Адсорбция технических лигносульфонатов на образцах гидратированного оксида алюминия

УДК

DOI:

Аннотация

В работе рассмотрен вопрос взаимодействия технических лигносульфонатов с гидратированным оксидом алюминия и его формой, содержащей аминоэпихлоргидринную смолу Водамин-115. Сорбцию проводили в статических условиях при изменяющихся параметрах проведения реакции (время; рН; концентрация лигносульфонатов; масса сорбента; добавки, способные взаимодействовать с лигносульфонатами с образованием полиэлектролитных комплексов). Процесс сорбции контролировали по изменению значений рН, концентрации лигносульфонатов и ионов алюминия фотометрическим
и комплексонометрическим методами. Показано, что лигносульфонаты взаимодействуют с оксидом алюминия и его модифицированными формами при широком варьировании условий сорбции с образованием моно- и полимолекулярных слоев лигносульфонатов на поверхности сорбента. На примере добавок катионного полиэлектролита, способного образовывать полиэлектролитные комплексы с лигносульфонатами, показано увеличение сорбционных свойств оксида алюминия, как и в случае добавки соли алюминия, что указывает на преимущество адсорбции лигносульфонатов в составе комплекса с ионами алюминия. Поверхностный слой осажденного лигносульфоната проницаем для ионов алюминия, образующихся при растворении матрицы сорбента, что обеспечивает условия образования комплекса с алюминием и его дальнейшего осаждения.

Сведения об авторах

© А.А. Комиссаренков¹, канд. хим. наук

Р.А. Копнина¹, асп.

А.А. Поздняков², зам. ген. дир-ра

¹Санкт-Петербургский государственный технологический университет растительных полимеров, ул. Ивана Черных, 4, Санкт-Петербург, Россия, 198095; е-mail: komaa@
yandex.ru

²Группа «Илим», ул. Мира, г. Братск-18, Иркутская область, Россия, 665718 

Ключевые слова

Литература

1. Афанасьев Н.И., Тельтевская С.Е., Макаревич Н.А., Парфенова Л.Н. Структура и физико-химические свойства лигносульфонатов. Екатеринбург: УрО РАН, 2005. 162 с.

2. Богомолов Б.Д., Сапотницкий С.А., Соколов О.М., Соколова А.А., Филиппов Б.С., Мариев А.А., Тиранов П.П., Третьяков С.И., Новожилов Е.В., Гельфанд Е.Д., Селянина Л.И., Борисов Г.В. Переработка сульфатного и сульфитного щелоков. М.: Лесн. пром-сть, 1989. 360 с.

3. Дейнеко И.П. Утилизация лигнинов: достижения, проблемы и перспективы // Химия растительного сырья. 2012. № 1. С. 5–20.

4. Иванова Е.С., Гавронская Ю.Ю., Стожаров В.М., Пак В.Н. Взаимосвязь состава, структуры и сорбционных свойств природных алюмосиликатов // Журн. общей химии. 2014. Т. 84, Вып. 2. С. 185–188.

5. Кирсанов В.А., Тюрин Е.Г. Развитие сульфитцеллюлозного производства России с точки зрения Киотского протокола // Экология и промышленность России. 2006. № 8. С. 39–41.

6. Комиссаренков А.А., Луканина Т.Л. Изучение процесса модифицирования
каолина ионами алюминия // Лесн. журн. 2013. № 3. С. 114–119. (Изв. высш. учеб. заве-дений).

7. Комиссаренков А.А., Луканина Т.Л. Применение лигносульфонатов в производстве газетной бумаги // Журн. Росс. хим. общества им. Менделеева. 2011. Т. 55,
№ 1. С. 45–49.

8. Комиссаренков А.А., Пругло Г.Ф. Синтез и изучение свойств технического сорбента на основе отходов производства бумаги // Целлюлоза. Бумага. Картон. 2009. № 4. С. 44–46.

9. Лейте В. Определение органических загрязнений питьевых, природных и сточных вод/Пер. с нем., под ред. Ю.Ю. Лурье. М.:Химия, 1975. 200 с.

10. Лукьянова В.В., Бондаренко С.В., Тарасевич Ю.И., Малыш Г.Н., Жукова А.И. Адсорбция фульвокислоты на каолинитовых сорбентах, модифицированных по-лиоксикатионами алюминия // Химия и технология воды. 2005. Т. 27, № 5.
С. 415–425.

11. Савина А.Л. Определение алюминия в питьевой воде//Энергетик. 1977. № 3. С. 25–26.

12. Салямон Г.С., Петрова Н.А. Способ количественного определения катионогенных синтетических поверхностно-активных алкиламинов: А.с. № 345432; заявл. 14.07.72, Бюл. № 22.

13. Сапотницкий С.А., Крюкова Л.И., Митрофанова Л.М., Солодухина Л.Г.
Структурные особенности лигносульфоната алюминия//Химия древесины. 1988. № 3.
С. 76–82.

14. Шварценбах Г., Флашка Г. Комплексонометрическое титрование. М.: Химия, 1970. 360 с.

15. Шульга Н.В., Кутько И.П., Мартынов В.А. Комплексообразование в водных растворах лигносульфонатов // Журн. прикл. химии. 2010. Т. 83. Вып. 5. С. 854–857.

Поступила 27.04.15

Ссылка на английскую версию:

UDC 541.183:661.185.1

Technical Lignosulfonates Adsorption on Hydrated Aluminum Oxide Samples

A.A. Komissarenkov¹, Candidate of Chemical Sciences

R.A. Kopnina¹, Postgraduate Student

A.A. Pozdnyakov², Deputy Director General

¹Saint Petersburg State Technological University of Plant Polymers, Ivana Chernykh st., 4, Saint Petersburg, 198095, Russian Federation; e-mail: kom-aa@yandex.ru

²Illim Gproup, Mira st., Bratsk-18, Irkutsk region, 665718, Russian Federation

The paper examines the interaction of technical lignosulfonates with hydrated aluminum oxide and with its form containing aminoepichlorohydrin resin Vodamin-115. Sorption was carried out in static conditions under varying reaction parameters (period, pH, concentration of lignosulfonates, sorbent mass, additives, capable of reacting with lignosulfonates to form polyelectrolyte complexes). The sorption process was monitored by a pH change, concentration of lignosulfonates and aluminum ions by photometric method and chelatometry. It was demonstrated that lignosulfonates interacted with Al₂O₃ and its modified forms with a wide variation of conditions of sorption with mono- and multimolecular lignosulfonates layers formation on the sorbent surface. As exemplified in addition of a cationic polyelectrolyte, capable of forming polyelectrolyte complexes with lignosulfonates, the increase of the Al₂O₃ sorption properties was indicated, as in the case of aluminum salt additive, which indicated the lignosulfonates adsorption advantage in the complex with the aluminum ions. Precipitated lignosulfonates surface layer is permeable to aluminum ions formed on dissolving of the sorbent matrix. This fact provides conditions to form a complex with aluminum and its further precipitation.

Keywords: lignosulfonates, sorption, active aluminum oxide.

REFERENCES

1. Afanas'ev N.I., Tel'tevskaya S.E., Makarevich N.A., Parfenova L.N. Strukturaifiziko-khimicheskiesvoystvalignosul'fonatov [Structure and Physical and Chemical Properties of Lignosulfonates]. Yekaterinburg: UrO RAN, 2005.162 p.

2. Bogomolov B.D., Sapotnitskiy S.A., Sokolov O.M., Sokolova A.A., Filippov B.С., Mariev A.A., Tiranov P.P., Tret’yakov S.I., Novozhilov E.V., Gel’fand E.D., Selyanina L.I., Borisov G.V. Pererabotkasul'fatnogoisul'fitnogoshchelokov [Processing of Sulphate and Sulphite Liquor]. Мoscow, 1989. 360 p.

3. Deyneko I.P. Utilizatsiya ligninov: dostizheniya, problemy i perspektivy [Lignin Utilization: Achievements, Problems and Perspective]. Khimiya rastitel'nogo syr'ya [Chemistry of Plant Raw Material], 2012, no. 1, pp. 5–20.

4. Ivanova E.S., Gavronskaya Yu.Yu., Stozharov V.M., Pak V.N. Vzaimosvyaz' sostava, struktury i sorbtsionnykh svoystv prirodnykh alyumosilikatov [Relation of Content, Structure and Sorption Properties of Natural Silicoaluminate]. Zhurnal obshchey khimii [Russian Journal of General Chemistry], 2014, vol. 84, no. 2, pp. 185–188.

5. Kirsanov V.A., Tyurin E.G. Razvitie sul'fittsellyuloznogo proizvodstva Rossii s tochki zreniya Kiotskogo protokola [Evolution of Russian Sulphite Celluloce Manufacture From Kyoto Protocol Point of View]. Ekologiya i promyshlennost' Rossii [Ecology and Industry of Russia], 2006, no. 8, pp. 39–41.

6. Komissarenkov A.A., Lukanina T.L. Izuchenie protsessa modifitsirovaniya kaolina ionami alyuminiya [Study of Kaolin Modification Process by Aluminum Ions]. Lesnoy zhurnal, 2013, no. 3, pp. 114–119.

7. Komissarenkov A.A., Lukanina T.L. Primenenie lignosul'fonatov v proizvodstve gazetnoy bumagi [Lignosulfonate Application in Newsprint Manufacture]. Rossiyskiy Khimicheskiy Zhurnal – Zhurnal Rossiyskogo khimicheskogo obshchestva im. D.I. Mendeleeva, 2011, vol. 55, no. 1, pp. 45–49.

8. Komissarenkov A.A., Pruglo G.F. Sintez i izuchenie svoystv tekhnicheskogo sorbenta na osnove otkhodov proizvodstva bumagi [Synthesis and Study of Technical Sorbent Properties on Paper Mill Rejection Base]. Tsellyuloza. Bumaga. Karton [Pulp. Paper. Board], 2009, no. 4, pp. 44–46.

9. Leithe W. Die Analyse der organischen Verunreinigungen in Trink-, Brauch- und Abwässern. Stuttgart, 1972. 172 p.

10. Luk'yanova V.V., Bondarenko S.V., Tarasevich Yu.I., Malysh G.N., Zhukova A.I. Adsorbtsiya ful'vokisloty na kaolinitovykh sorbentakh, modifitsirovannykh polioksikationami alyuminiya [The Adsorption of Fulvic Acid on Kaolinite Sorbents Modified by Aluminum Polyoxy Cations]. Khimiya i tekhnologiya vody [Journal of Water Chemistry and Technology], 2005, vol. 27, no. 5, pp. 415–425.

11. Savina A.L. Opredelenie alyuminiya v pit'evoy vode [Aluminum Determination in Drinking Water]. Energetik, 1977, no. 3, pp. 25–26.

12. Salyamon G.S., Petrova N.A. Sposob kolichestvennogo opredeleniya kationogennykh sinteticheskikh poverkhnostno-aktivnykh alkilaminov [Method of Quantative Determination of Synthetic Surfactants Alkylamines]. Certificate of authorship no. 345432, 1972.

13. Sapotnitskiy S.A., Kryukova L.I., Mitrofanova L.M., Solodukhina L.G. Strukturnye osobennosti lignosul'fonata alyuminiya [Structural Features of Aluminum Lignosulfonate]. Khimiya drevesiny, 1988, no. 3, pp. 76–82.

14. Schwarzenbach G., Flaschka H. Die komplexometrische Titration. Stuttgart, 1965.

15. Shul'ga N.V., Kut'ko I.P., Martynov V.A. Kompleksoobrazovanie v vodnykh rastvorakh lignosul'fonatov [Complex Formation in Water Solution of Lignosulfonates]. Zhurnal prikladnoy khimii [Russian Journal of Applied Chemistry], 2010, vol. 83, no. 5,
p. 854–857.

Received on April 27, 2015