Добавлен: 17.03.2024
Просмотров: 84
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
5.12 ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД ФЛОКУЛЯЦИЕЙ НА БИООСНОВЕ
Из-за истощения природных запасов пресной воды и ее нехватки во многих отдаленных регионах интерес к очистке воды растет во всем мире. Общеизвестно, что большая часть воды на планете (96%) находится в виде соленой воды, содержащейся в мировом океане, и поэтому непригодна для потребления человеком. Кроме того, еще 3% воды заключено в ледниках и льду, и только 1% остается доступным для использования человеком. Был произведен широкий спектр полимерных материалов в различных физических формах, которые используются в самых разных областях водоподготовки.
В системах очистки воды радиационно-привитые сополимеры в виде мембран и адсорбентов используются для удаления ионов, частиц, органических соединений и микроорганизмов. Мембраны состоят из широкого спектра сополимеров с широким диапазоном свойств, таких как размер пор, отсечение по молекулярной массе и отторжение ионов. Для обработки воды было разработано множество методов разделения, основанных на селективных и неселективных мембранах, таких как электродиализ, ионный обмен, обратный осмос и ультрафильтрация.
Колонка, содержащая гранулы синтетической смолы, используется в ионообменной технике для очистки воды. В зависимости от расположения ионов в смоле, смола избирательно поглощает катионы или анионы из очищенной воды. Процесс ионного обмена продолжается до тех пор, пока не будут заполнены все доступные места обмена, что приводит к истощению смолы и последующей регенерации с использованием соответствующих химикатов.
Поскольку обратный осмос (ОО) является наиболее экономичной технологией удаления 95–99% всех примесей из воды, мембраны обратного осмоса могут эффективно отфильтровывать любые частицы, бактерии и органику с молекулярной массой более 300 дальтон (включая пирогены). Уже существует большое количество мембран обратного осмоса, доступных для удовлетворения широкого спектра потребностей отбраковки.
Развитие общества и, следовательно, так называемая урбанизация в основном основаны на развитии промышленности, и поэтому индустриализация значительно возросла. Именно из-за этого происходит прямое или косвенное загрязнение окружающей среды. Хуже всего бывает, когда загрязняются пресноводные водоемы и из-за этого морская жизнь подвергается опасности. Сбрасываемая вода при смешивании с близлежащими водоемами обладает полным потенциалом для уничтожения водной жизни.
Таким образом, актуальна тема очистки сточных вод перед сбросом, чтобы очистить их от токсичных элементов. Токсичные элементы могут присутствовать в виде катионов, анионов или взвешенных органических веществ. Для очистки сточных вод доступны различные процессы, включая осаждение, фильтрацию, коагуляцию, мембранное разделение, микрофильтрацию и т. д. Но большинство из этих методов либо требуют много времени, либо менее эффективны, либо требуют использования неразлагаемого аналога. Флокуляция в этом случае играет важную роль. Она определяется как агрегация частиц либо путем нейтрализации заряда, либо путем связывания частиц и осаждения агломерата под действием силы тяжести по мере увеличения молекулярной массы. Полисахариды в этом случае играют жизненно важную роль из-за их длинноцепочечной структуры и большей пористости, они могут вмещать большое количество частиц. Но недостатком использования полисахаридов в качестве флокулянтов является их меньший срок хранения и низкая эффективность. По этой причине полисахариды модифицируют с использованием синтетических виниловых мономеров, что увеличивает их радиус вращения, а также молекулярную массу. Таким образом, реакция прививки осуществляется с использованием ионизирующего излучения, и преимущество прививки этим методом заключается в том, что он является экологически чистым, а также требует гораздо меньше времени, чем химическая модификация. Они могут вмещать большое количество частиц. Но недостатком использования полисахаридов в качестве флокулянтов является их меньший срок хранения и низкая эффективность. По этой причине полисахариды модифицируют с использованием синтетических виниловых мономеров.
Хегази и др. (Hegazy, El-Rehim, & Shawky, 2000) провели селективное удаление и извлечение металлов из промышленных сточных вод. Это проблема как для окружающей среды, так и для экономики. Существует целый ряд тяжелых металлов, которые следует удалять из растворов сточных вод до того, как они попадут в окружающую среду. В результате были проведены исследования по изготовлению гидрофильных мембран как с анионными, так и с катионными обменниками. Для достижения этих свойств в требуемых мембранах было проведено испытание с использованием радиационной привитой сополимеризации бинарных мономеров, содержащих анионные и катионные обменники, такие как акриловая кислота/2- и 4-винилпиридин (AAc/2-VP) (AAc/4-VP). ) на имеющиеся в продаже полимерные подложки, такие как полиэтилен низкой плотности (LDPE). Уточняются обстоятельства, при которых процесс прививки будет протекать равномерно. Полученные привитые мембраны были охарактеризованы и оценены некоторые выбранные свойства, а также исследована перспектива их практического использования при очистке сточных вод от тяжелых и вредных металлов, таких как Pb, Zn, Cd, Fe и др. Используя атомно-абсорбционный подход, определяли поглощение металла такими изготовленными мембранами. Были исследованы эффективность и долговечность мембраны. Мембраны LDPE-gP (AAc/2VP) имели большее поглощение для данного металла, чем мембраны LDPE-gP (AAc/4VP). При обработке мембраны 0,1 н. HCl в течение 2 часов при комнатной температуре хелатированные ионы металлов легко десорбировались.
Анирудхан и др. (TS Anirudhan & Rejeena, 2012) провели процесс привитой сополимеризации глицидилметакрилата на наноцеллюлозу (NC) в присутствии этиленгликольдиметакрилата в качестве сшивающего агента с последующей иммобилизацией поли (акриловой кислоты), модифицированной поли(глицидилметакрилатом), привитой наноцеллюлозе. (ПАПГНК) (акриловая кислота). Для описания гидрогеля использовали термогравиметрический (ТГ) анализ, рентгеновскую дифракцию (РД), сканирующую электронную микроскопию (СЭМ) и инфракрасное преобразование Фурье (FTIR). PAPGNC тестировали на способность адсорбировать лизоцим белка куриных яиц (LYZ) из водных растворов. При рН 6,0 была обнаружена максимальная адсорбция, и адсорбционная способность достигала насыщения менее чем за 2 часа. Было обнаружено, что кинетические данные соответствуют модели хемосорбции псевдовторого порядка. Данные о равновесии хорошо согласуются с моделями изотерм Ленгмюра и Йовановича, указывая на то, что LYZ покрывает поверхностный монослой PAPGNC. Сообщалось, что при 30°C максимальная адсорбционная способность составляет 148,42 мг/г с использованием модели изотермы Ленгмюра.
Термодинамическим анализом обнаружен эндотермический процесс адсорбции. С помощью 0,1 М NaSCN отработанный адсорбент успешно разложился. Согласно результатам настоящего исследования, ПАПГНК является перспективным материалом для извлечения LYZ из водных растворов. Отработанный адсорбент успешно разложился.
Анирудхан и др. (Thayyath Sreenivasan Anirudhan & Rejeena, 2014) синтезировали поли(акриловую кислоту-соакриламид-со22-акриламидо-2-метил-1-пропансульфоновую кислоту)-привитую наноцеллюлозу/поли(виниловый спирт) композит. P(AA-co-AAm-co-AMPS)-g-NC/PVA представляет собой новый SAPC на основе целлюлозы, который можно использовать в качестве средства доставки лекарств. Антибиотик амоксициллин был выбран в качестве модельного препарата, так как он используется для лечения вызванных Helicobacter pylori пептических язв и язв двенадцатиперстной кишки. Процедура привитой сополимеризации была использована для получения P(AA-co-AAm-co-AMPS)-g-NC/PVA, который был охарактеризован с помощью FTIR, XRD, SEM и DLS. Были проведены исследования равновесного набухания для изучения поведения SAPC в ответ на раздражение, и было обнаружено, что на равновесное набухание влияют pH, продолжительность контакта, температура, ионная сила, концентрация сшивающего агента и содержание PVA. При использовании различных количеств амоксициллина была обнаружена максимальная эффективность инкапсуляции препарата. Испытания на высвобождение лекарственного средства проводились в имитируемых жидкостях желудка и кишечника. с пиковым процентом высвобождения в кишечных жидкостях через 4 часа. При рН 7,4 кинетику высвобождения лекарственного средства изучали с использованием уравнения потенциала Пеппаса, и было показано, что она следует нефиковскому механизму. В результате испытаний на высвобождение лекарственного средства P(AA-co-AAm-co-AMPS)-g-NC/PVA представляется многообещающим средством доставки амоксициллина in vitro в желудочно-кишечный тракт.
Салмейри и др. (Salmieri, Khan, Safrany, & Lacroix, 2015) изучали с помощью гамма-излучения влияние прививки 2-гидроксиэтилметакрилата (ГЭМА) на структуру и физико-химические свойства пленок на основе метилцеллюлозы (МЦ). В водной композиции на основе МС, содержащей 1 % МС, 0,5 % растительного масла, 0,25 % глицерина и 0,025 % твина.®80, интегрировали HEMA (0,1%–1%, масс./масс.). Для изготовления пленок использовали литье, которые затем подвергали облучению (5–25 кГр). Согласно полученным результатам, пленки, содержащие 1% ГЭМА, имели самые высокие значения прочности на прокол (ПС) (282 Н/мм) при 10 кГр. Из-за предполагаемого привитого комплекса MC-HEMA измерения паропроницаемости (WVP) показали, что пленки, подвергнутые высоким дозам облучения (25 кГр), развивают самые высокие барьерные характеристики (5,5 г мм/м).2сутки кПа). После прививки инфракрасное исследование с преобразованием Фурье (FTIR) выявило падение полосы виниловых колебаний от HEMA на 1636 см.1, подразумевая, что привитая полимеризация происходила посредством реакции ГЭМА из винилиденовой группы в метиленовую группу, сопровождающуюся гомополимеризацией ГЭМА. Кроме того, пики FTIR показали, что более высокие дозы облучения (0–100 кГр) усиливали прививку сополимера MC-g-HEMA. Анализ пленок MC-g-HEMA с помощью сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) показал более гладкий вид. В результате этих открытий стало возможным подтвердить, что гамма-излучение использовалось для успешной прививки поли НЕМА на полимер МС.
Анирудхан и др. (TS Anirudhan, Deepa, & Binusreejayan, 2015) изучили новый метод создания адсорбента с использованием целлюлозы, полученной из хлопка, композита поли(итаконовая кислота)-поли(метакриловая кислота)-привитая наноцеллюлоза/нанобентонит (P(IA/ Для эффективного удаления урана (VI), [(U(VI)] из водных растворов разработан МАК)-г-НК/НБ.Абсорбент получен привитой сополимеризацией метакриловой кислоты (МАА) и итаконовой кислоты (IA ) на композите наноцеллюлоза/нанобентонит (NC/NB) с использованием диметакрилата этиленгликоля (EGDMA) в качестве сшивающего агента и пероксидисульфата калия (KPS) в качестве инициатора на композите наноцеллюлоза/нанобентонит (NC/NB). Для характеристики адсорбента использовали, СЭМЭДС, ТГ и потенциометрическое титрование.Карбоксильные группы двух мономеров повышают эффективность адсорбционного удаления U(VI). Исследована и улучшена адсорбционная способность. Было обнаружено, что идеальный рН составляет 5,5. Для удаления U(VI) от 100 мг/л дозировка адсорбента была определена равной 2,0 г/л. Модель псевдовторого порядка использовалась для анализа кинетических данных. Равновесие было достигнуто через 120 минут, и было показано, что модель изотермы Сипса является точной. Для десорбции адсорбированного U(VI) используют 0,1 н. HCl. Повторное использование сорбента для извлечения U(VI) из водных растворов показано в шести циклах адсорбционно-десорбционных экспериментов. Практическая эффективность и действенность адсорбента были исследованы на моделировании стоков ядерных промышленных предприятий, и было показано, что для удаления U(VI) достаточно адсорбента в концентрации 0,45 г/л. Для удаления U(VI) от 100 мг/л дозировка адсорбента была определена равной 2,0 г/л. Модель псевдовторого порядка использовалась для анализа кинетических данных. Равновесие было достигнуто через 120 минут, и было показано, что модель изотермы Сипса является точной. Для десорбции адсорбированного U(VI) используют 0,1 н. HCl. Повторное использование сорбента для извлечения U(VI) из водных растворов показано в шести циклах адсорбционно-десорбционных экспериментов. Практическая эффективность и действенность адсорбента были исследованы на моделировании стоков ядерных промышленных предприятий, и было показано, что для удаления U(VI) достаточно адсорбента в концентрации 0,45 г/л. Для удаления U(VI) от 100 мг/л дозировка адсорбента была определена равной 2,0 г/л. Модель псевдовторого порядка использовалась для анализа кинетических данных. Равновесие было достигнуто через 120 минут, и было показано, что модель изотермы Сипса является точной. Для десорбции адсорбированного U(VI) используют 0,1 н. HCl. Повторное использование сорбента для извлечения U(VI) из водных растворов показано в шести циклах адсорбционно-десорбционных экспериментов. Практическая эффективность и действенность адсорбента были исследованы на моделировании стоков ядерных промышленных предприятий, и было показано, что для удаления U(VI) достаточно адсорбента в концентрации 0,45 г/л. и модель изотермы Сипса оказалась точной. Для десорбции адсорбированного U(VI) используют 0,1 н. HCl. Повторное исп
Месбах и др. (Mesbah et al., 2021) впервые создали новый сополимер ацетата целлюлозы и g-поли (2акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты-со-метилметакрилата) посредством свободнорадикальной полимеризации. Термические изменения изучали с помощью ТГА и ДСК. Различные характеристики прививки, такие как эффективность прививки (в процентах), выход прививки (в процентах) и надстройка.
значение (в процентах) были найдены после исследования факторов, влияющих на процесс прививки. Для создания гибких мембран с различными составами привитых сополимеров использовали простое литье в раствор. В качестве физико-химических параметров исследовали ионообменную способность, водопоглощение и протонную проводимость (r). IEC, WU и проводимость этих мембран были выше, чем у чистого CA. Максимальная протонная проводимость сополимерной мембраны СА-г-поли(2-акриламидо-2метилпропансульфокислота-кометилметакрилат) (68%; добавленный процент) составила 6,44×10−3См/см по сравнению с 0,035 × 10−3См/см для чистого СА. В результате выбор правильного состава привитого сополимера позволяет точно настроить физические свойства, что может привести к таким применениям, как полиэлектролитные мембраны топливных элементов или производство биодизеля.
Пахира и др. (Pakhira, Chatterjee, Mallick, Ghosh, & Nandi, 2021) синтезировали PVDF-gP (tBAEMAran-OEGMA), PVBO] из привитого статистического сополимера поли(винилиденфторида) трет-бутиламиноэтилметакрилата (tBAEMA) и олиго(этиленгликоля). ) метакрилат метилового эфира (OEGMA, Mn = 300). [PVDFgP(tBAEMAran-OEGMA), PVBO] PVBO-1 в воде образует огромные мультимицеллярные агрегаты (MMcA); однако при pH 12 более крупные агрегаты рассыпаются на гораздо более мелкие мицеллы, создавая неконъюгированные полимерные точки (NCPD), как видно с помощью просвечивающей электронной микроскопии и экспериментов по динамическому светорассеянию. Обратимое включение/выключение флуоресценции также наблюдается при снижении или повышении температуры. Согласно теоретическому исследованию,
Чжу и др. (Zhu, Zheng, Shi, & Wang, 2021) синтезировали новое поколение соединений ксантановой камеди, менее вредных для окружающей среды, XG-AA/AM/AMPS, путем прививки акриловой кислоты (АК), акриламида (АМ) и 2-акриламидо-2метилпропансульфокислота (AMPS) на буровые растворы XG и CGA. XG-AA/AM/AMPS использовались в качестве стабилизатора пены и эффективно разрабатывали буровые растворы с термостойкостью 180°C. Было показано, что буровые растворы CGA на основе XGAA/AM/AMPS обладают соответствующими реологическими свойствами в пределах 180°C, включая значительное разжижение при сдвиге, более высокую вязкость при низкой скорости сдвига и кажущуюся вязкость, а также подходящие реологические параметры, все из которых являются благоприятными. к транспортировке черенков. Фильтрующую способность полученной жидкости ХГА можно регулировать в пределах 13,5 мл при температуре 140–180°С. Кроме того, несколько методов (PSD, XRD,