Очистка водных растворов от ионов меди при помощи модифицированных белковых сорбентов

Рациональное использование водных ресурсов является одной из актуальных задач экологии, в решении которых большая роль отводится очистке сточных вод различных производств. При этом особое значение имеет контроль за содержанием тяжелых металлов, являющихся одними из наиболее опасных в биологическом отношении компонентами природных вод. Необходимо помнить, что во всех превращениях, происходящих в окружающей среде с различными веществами, металлы не исчезают, а вступают в различные взаимодействия, включающие и получение водорастворимых соединений. Это затрудняет очистку от них водных объектов наиболее распространенными методами: коагуляцией, флотацией, фильтрованием и биохимической очисткой. Поэтому сорбционная очистка вод от металлов является наиболее действенным способом, позволяющим не только обезвредить промышленные стоки, но и вернуть в производство очищенную воду и ценные компоненты.

Обнаружено, что сорбционными свойствами обладает и шерсть. В качестве наиболее предпочтительных центров сорбции, способных связывать ионы меди в условиях эксперимента, рассматриваются карбоксильные группы глутаминовой и аспарагиновой кислот кератина шерсти.

Целью настоящей работы является разработка сорбента путем химического модифицирования шерстяного волокна для очистки водных растворов от ионов меди (II).

Выбор модифицирующих реагентов (метакриловой и 2-пропен-гидроксамовой кислот) был основан на предположении о возможности введения в структуру волокон шерсти -SH- групп и тем самым увеличения их числа в кератине. Как известно из литературных источников данные группы активно взаимодействуют с ионами Cu2+.

Способ модификации кератина шерсти с помощью синтеза привитых сополимеров основан на реакции свободнорадикальной полимеризации. В результате реакции образуется со¬полимер, у которого основная цепь макромолекулы состоит из полипептидной цепи, к звеньям которого привиты боковые цепи, состоящие из структурных единиц другого полимера:

Были определены равновесно-кинетические характеристики полученных модифицированных образцов. Выяснено, что время достижения сорбционного равновесия при использовании модифицированного сорбента не изменяется и составляет 75 минут.

Установлено, что степень извлечения ионов Cu(II) модифицированным шерстяным волокном из растворов с концентрацией ионов меди 1,5-10-4 моль/л возрастает при использовании модифицирующих агентов в ряду: метакриловая кислота (76,4 %) < 2-пропен-гидроксамовая кислота (83,7 %).

Экспериментальные изотермы сорбции ионов меди кератином шерсти хорошо аппроксимируются в рамках модели Ленгмюра. Значения предельной сорбционной емкости, полученные при обработке изотерм сорбции в линейной форме уравнения, свидетельствуют, что данные сорбенты обладают сравнительно высокой связывающей способностью по отношению к ионам меди. Величина предельной сорбции у модифицированных сорбентов увеличивается в 3 раза по сравнению с исходным образцом.

Дымова Т.А.