FEATURES OF BORIC ACID SORPTION BY FIBAN A-5 ANION-EXCHANGE FIBER UNDER STATIC CONDITIONS

E. A. BUTSKIKH; Буцких Е. А.; I. V. VORONYUK; Воронюк И. В.; T. V. ELISEEVA; Елисеева Т. В.; G. V. MEDYAK; Медяк Г. В.; A. P. POLIKARPOV; Поликарпов А. П.

doi:10.31857/S0023291223600396

Особенности сорбции борной кислоты анионообменным волокном фибан а-5 в статических условиях

Авторы: Буцких Е.А.¹, Воронюк И.В.¹, Елисеева Т.В.¹, Медяк Г.В.², Поликарпов А.П.²
Учреждения:
1. Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования “Воронежский государственный университет”
2. Государственное научное учреждение “Институт физико-органический химии национальной академии наук Беларуси”
Выпуск: Том 85, № 4 (2023)
Страницы: 476-482
Раздел: Статьи
Статья получена: 27.02.2025
Статья опубликована: 01.07.2023
URL: https://cijournal.ru/0023-2912/article/view/671353
DOI: https://doi.org/10.31857/S0023291223600396
EDN: https://elibrary.ru/WRXSUU
ID: 671353

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Бор и его соединения, несмотря на необходимость для функционирования живого организма, при чрезмерном содержании способны проявлять токсическое действие. Актуальной задачей является их удаление различными способами, в том числе с использованием сорбционных технологий. К извлечению соединений бора способны борселективные сорбенты с функциональными ОН-группами и гранульные анионообменники с функциональными аминогруппами. В настоящей работе проведено исследование сорбции борной кислоты в статических условиях на волокнистом сорбенте ФИБАН А-5, который проявляет большое сродство к бору и может быть использован как альтернатива анионообменников, выпускаемых в виде гранул. Изучены особенности кинетики и равновесия сорбционного процесса при контакте исследуемого волокна с растворами борной кислоты. Отмечено, что время достижения равновесного состояния уменьшается при интенсификации перемешивания и увеличении градиента концентрации раствора. Изотермы сорбции носят ступенчатый характер, что связано с присутствием бора в различных формах при концентрации выше 0.025 М. Установлено влияние температуры, рН раствора и ионной формы сорбента на емкостные характеристики волокна ФИБАН А-5.

Ключевые слова

бор, борная кислота, сорбция, кинетика сорбции, равновесие сорбции, ионообменные волокна, ФИБАН

Список литературы

Скальный А.В. Биоэлементология: основные понятия и термины: терминологический словарь. Оренбург: ГОУ ОГУ, 2005.
Немодрук А.А., Каралова З.К. Аналитическая химия бора. М.: Наука, 1964.
Аристархов А.Н., Яковлева Т.А. Агрохимическая и агроэкономическая эффективность применения борных удобрений различными способами под сахарную свеклу (Beta vulgaris L. var. sacharifera Alef.) // Агрохимия. 2019. № 2. С. 21–36. https://doi.org/10.1134/S0002188119020030
Попов Г.В. Современные методы и средства извлечения бора из теплоносителей геотермальных месторождений // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2015. № S63. С. 261–265.
Говорова Ж.М. Технология кондиционирования подземной воды сложного состава для хозпитьевого водоснабжения малых населенных пунктов // Вода и экология: проблемы и решения. 2017. № 1. С. 3–12. https://doi.org/10.23968/2305-3488.2017.19.1.3-12
Помогаева В.В., Новикова В.Н. Анализ основных методов удаления бора из воды // Российский инженер. 2017. Т. 3. № 2. С. 40–44.
Najid N., Kouzbour S., Ruiz-Garcia A., Fellaou S., Gourich B., Stiriba Y. Comparison analysis of different technologies for the removal of boron from seawater: A review // Journal of Environmental Chemical Engineering. 2021. V. 9. № 2. P. 1105133. https://doi.org/10.1016/j.jece.2021.105133
Мещеряков С.В., Гонопольский А.М., Сушкова А.В., Дуженко И.С., Беганский И.В. Исследование технологической схемы очистки воды при повышенном содержании бора // Экология и промышленность России. 2017. Т. 21. № 10. С. 4–8. https://doi.org/10.18412/1816-0395-2017-10-4-8
Алексеев Л.С., Ивлева Г.А., Аль-Арми З. Бор – пути очистки питьевой воды // СОК. 2013. № 5. С. 16–19.
Самбурский Г.А. Анализ технико-экологических проблем удаления бора из природной воды // Вестник МИТХТ. 2011. Т.6. № 4. С. 118–125.
Тихонов И.А. Удаление бора из воды с использованием обратного осмоса // СОК. 2022. № 2. С. 22–24.
Dydo P., Turek M. Boron removal using ion exchange membranes // Boron Separation Processes. 2015. V. 11. P. 249–265. https://doi.org/10.1016/b978-0-444-63454-2.00011-3
Десятов А.В., Колесников В.А., Кручинина Н.Е., Ландырев А.М., Колесников А.В. Двухступенчатая схема удаления соединений бора при опреснении морской воды методом обратного осмоса // Теоретические основы химической технологии. 2015. Т. 49. № 4. С. 389–393. https://doi.org/10.7868/S0040357115040041
Landsman M., Rivers F., Pedretti B., Freeman B., Lawler D., Lynd N., Katz L. Boric acid removal with polyol-functionalized polyether membranes // Journal of Membrane Science. 2021. V. 638. P. 119690. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2021.119690
Ide T., Hirayama Y. How boron is adsorbed by D-glucamine: A density functional theory study // Computational and Theoretical Chemistry. 2019. V. 1150. P. 85–90. https://doi.org/10.1016/j.comptc.2019.01.007
Figueira M., Reig M., Labastida M.F., Cortina J.L., Valderrama C. Boron recovery from desalination seawater brines by selective ion exchange resins // Journal of Environmental Management. 2022. V. 314. P. 114984. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2022.114984
Мельник Л.А. Перспективы применения борселективных сорбентов различной природы для кондиционирования воды по содержанию бора // Технология водоподготовки и деминерализация вод. 2015. Т. 37. № 1. С. 51–62.
Abbasi A., Yahya W., Nasef M., Moniruzzaman M., Shaan Manzoor Chumman A., Afolabi H.K. Boron removal by glucamine-functionalized inverse vulcanized sulfur polymer // Reactive and Functional Polymers. 2022. V. 177. P. 105311. https://doi.org/10.1016/j.reactfunctpolym.2022.105311
Липунов И.Н., Первова И.Г., Никифоров А.Ф. Сорбция борной кислоты анионитами поликонденсационного типа // Изв. Вузов. Химия и химическая технология. 2021. Т. 64. № 8. С. 42–48.
Ершова Л.С., Белова Т.П. Исследования сорбции бора промышленными анионитами из модельных растворов, имитирующих геотермальные теплоносители в динамическом режиме // Башкирский химический журнал. 2019. Т. 26. № 4. С. 74–77. https://doi.org/10.17122/bcj-2019-4-74-77
Винницкий В.А., Чугунов А.С., Нечаев А.Ф. Сорбция борной кислоты гидроксильной формой высокоосновного анионита АВ-17-8 и направление модернизации системы спецводоочистки АЭС // Успехи в химии и химической технологии. 2013. Т. 27. № 6. С. 84–87.
Буцких Е.А., Воронюк И.В., Елисеева Т.В., Поликарпов А.П., Шункевич А.А. Сорбция борной кислоты анионообменными волокнами ФИБАН // Физикохимия поверхности и защита материалов. 2023. Т. 59. № 2. С. 133–138. https://doi.org/10.31857/S0044185623700146
National Center for Biotechnology Information. PubChem. Compound Summary. Boric acid. https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Boric-acid. (Дата обращения: 2 мая 2023 г.)
Анализ бора и его неорганических соединений / Васильева М.Г., Лалыкина В.М., Махарашвили Н.А. и др.; Под ред. д-ра хим. наук Е.Е. Барони. М.: Атомиздат, 1965. С. 9–11.
ГОСТ 10896-78. Иониты. Подготовка к испытанию (с Изменением № 1).
Богатырев В. Л. Иониты в смешанном слое /Богатырев В.Л. Ленинград: Химия, Ленинградское отд., 1968. 210 с.
Lopalco A., Lopedota A.A., Laquintana V., Denora N., Stella V.J. Boric acid, a Lewis acid with unique and unusual properties: Formulation implications // Journal of Pharmaceutical Sciences. 2020. V. 109. № 8. P. 2375–2386. https://doi.org/10.1016/j.xphs.2020.04.015
Ворончихина Л.И., Журавлев О.Е., Суворова А.М. Аминоборатные комплексы как ингибиторы коррозии черных металлов // Вестник ТвГУ. Серия “Химия”. 2019. № 4 (38). С. 132–138. https://doi.org/10.26456/vtchem2019.4.15
Бондарева В.В., Трошкина И.Д., Брыксин Д.А., Волощенко А.С., Чирков А.С. Извлечение палладия(II) из солянокислых растворов волокнистым сорбентом ФИБАН АК-22 // Сорбционные и хроматографические процессы. 2007. Т. 7. № 3. С. 469–472.
Васильева Е.В., Воронюк И.В., Елисеева Т.В. Особенности сорбционного извлечения метаналя волокнистым ионообменником ФИБАН А-5W // Сорбционные и хроматографические процессы. 2019. Т. 19. № 2. С. 209–216. https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2019.19/740
Нве Ш.У., Шиляев А.В., Трошкина И.Д. Сорбционное извлечение ванадия из минерализованных растворов волокнистым ионитом // Успехи в химии и химической технологии. 2012. Т. 26. № 6(135). С. 126–129.
Сазонова В.Ф., Перлова О.В., Перлова Н.А., Поликарпов А.П. Сорбция соединений урана(VI) на поверхности волокнистого анионита из водных растворов // Коллоидный журнал. 2017. Т. 79. № 2. С. 219–226. https://doi.org/10.7868/S0023291217020136
Boyd G.E., Adamson A.W., Myers L.S. The exchange adsorption of ions from aqueous solutions by organic zeolites. II. Kinetics // J. Amer. Chem. Soc. 1947. V. 69. № 11. P. 2836–2848. https://doi.org/10.1021/ja01203a066
Кокотов Ю.А., Пасечник В.А. Равновесие и кинетика ионного обмена. Л.: Химия, 1970. 336 с.
Kochkodan V., Darwish N.B., Hilal N. The chemistry of boron in water // Boron separation processes. 2015. V. 2. P. 35–63. https://doi.org/10.1016/B978-0-444-63454-2.00002-2