Influence of reagent modification of pea pod shells (Pisum sativum) on sorption characteristics regarding heavy metal ions | Влияние реагентной модификации оболочек стручков гороха (Pisum sativum) на сорбционные характеристики по ионам тяжелых металлов

Английский. Investigations were carried out in the Republic of Tatarstan, the Volga Federal District. The process of adsorption of Cu2+, Ni2+and Zn2+ ions by crushed native and modified of pea pod shells (PPS) has been studied. The PPSs were modified in 3% solutions of sulfuric acid and sodium hydroxide. The data on the elemental analysis of native and modified sorption materials under study are presented. The techniques for obtaining adsorption isotherms of heavy metal ions under study and for treatment by modifying solutions are provided. Adsorption isotherms are constructed within the framework of dependencies A (sorption capacity, mmol/g) – Ср (equilibrium concentration of a metal ion in solution). The obtained adsorption isotherms were processed within the framework of the Langmuir, Freundlich, Temkin and Dubinin-Radushkevich models. The regression equations and approximation coefficients of the obtained adsorption isotherms are determined. It has been revealed that in the vast majority of cases, the adsorption isotherms of Cu2+, Ni2+and Zn2+ ions by native and modified PPSs are described most accurately by the Freundlich model, which demonstrates the course of adsorption on the active sites on the surface of the sorption material with a large sorption capacity. There have been determined thermodynamic parameters of adsorption processes, such as Gibbs free energy (delta Go) and activation energy in adsorption (Еа), which values in the range (-40 less delta G less 0 kJ/mol) and (0 less E less 8 kJ/mol) represent the course of physical adsorption in all cases. An increase in sorption characteristics of modified samples of PPSs is determined by an increase of modifiers in the surface area, a decrease in their crystallinity, and an increase in the number of oxygen-containing functional groups due to partial hydrolysis of biopolymers that make up the PPS matrix.

Русский. Исследования проводили в Республике Татарстан Приволжского федерального округа. Исследован процесс адсорбции ионов Cu2+, Ni2+и Zn2+ измельченными нативными и модифицированными оболочками стручков гороха (ОСГ) посевного. Модификация оболочек стручков гороха проводилась в 3%-х растворах серной кислоты и гидроксида натрия. Приведены данные по элементному анализу нативных и модифицированных исследуемых сорбционных материалов. Приведены методики по получению изотерм адсорбции исследуемых ионов тяжелых металлов и обработки модифицирующими растворами. Построены изотермы адсорбции в рамках зависимостей А (сорбционная емкость, ммоль/г) – Ср (равновесная концентрация иона металла в растворе). Полученные изотермы адсорбции обработаны в рамках моделей Ленгмюра, Фрейндлиха, Темкина и Дубинина-Радушкевича. Определены уравнения регрессии и коэффициенты аппроксимации полученных изотерм адсорбции. Выявлено, что в подавляющем большинстве случаев изотермы адсорбции ионов Cu2+, Ni2+и Zn2+ нативными и модифицированными ОСГ наиболее точно описываются моделью Фрейндлиха, что указывает на протекание адсорбции на активных центрах на поверхности сорбционного материала, обладающих большой сорбционной емкостью. Определены термодинамические параметры процессов адсорбции, такие как энергия Гиббса (дельта Go) и энергия активации адсорбции (Еа), значения которых в интервале (-40 меньше дельта G меньше 0 кДж/моль) и (0 меньше E меньше 8 кДж/моль) свидетельствуют о протекании во всех случаях физической адсорбции. Увеличение сорбционных характеристик модифицированных образцов ОСГ обусловлено увеличением площади поверхности модификатов, снижением их кристалличности, повышением количества функциональных кислородсодержащих группировок за счет частичного гидролиза биополимеров, входящих в состав матрицы ОСГ.