09.2016, Бюл. № 27].

Однако при использовании этого способа достигается недостаточно высокая степень извлечения ионов тяжелых металлов. Кроме того, предусмотрено применение ультразвуковой обработки сорбентов, требующей специальной аппаратуры.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату, то есть прототипом, является способ модифицирования сорбентов для извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов, заключающийся в контактировании их при комнатной температуре с модифицированными полимерными сорбентами на основе целлюлозы при модуле раствор / сорбент, равном 50-200, при этом модифицирование сорбентов осуществляют путем нанесения на них углеродных нанотрубок «Таунит-М», причем углеродные нанотрубки предварительно окисляют концентрированной азотной кислотой при модуле 50-100 при комнатной температуре в течение 60-90 мин или растворами бихромата калия или перманганата калия при рН 2-4, модуле раствора 50-100 и температуре 50-60°С в течение 20-30 мин, затем углеродные нанотрубки отделяют, промывают дистиллированной водой, высушивают и обрабатывают тионилхлоридом при модуле тионилхлорид / УНТ 30-50 при нагревании с обратным холодильником при температуре 75-80°С в течение 15-20 мин с последующей промывкой, отжимом и высушиванием до постоянного веса, после чего проводят модификацию полимерных сорбентов на основе целлюлозы обработанными углеродными нанотрубками в количестве 10-20% от массы сорбента в толуоле при модуле толуол/сорбент 1-2 при комнатной температуре в течение 1-2 ч, затем готовый сорбент отделяют от толуола центрифугированием, промывают дистиллированной водой и высушивают, а контактирование их с модифицированными полимерными сорбентами на основе целлюлозы осуществляют в течение 20-30 мин [Патент № 2768623 РФ, МПК С 1 51, B 01 J 20/24, B 01 J 20/32, C02F 1/28. Способ модифицирования сорбентов для извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов [Текст] / Никифорова Т.Е., Козлов В.А., Натареев С.В., Вокурова Д.А.; заявитель и патентообладатель Иван. гос. хим-тех. ун-т. - №2021116849; заявл. 10.06.2021; опубл. 24.03.2022, Бюл. № 9.]

Недостатком прототипа является:

- недостаточно высокая степень извлечения ионов тяжелых металлов;

Техническим результатом изобретения является:

- повышение степени извлечения ионов тяжелых металлов.

Указанный результат достигается тем, что в способе модифицирования сорбентов для извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов, заключающемся в модифицировании полимерных сорбентов на основе целлюлозы путем нанесения на них углеродных нанотрубок (УНТ), окисленных при модуле кислота/УНТ 50-100 при комнатной температуре в течение 60-90 мин, промытых дистиллированной водой, модификацию полимерных сорбентов на основе целлюлозы окисленными углеродными нанотрубками в количестве 10-20% от массы сорбента осуществляют в толуоле при модуле толуол/сорбент 1-2 при комнатной температуре в течение 1-2 ч, затем готовый сорбент отделяют от толуола, промывают дистиллированной водой и высушивают, а для извлечения ионов тяжелых металлов водные растворы контактируют при комнатной температуре с модифицированными полимерными сорбентами на основе целлюлозы в течение 20-30 мин при модуле раствор/сорбент, равном 50-200, при этом, согласно изобретению, углеродные нанотрубки окисляют концентрированной серной кислотой, а модифицированный полимерный сорбент получают в виде макропористых целлюлозных шариков путем растворения микрокристаллической целлюлозы в водном растворе при модуле целлюлоза: раствор 1: 4-5, содержащем 8-10 мас. % NaOH и 7-9 мас. % мочевины, при непрерывном перемешивании при температуре 8-10°С в течение 5-7 мин, затем в полученный раствор добавляют карбонат кальция при модуле карбонат кальция: раствор 1: 5-6, перемешивают и по каплям вводят в масляную фазу, содержащую подсолнечное масло, Tween-80, Span-80 и лауретсульфат натрия в массовом соотношении 750: 1: 5: 8, при модуле раствор: масляная фаза 1: 8-10, полученную суспензию перемешивают при температуре 60-80°С в течение 1,5-2,5 ч, затем в нее вводят по каплям 5% раствор соляной кислоты при модуле кислота: масляная фаза 1: 1,5-2 с последующей промывкой полученных микросфер поочередно этиловым спиртом и дистиллированной водой до рН 6, далее к микросферам последовательно добавляют дипропиленгликоль при модуле микросферы: дипропиленгликоль 1:1-2 и перемешивают в течение 0,5-1 ч, 3М раствор NaOH при модуле микросферы: NaOH 1: 1-2 и перемешивают 1,5-2,5 ч и эпихлоргидрин при модуле микросферы: эпихлоргидрин 2: 0,5-1 и перемешивают 2-3 ч, после чего микросферы промывают дистиллированной водой до нейтральной реакции промывных вод, высушивают и обрабатывают водным раствором допамина концентрацией 40 мкг/мл при модуле микросферы: раствор допамина 1: 5-6 при комнатной температуре при рН 5-5,5 в течение 20-24 ч.

Для осуществления заявляемого способа извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов используют следующие реагенты:

- углеродные нанотрубки (УНТ) «Таунит-М» (ТУ 2166-001-02069289-2006, ООО «НаноТехЦентр». Углеродный наноматериал «Таунит-М» представляет собой одномерные наномасштабные нитевидные образования поликристаллического графита длиной более 2 мкм с наружными диаметрами от 15 до 40 нм в виде сыпучего порошка черного цвета;

- спирт этиловый ректификованный из пищевого сырья ГОСТ 5962-2013. Технические условия;

- кислота серная техническая. ГОСТ 2184-2013. Технические условия;

- гидроксид натрия ГОСТ Р 55064-2012 натр едкий технический. Технические условия;

- толуол ГОСТ 5789-78. Реактивы. Толуол. Технические условия;

- карбонат кальция ГОСТ 4530-76 Реактивы. Кальций углекислый. Технические условия;

- мочевина (карбамид) ГОСТ 2081-92 Карбамид. Технические условия;

- подсолнечное масло, ГОСТ 1129-2013 Масло подсолнечное. Технические условия;

- полисорбат - 80. (Tween-80), Е 433. ГОСТ 32770-2014. Добавки пищевые. Эмульгаторы пищевых продуктов. Химическая формула: C₆₄H₂₆O₁₂₄;

- сорбитан моноолеат (Span-80) Номер CAS 1338-43-8;

- лауретсульфат натрия. Регистрационный номер CAS: 68585-34-2. Химическая формула: RO- (CH₂CH₂O) ₂-SO₃Na;

- дипропиленгликоль CAS: 110-98-5. Химическая формула: C₆H₁₄O₃;

- эпихлоргидрин, ГОСТ 12844-74. Эпихлоргидрин технический. Технические условия.

- соляная кислота ГОСТ 857-95. Кислота соляная синтетическая техническая. Технические условия

- допамин. Код CAS 51-61-6

Структурная формула:

- вода дистиллированная. ГОСТ Р 58144-2018. Вода дистиллированная. Технические условия.

В качестве сорбентов используют:

- микрокристаллическая целлюлоза CAS: 9004-34-6

Химическая формула: (С₆Н₁₀О₅)_Х

Изобретение осуществляют следующим образом.

Пример 1

1 этап: окисление УНТ

1 г УНТ «Таунит-М» заливают 100 мл концентрированной серной кислоты (модуль 100) и проводят их окисление при комнатной температуре в течение 60 мин. Затем нанотрубки отделяют от серной кислоты, промывают дистиллированной водой и высушивают.

2 этап: получение целлюлозного сорбента в виде микросфер

10 г микрокристаллической целлюлозы растворяют в 40 мл водного раствора (модуль целлюлоза: раствор 1: 4), содержащем 8 мас. % NaOH и 9 мас. % мочевины, при непрерывном перемешивании при температуре 9°С в течение 5 мин, затем в полученный раствор добавляют 8 г карбоната кальция (модуль карбонат кальция: раствор 1: 5), перемешивают и по каплям вводят в 480 мл масляной фазы, содержащей подсолнечное масло, Tween-80, Span-80 и лауретсульфат натрия в массовом соотношении 750: 1: 5: 8 (модуль раствор: масляная фаза 1: 10), полученную суспензию перемешивают при температуре 70°С в течение 2 ч, затем в нее вводят по каплям 320 мл 5 мас. % раствора соляной кислоты (модуль кислота: масляная фаза 1: 1,5) с последующей промывкой полученных микросфер поочередно этиловым спиртом и дистиллированной водой до рН 6, затем к 10 г микросфер последовательно добавляют 10 г дипропиленгликоля (модуль 1:1) и перемешивают в течение 1 ч, затем 10 мл 3М раствора NaOH (модуль микросферы: NaOH 1: 1) и перемешивают 2,5 ч и 5 мл эпихлоргидрина (модуль микросферы: эпихлоргидрин 2: 1) и перемешивают 3 ч, затем микросферы промывают дистиллированной водой до нейтральной реакции, высушивают и обрабатывают 50 мл водного раствора допамина концентрацией 40 мкг/мл (модуль микросферы: раствор допамина 1: 5) при комнатной температуре при рН 5 в течение 23 ч.

3 этап: модификация целлюлозных микросфер окисленными УНТ

2 г окисленных УНТ (20% от массы сорбента) помещают в стакан, содержащий 20 мл толуола, и растворяют при перемешивании. Затем в полученный раствор вводят 10 г целлюлозных микросфер (модуль толуол/сорбент 2) и выдерживают 1 ч при комнатной температуре. Готовый сорбент отделяют от толуола фильтрованием, промывают дистиллированной водой и высушивают.

Модифицированный сорбент заливают 0,5 л водного раствора при комнатной температуре (модуль 50), pH 5, содержащего 1,5 ммоль/л ионов меди. Через 20 мин раствор отфильтровывают и в фильтрате определяют содержание ионов Cu(II). Концентрация ионов меди в растворе после контактирования с сорбентом составила 0,2235 ммоль/л (степень извлечения 85,1%).

Пример 2

1 этап: окисление УНТ

1 г УНТ «Таунит-М» заливают 90 мл концентрированной серной кислоты (модуль 90) и проводят их окисление при комнатной температуре в течение 80 мин. Затем нанотрубки отделяют от серной кислоты, промывают дистиллированной водой и высушивают.

10 г микрокристаллической целлюлозы растворяют в 45 мл водного раствора (модуль целлюлоза: раствор 1: 4,5), содержащем 9 мас. % NaOH и 9 мас. % мочевины, при непрерывном перемешивании при температуре 8°С в течение 6 мин, затем в полученный раствор добавляют 8,18 г карбоната кальция (модуль карбонат кальция: раствор 1: 5,5), перемешивают и по каплям вводят в 424 мл масляной фазы, содержащей подсолнечное масло, Tween-80, Span-80 и лауретсульфат натрия в массовом соотношении 750: 1: 5: 8 (модуль раствор: масляная фаза 1: 8), полученную суспензию перемешивают при температуре 60°С в течение 2,5 ч, затем в нее вводят по каплям 282,7 мл 5 мас. % раствора соляной кислоты (модуль кислота: масляная фаза 1: 1,5) с последующей промывкой полученных микросфер поочередно этиловым спиртом и дистиллированной водой до рН 6, затем к 10 г микросфер последовательно добавляют 15 г дипропиленгликоля (модуль 1: 1,5) и перемешивают в течение 0,5 ч, затем 20 мл 3М раствора NaOH (модуль микросферы: NaOH 1: 2) и перемешивают 2 ч, добавляют 5 мл эпихлоргидрина (модуль микросферы: эпихлоргидрин 2: 0,5) и перемешивают 2 ч, затем микросферы промывают дистиллированной водой до нейтральной реакции, высушивают и обрабатывают 55 мл водного раствора допамина концентрацией 40 мкг/мл (модуль микросферы: раствор допамина 1: 5,5) при комнатной температуре при рН 5,5 в течение 22 ч.

3 этап: модификация целлюлозных микросфер окисленными УНТ

1 г окисленных УНТ (10% от массы сорбента) помещают в стакан, содержащий 10 мл толуола, и растворяют при перемешивании. Затем в полученный раствор вводят 10 г целлюлозных микросфер (модуль толуол/сорбент 1) и выдерживают 2 ч при комнатной температуре. Готовый сорбент отделяют от толуола фильтрованием, промывают дистиллированной водой и высушивают.

Модифицированный сорбент заливают 1,5 л водного раствора при комнатной температуре (модуль 150), pH 3, содержащего 1,5 ммоль/л ионов никеля. Через 25 мин раствор отфильтровывают и в фильтрате определяют содержание ионов Ni(II). Концентрация ионов никеля в растворе после контактирования с сорбентом составила 0,2625 ммоль/л (степень извлечения 82,5%).

Пример 3

1 этап: окисление УНТ

1 г УНТ «Таунит-М» заливают 75 мл концентрированной серной кислоты (модуль 75) и проводят их окисление при комнатной температуре в течение 70 мин. Затем нанотрубки отделяют от серной кислоты, промывают дистиллированной водой и высушивают.

2 этап: получение целлюлозного сорбента в виде микросфер

10 г микрокристаллической целлюлозы растворяют в 50 мл водного раствора (модуль целлюлоза: раствор 1: 5), содержащем 8,5 мас. % NaOH и 7 мас. % мочевины, при непрерывном перемешивании при температуре 10°С в течение 5,5 мин, затем в полученный раствор добавляют 8,3 г карбоната кальция (модуль карбонат кальция: раствор 1: 6), перемешивают и по каплям вводят в 525 мл масляной фазы, содержащей подсолнечное масло, Tween-80, Span-80 и лауретсульфат натрия в массовом соотношении 750: 1: 5: 8 (модуль раствор: масляная фаза 1: 9), полученную суспензию перемешивают при температуре 65°С в течение 1,5 ч, затем в нее вводят по каплям 262,5 мл 5% раствора соляной кислоты (модуль кислота: масляная фаза 1: 2) с последующей промывкой полученных микросфер поочередно этиловым спиртом и дистиллированной водой до рН 6, затем к 10 г микросфер последовательно добавляют 10 г дипропиленгликоля (модуль 1:1) и перемешивают в течение 1 ч, затем 10 мл 3М раствора NaOH (модуль микросферы: NaOH 1: 1) и перемешивают 1,5 ч, и 5 мл эпихлоргидрина (модуль микросферы: эпихлоргидрин 2: 1) и перемешивают 2,5 ч, затем микросферы промывают дистиллированной водой до нейтральной реакции, высушивают и обрабатывают 60 мл водного раствора допамина концентрацией 40 мкг/мл (модуль микросферы: раствор допамина 1: 6) при комнатной температуре при рН 5 в течение 20 ч.

3 этап: модификация целлюлозных микросфер окисленными УНТ

1,4 г окисленных УНТ (14% от массы сорбента), помещают в стакан, содержащий 12 мл толуола, и растворяют при перемешивании. Затем в полученный раствор вводят 10 г целлюлозных микросфер (модуль толуол/сорбент 1,2) и выдерживают 1,5 ч при комнатной температуре. Готовый сорбент отделяют от толуола фильтрованием, промывают дистиллированной водой и высушивают.

Модифицированный сорбент заливают 2 л водного раствора при комнатной температуре (модуль 200), pH 6, содержащего 1,5 ммоль/л ионов цинка. Через 30 мин раствор отфильтровывают и в фильтрате определяют содержание ионов Zn(II). Концентрация ионов цинка в растворе после контактирования с сорбентом составила 0,228 ммоль/л (степень извлечения 84,8%).

Пример 4

1 этап: окисление УНТ

1 г УНТ «Таунит-М» заливают 50 мл концентрированной серной кислоты (модуль 50) и проводят их окисление при комнатной температуре в течение 85 мин. Затем нанотрубки отделяют от серной кислоты, промывают дистиллированной водой и высушивают.

2 этап: получение целлюлозного сорбента в виде микросфер

10 г микрокристаллической целлюлозы растворяют в 40 мл водного раствора (модуль целлюлоза: раствор 1: 4), содержащем 9,5 мас. % NaOH и 8 мас. % мочевины, при непрерывном перемешивании при температуре 8°С в течение 7 мин, затем в полученный раствор добавляют 8 г карбоната кальция (модуль карбонат кальция: раствор 1: 5), перемешивают и по каплям вводят в 480 мл масляной фазы, содержащей подсолнечное масло, Tween-80, Span-80 и лауретсульфат натрия в массовом соотношении 750: 1: 5: 8 (модуль раствор: масляная фаза 1: 10), полученную суспензию перемешивают при температуре 75°С в течение 2,5 ч, затем в нее вводят по каплям 240 мл 5 мас. % раствора соляной кислоты (модуль кислота: масляная фаза 1: 2) с последующей промывкой полученных микросфер поочередно этиловым спиртом и дистиллированной водой до рН 6, затем к 10 г микросфер последовательно добавляют 15 г дипропиленгликоля (модуль 1:1,5) и перемешивают в течение 0,5 ч, затем 20 мл 3М раствора NaOH (модуль 1: 2) и перемешивают 2,5 ч, и 2,5 мл эпихлоргидрина (модуль 2: 0,5) и перемешивают 2 ч, затем микросферы промывают дистиллированной водой до нейтральной реакции, высушивают и обрабатывают 55 мл водного раствора допамина концентрацией 40 мкг/мл (модуль 1: 5,5) при комнатной температуре при рН 5,5 в течение 21 ч.

3 этап: модификация целлюлозных микросфер окисленными УНТ

1,2 г окисленных УНТ (12% от массы сорбента) помещают в стакан, содержащий 14 мл толуола, и растворяют при перемешивании. Затем в полученный раствор вводят 10 г целлюлозных микросфер (модуль толуол/сорбент 1,4) и выдерживают 2 ч при комнатной температуре. Готовый сорбент отделяют от толуола фильтрованием, промывают дистиллированной водой и высушивают.

Модифицированный сорбент заливают 1 л водного раствора при комнатной температуре (модуль 100), pH 7, содержащего 1,5 ммоль/л ионов кадмия. Через 23 мин раствор отфильтровывают и в фильтрате определяют содержание ионов Cd(II). Концентрация ионов цинка в растворе после контактирования с сорбентом составила 0,2415 ммоль/л (степень извлечения 83,9%).

Пример 5

1 этап: окисление УНТ

1 г УНТ «Таунит-М» заливают 60 мл концентрированной серной кислоты (модуль 60) и проводят их окисление при комнатной температуре в течение 90 мин. Затем нанотрубки отделяют от серной кислоты, промывают дистиллированной водой и высушивают.

2 этап: получение целлюлозного сорбента в виде микросфер

10 г микрокристаллической целлюлозы растворяют в 50 мл водного раствора (модуль целлюлоза: раствор 1: 5), содержащем 10 мас. % NaOH и 8 мас. % мочевины, при непрерывном перемешивании при температуре 9°С в течение 6,5 мин, затем в полученный раствор добавляют 9,1 г карбоната кальция (модуль карбонат кальция: раствор 1: 5,5), перемешивают и по каплям вводят в 532 мл масляной фазы, содержащей подсолнечное масло, Tween-80, Span-80 и лауретсульфат натрия в массовом соотношении 750: 1: 5: 8 (модуль раствор: масляная фаза 1: 9), полученную суспензию перемешивают при температуре 80°С в течение 2 ч, затем в нее вводят по каплям 261 мл 5 мас. % раствора соляной кислоты (модуль кислота: масляная фаза 1: 2) с последующей промывкой полученных микросфер поочередно этиловым спиртом и дистиллированной водой до рН 6, затем к 10 г микросфер последовательно добавляют 20 г дипропиленгликоля (модуль 1: 2) и перемешивают в течение 1 ч, затем 10 мл 3М раствора NaOH (модуль микросферы: NaOH 1: 1) и перемешивают 2 ч, и 5 мл эпихлоргидрина (модуль микросферы: эпихлоргидрин 2: 1) и перемешивают 3 ч, затем микросферы промывают дистиллированной водой до нейтральной реакции, высушивают и обрабатывают 50 мл водного раствора допамина концентрацией 40 мкг/мл (модуль микросферы: раствор допамина 1: 5) при комнатной температуре при рН 5 в течение 24 ч.

3 этап: модификация целлюлозных микросфер окисленными УНТ

1,8 г окисленных УНТ (18% от массы сорбента) помещают в стакан, содержащий 20 мл толуола, и растворяют при перемешивании. Затем в полученный раствор вводят 10 г целлюлозных микросфер (модуль толуол/сорбент 2) и выдерживают 1 ч при комнатной температуре. Готовый сорбент отделяют от толуола фильтрованием, промывают дистиллированной водой и высушивают.

Модифицированный сорбент заливают 0,75 л водного раствора при комнатной температуре (модуль 75), pH 6, содержащего 1,5 ммоль/л ионов меди, никеля, цинка и кадмия в соотношении 1: 1: 1: 1. Через 28 мин раствор отфильтровывают и в фильтрате определяют содержание ионов металлов. Концентрация ионов Cu(II), Ni(II), Zn(II) и Cd (II) в растворе после контактирования с сорбентом составила 0,2925; 0,3045; 0,309 и 0,3315 ммоль/л соответственно (степень извлечения 80,5; 79,7; 79,4 и 77,9%).

Результаты опытов в сравнении с прототипом представлены в таблице.

Таблица

ПРИМЕРЫ Степень
извлечения, % Cu²⁺ Ni²⁺ Zn²⁺ Cd²⁺ 1. 85,1 - - - 2. - 82,5 - - 3. - - 84,8 - 4. - - - 83,9 5. 80,5 79,7 79,4 77,9 ПРОТОТИП 1 83,4 - - - 2 - 81,2 - - 3 - - 83,3 - 4 - - - 80,8 5 - - - 80,7 6 79,1 78,3 78,1 73,9 7 83,5 8 81,1 9 83,2

Из приведенных в таблице данных следует, что предлагаемый способ позволяет решить поставленную задачу, а именно: повысить степень извлечения ионов тяжелых металлов на 1-8%.

Изобретение относится к химической промышленности, а именно к способам извлечения ионов тяжелых металлов сорбцией на природных целлюлозосодержащих сорбентах. Модифицирование полимерных сорбентов на основе целлюлозы осуществляют путем нанесения на них окисленных углеродных нанотрубок (УНТ). Полимерный сорбент получают в виде макропористых целлюлозных шариков путем растворения микрокристаллической целлюлозы в водном растворе, содержащем 8-10 мас. % NaOH и 7-9 мас. % мочевины, при 8-10 °С в течение 5-7 мин. Затем добавляют карбонат кальция, перемешивают и по каплям вводят в масляную фазу, содержащую подсолнечное масло, Tween-80, Span-80 и лауретсульфат натрия в массовом соотношении 750:1:5:8. Суспензию перемешивают при 60-80 °С в течение 1,5-2,5 ч. Затем в нее вводят по каплям 5 мас. % раствор соляной кислоты с последующей промывкой микросфер этиловым спиртом и дистиллированной водой до рН 6. Далее к микросферам добавляют дипропиленгликоль, 3 М раствор NaOH и эпихлоргидрин. После микросферы промывают дистиллированной водой, высушивают и обрабатывают водным раствором допамина при рН 5-5,5 в течение 20-24 ч. Обеспечивается повышение степени извлечения ионов тяжелых металлов. 1 табл., 5 пр.

Способ модифицирования сорбентов для извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов, заключающийся в модифицировании полимерных сорбентов на основе целлюлозы путем нанесения на них углеродных нанотрубок (УНТ), окисленных при модуле кислота/УНТ 50-100 при комнатной температуре в течение 60-90 мин, промытых дистиллированной водой, модификацию полимерных сорбентов на основе целлюлозы окисленными углеродными нанотрубками в количестве 10-20% от массы сорбента осуществляют в толуоле при модуле толуол/сорбент 1-2 при комнатной температуре в течение 1-2 ч, затем готовый сорбент отделяют от толуола, промывают дистиллированной водой и высушивают, а для извлечения ионов тяжелых металлов водные растворы контактируют при комнатной температуре с модифицированными полимерными сорбентами на основе целлюлозы в течение 20-30 мин при модуле раствор/сорбент, равном 50-200, отличающийся тем, что углеродные нанотрубки окисляют концентрированной серной кислотой, а модифицированный полимерный сорбент получают в виде макропористых целлюлозных шариков путем растворения микрокристаллической целлюлозы в водном растворе при модуле целлюлоза:раствор 1:4-5, содержащем 8-10 мас. % NaOH и 7-9 мас. % мочевины, при непрерывном перемешивании при температуре 8-10 °С в течение 5-7 мин, затем в полученный раствор добавляют карбонат кальция при модуле карбонат кальция:раствор 1:5-6, перемешивают и по каплям вводят в масляную фазу, содержащую подсолнечное масло, Tween-80, Span-80 и лауретсульфат натрия в массовом соотношении 750:1:5:8, при модуле раствор:масляная фаза 1:8-10, полученную суспензию перемешивают при температуре 60-80 °С в течение 1,5-2,5 ч, затем в нее вводят по каплям 5 мас. % раствор соляной кислоты при модуле кислота:масляная фаза 1:1,5-2 с последующей промывкой полученных микросфер поочередно этиловым спиртом и дистиллированной водой до рН 6, далее к микросферам последовательно добавляют дипропиленгликоль при модуле микросферы:дипропиленгликоль 1:1-2 и перемешивают в течение 0,5-1 ч, 3 М раствор NaOH при модуле микросферы:NaOH 1:1-2 и перемешивают 1,5-2,5 ч и эпихлоргидрин при модуле микросферы:эпихлоргидрин 2:0,5-1 и перемешивают 2-3 ч, после чего микросферы промывают дистиллированной водой до нейтральной реакции промывных вод, высушивают и обрабатывают водным раствором допамина концентрацией 40 мкг/мл при модуле микросферы:раствор допамина 1:5-6 при комнатной температуре при рН 5-5,5 в течение 20-24 ч.