kaz44Вестник Университета Шакарима. Серия технические наукиBulletin of Shakarim University. Technical Sciences2788-79953006-0524«Шәкәрім университеті» КеАҚ10.53360/2788-7995-2024-1(13)-46kaz44-651Research ArticleХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ (ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ)CHEMICAL TECHNOLOGY (ORIGINAL ARTICLE)ПОЛУЧЕНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ СОРБЕНТОВ ИЗ ОТХОДОВ ПРОДОВОЛЬСТВЕННЫХ КУЛЬТУР ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫPRODUCTION AND RESEARCH OF SORBENTS FROM FOOD PLANT WASTES FOR WATER PURIFICATIONhttps://orcid.org/0000-0003-0289-0839ИдришеваЖ. К.IdrishevaZh. K.

Жанат Кабылбековна Идришева – кандидат технических наук, профессор Школы Наук о Земле

 070010, Республика Казахстан, город Усть-Каменогорск, улица Д. Серикбаева, 19 

 

 070010, Republic of Kazakhstan, Ust-Kamenogorsk, Serikbayev street 19 

zhanat.idr@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-6312-5343ДаумоваГ. К.DaumovaG. K.

Гульжан Камалбеккызы Даумова – кандидат технических наук, профессор Школы Наук о Земле 

 070010, Республика Казахстан, город Усть-Каменогорск, улица Д. Серикбаева, 19 

 

 070010, Republic of Kazakhstan, Ust-Kamenogorsk, Serikbayev street 19 

gulzhan.daumova@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0009-9919-2519ДанияроваМ. Д.DaniyarovaM. D.

Мадина Данияркызы Даниярова – магистр, преподаватель Школы Наук о Земле 

 070010, Республика Казахстан, город Усть-Каменогорск, улица Д. Серикбаева, 19 

 

 070010, Republic of Kazakhstan, Ust-Kamenogorsk, Serikbayev street 19 

madina2799@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1189-7293ПетроваО. А.PetrovaO. A.

Ольга Анатольевна Петрова – кандидат технических наук, старший преподаватель Школы Наук о Земле 

 070010, Республика Казахстан, город Усть-Каменогорск, улица Д. Серикбаева, 19 

 

 070010, Republic of Kazakhstan, Ust-Kamenogorsk, Serikbayev street 19 

opetv@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8424-4034ДенисовИ. В.DenissovI. V.

 Игорь Викторович Денисов – магистр, руководитель центра компетенций в области экологии и безопасности жизнедеятельности Школы Наук о Земле 

 070010, Республика Казахстан, город Усть-Каменогорск, улица Д. Серикбаева, 19 

 

 070010, Republic of Kazakhstan, Ust-Kamenogorsk, Serikbayev street 19 

apraximacia@mail.ruВосточно-Казахстанский технический университет им. Д. Серикбаева КазахстанD. Serikbayev East Kazakhstan Technical UniversityKazakhstan20242903202401(13)370383Copyright © Идришева Ж.К., Даумова Г.К., Даниярова М.Д., Петрова О.А., Денисов И.В., 20242024Идришева Ж.К., Даумова Г.К., Даниярова М.Д., Петрова О.А., Денисов И.В.Idrisheva Z.K., Daumova G.K., Daniyarova M.D., Petrova O.A., Denissov I.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://tech.vestnik.shakarim.kz/jour/article/view/651

В статье приводятся результаты исследования по получению модифицированных видов сорбентов на основе отходов продовольственных культур и возможности очистки ими питьевой воды от ионов Ca2+ и Mg2+. Для получения модифицированного сорбента были отобраны отходы подсолнечника и гречихи, широко распространенные в Восточно-Казахстанской области. Изучены структурные особенности оболочек подсолнечника и гречихи. Установлено, что образцы начальной формы гречихи и подсолнечника, промытые дистиллированной водой, состоят из очень плотных и мелких микропор. Выявлено, что поверхность частиц сорбентов изменяется в результате промывки спиртовым раствором, при этом на поверхности частиц лузги подсолнечника возникают поры и бугры. В сорбентах, прошедших кислотно-основную обработку, наблюдается увеличение количества макропор и изменение общего морфологического строения. В результате определения сорбционной емкости сорбентов, получаемых путем кислотно-щелочной активацией, она в среднем на 0,06 мг/г по йоду и на 1,3 мг/г по метиленовому синему выше, чем у медицинского активированного угля. Результаты исследования сорбционной способности материалов, полученных из лузги подсолнечника, последовательно обработанных 8,2% раствором соляной кислоты и 16,5% раствором гидроксида натрия, по отношению к ионам Ca2+ и Mg2+ показали высокий эффект очистки соответственно 98,7% и 95,8 %. Вышеназванный модифицированный сорбент предлагается в качестве сорбционного материала в производстве фильтров для очистки питьевой воды.

The article describes the results of research on production of modified types of sorbents based on waste food plants and the possibility of drinking water purification from Ca2+ and Mg2+ ions. Sunflower and buckwheat wastes widely spread in the East Kazakhstan region were selected for production of modified sorbent. Structural features of sunflower and buckwheat shells were studied. It was found that samples of the initial form of buckwheat and sunflower, washed with distilled water, consist of very dense and small micropores. It was found that the surface of the sorbents particles is changed by washing with alcohol solution, with pores and hillocks appearing on the surface of sunflower husk particles. In acid-base-treated sorbents, an increase in the number of macropores and a change in the general morphological structure are observed. As a result of defining the sorption capacity of sorbents produced by acid-alkaline activation, it is on average 0.06 mg/g in iodine and 1.3 mg/g in methylene blue higher than that of medical activated carbon. The results of materials sorption capacity study produced from sunflower husk, sequentially treated with 8.2% hydrochloric acid solution and 16,5% sodium hydroxide solution, indicated effect respect to Ca2+ and Mg2+ ions showed a high purification effect of 98.7% and 95.8%, respectively. The above-mentioned modified sorbent is proposed as a sorption material in the production of filters for drinking water purification.

утилизация отходовсорбентымодификацияпорысорбционная емкостьочистка водадсорбцияwaste utilizationsorbentsmodificationporessorption capacitywater treatmentadsorptionReferencesBhatnagar A. Agricultural waste peels as versatile biomass for water purification – A review / A. Bhatnagar, M. Sillanpää, A. Witek-Krowiak // Chemical Engineering Journal. – 2015. – 270. – Р. 244-271. doi: 10.1016/j.cej.2015.01.135.Bhatnagar A. Agricultural waste peels as versatile biomass for water purification – A review / A. Bhatnagar, M. Sillanpää, A. Witek-Krowiak // Chemical Engineering Journal. – 2015. – 270. – R. 244-271. doi: 10.1016/j.cej.2015.01.135. (In English).Nyika J. The potential of reusing fruit bio-adsorbents for water purification: a minireview / J. Nyika, M.O. Dinka // Proceedings, Materials Today. – 2023. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2023.07.285.Nyika J. The potential of reusing fruit bio-adsorbents for water purification: a minireview / J. Nyika, M.O. Dinka // Proceedings, Materials Today. – 2023. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2023.07.285. (In English).Valorization of solid waste products from olive oil industry as potential adsorbents for water pollution control – a review / A. Bhatnagar, F. Kaczala, W. Hogland et all // Environmental Science and Pollution Research. – 2014. – 21(1). – P. 268-298. doi:10.1007/s11356-013-2135-6.Valorization of solid waste products from olive oil industry as potential adsorbents for water pollution control – a review / A. Bhatnagar, F. Kaczala, W. Hogland et all // Environmental Science and Pollution Research. – 2014. – 21(1). – P. 268-298. doi:10.1007/s11356-013-2135-6. (In English).Nasir M.I.N. Synthesis and characterization of date palm fiber-based bio-char and activated carbon and its utilization for environmental remediation / M.I.N. Nasir, M.Z.H. Hossain, P.A.C. Charprntier // Journal of Petroleum Research & Studies. – 2021. – 8(2). P. 208-221. https://doi.org/10.52716/jprs.v8i2.245.Nasir M.I.N. Synthesis and characterization of date palm fiber-based bio-char and activated carbon and its utilization for environmental remediation / M.I.N. Nasir, M.Z.H. Hossain, P.A.C. Charprntier // Journal of Petroleum Research & Studies. – 2021. – 8(2). P. 208-221. https://doi.org/10.52716/jprs.v8i2.245. (In English).Preparation of cotton-based fibrous adsorbents for the removal of heavy metal ions / Niu Y., Hu W., Guo M., Wang Y., Jia J., Hu Z. // Carbohydrate Polymers. – 2019. – P. 115218. doi: 10.1016/j.carbpol.2019.115218.Preparation of cotton-based fibrous adsorbents for the removal of heavy metal ions / Niu Y., Hu W., Guo M., Wang Y., Jia J., Hu Z. // Carbohydrate Polymers. – 2019. – P. 115218. doi: 10.1016/j.carbpol.2019.115218. (In English).Senanu L. D. The use of local materials to remove heavy metals for household-scale drinking water treatment: a review / L.D. Senanu, G. Kranjac-Berisavljevic, S.J. Cobbina // Environmental Technology and Innovation. – 2023. – 29. – Р. 103005. https://doi.org/10.1016/j.eti.2023.103005.Senanu L. D. The use of local materials to remove heavy metals for household-scale drinking water treatment: a review / L.D. Senanu, G. Kranjac-Berisavljevic, S.J. Cobbina // Environmental Technology and Innovation. – 2023. – 29. – R. 103005. https://doi.org/10.1016/j.eti.2023.103005. (In English).Kravchenko О. About the possibility of producing of oilabsorbing carbon materials with high energy capacity / О. Kravchenko // The 3-th international Conference on Carpathian Euroregion Ecology. – 2000. – P.82.Kravchenko O. About the possibility of producing of oilabsorbing carbon materials with high energy capacity / O. Kravchenko // The 3-th international Conference on Carpathian Euroregion Ecology. – 2000. – P.82. (In English).Ямансарова Э.Т. Перспективы рационального применения растительных отходов для улучшения экологического качества питьевой воды / Э.Т. Ямансарова, Н.В. Громыко, Н.Н. Порошина // Актуальные проблемы современной науки в 21 веке: тез. докл. межд. научн.-практ. конф. Махачкала. – 2014. – С. 11.Yamansarova EH.T. Perspektivy ratsional'nogo primeneniya rastitel'nykh otkhodov dlya uluchsheniya ehkologicheskogo kachestva pit'evoi vody / EH.T. Yamansarova, N.V. Gromyko, N.N. Poroshina // Aktual'nye problemy sovremennoi nauki v 21 veke: tez. dokl. mezhd. nauchn.-prakt. konf. Makhachkala. – 2014. – S. 11. (In Russian).Сапронова Ж.А. Использование растительных материалов для очистки модельных растворов от ионов Ni2+/ Ж.А. Сапронова, С.В. Свергузова // Экологические проблемы горнопромышленных регионов: междунар. науч. – техн. конф., КНИТУ. – Казань. – 2012. – С. 269-271.Sapronova ZH.A. Ispol'zovanie rastitel'nykh materialov dlya ochistki model'nykh rastvorov ot ionov Ni2+/ ZH.A. Sapronova, S.V. Sverguzova // Ehkologicheskie problemy gornopromyshlennykh regionov: mezhdunar. nauch. – tekhn. konf., KNITU. – Kazan'. – 2012. – S. 269-271. (In Russian).Осокин В.М. Исследования по получению новых сорбентов из растительного сырья для очистки воды / В.М. Осокин, В.А. Сомин // Ползуновский вестник. 2013. – №. 1. – С. 280-282. 11. Sabrina К. Tea Waste as Low Cost Adsorbent for Removal оf Heavy Metals аnd Turbidity from Synthetic Wastewater / К. Sabrina // International Conference on Environmental Research and Technology ICERT. – 2008. – Р. 32-35.Osokin V.M. Issledovaniya po polucheniyu novykh sorbentov iz rastitel'nogo syr'ya dlya ochistki vody / V.M. Osokin, V.A. Somin // Polzunovskii vestnik. 2013. – №. 1. – S. 280-282. (In Russian).Kratochvil D. Advances in the biosorption of heavy metals / D. Kratochvil, В. Volesky // Trends Biotechnol. – 1998. – 16. – Р. 291-300.Sabrina K. Tea Waste as Low Cost Adsorbent for Removal of Heavy Metals and Turbidity from Synthetic Wastewater / K. Sabrina // International Conference on Environmental Research and Technology ICERT. – 2008. – R. 32-35. (In English).Бакланова О.Н. Микропористые углеродные сорбенты на основе растительного сырья / О.Н. Бакланова, Г.В. Плаксин, В.А. Дроздов // Российский химический журнал. – 2004. – № 3. – С. 69-95.Kratochvil D. Advances in the biosorption of heavy metals / D. Kratochvil, V. Volesky // Trends Biotechnol. – 1998. – 16. – R. 291-300. (In English).Адеева Л.Н. Очистка питьевой воды от остаточного хлора сорбентом, полученным из скорлупы кедровых орехов / Л.Н. Адеева, О.А. Ятченко, М.В. Одинцова // Вестник Омского университета. – 2008. – № 4. – С. 54-56.Baklanova O.N. Mikroporistye uglerodnye sorbenty na osnove rastitel'nogo syr'ya / O.N. Baklanova, G.V. Plaksin, V.A. Drozdov // Rossiiskii khimicheskii zhurnal. – 2004. – № 3. – S. 69-95. (In Russian).https://stat.gov.kz/upload/iblock/f3d/cj710jpl8g29abz1v5gcjtf5evze50zr/%D0%A0%D0%B0%D1%81%D1%82%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5%D0%B2%D0%BE%D0%B4%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%BE%20(%D0%B3%D0%BE%D0%B4%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D1%8F)_%D0%BA%D0%B0%D0%B7.pdf (дата обращения 14.12.2023).Adeeva L.N. Ochistka pit'evoi vody ot ostatochnogo khlora sorbentom, poluchennym iz skorlupy kedrovykh orekhov / L.N. Adeeva, O.A. Yatchenko, M.V. Odintsova // Vestnik Omskogo universiteta. – 2008. – № 4. – S. 54-56. (In Russian).Итоги развития сферы сельского хозяйства за 2021 год и планы на предстоящий период. URL: https://primeminister.kz/ru/news/reviews/itogi-razvitiya-sfery-selskogo-hozyaystva-za-2021-god-i-plany-na-predstoyashchiy-period-22422 (дата обращения 14.12.2023).https://stat.gov.kz/upload/iblock/f3d/cj710jpl8g29abz1v5gcjtf5evze50zr/%D0%A0%D0%B0%D1%81%D1%82%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5%D0%B2%D0%BE%D0%B4%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%BE%20(%D0%B3%D0%BE%D0%B4%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D1%8F)_%D0%BA%D0%B0%D0%B7.pdf (data obrashcheniya 14.12.2023). (In Kazakh).Сельское хозяйство в Казахстане - климат, развитие отрасли, характеристики. URL: https://agroexpert.kz/articles/info/selskoe-hozyaistvo (дата обращения 14.12.2023).Itogi razvitiya sfery sel'skogo khozyaistva za 2021 god i plany na predstoyashchii period. URL: https://primeminister.kz/ru/news/reviews/itogi-razvitiya-sfery-selskogo-hozyaystva-za-2021-god-i-plany-na-predstoyashchiy-period-22422 (data obrashcheniya 14.12.2023). (In Russian).Kumawat T.K. Agricultural and agro-wastes as sorbents for remediation of noxious pollutants from water and wastewater / T.K. Kumawat, V. Sharma, V. Kumawat // Sustainable Materials for Sensing and Remediation of Noxious Pollutants. – 2022. – P. 161-176. https://doi.org/10.1016/B978-0-323-99425-5.00017-7.Sel'skoe khozyaistvo v Kazakhstane – klimat, razvitie otrasli, kharakteristiki. URL: https://agroexpert.kz/articles/info/selskoe-hozyaistvo (data obrashcheniya 14.12.2023). (In Russian).https://vibromash-kz.all.biz/ (дата обращения 25.01.2024)Kumawat T.K. Agricultural and agro-wastes as sorbents for remediation of noxious pollutants from water and wastewater / T.K. Kumawat, V. Sharma, V. Kumawat // Sustainable Materials for Sensing and Remediation of Noxious Pollutants. – 2022. – P. 161-176. https://doi.org/10.1016/B978-0-323-99425-5.00017-7. (In English).ГОСТ4453-74: Уголь активный осветляющий древесный порошкообразный. 21 c. https://online.zakon.kz/Document/?doc_id=30210899&pos=1;-16#pos=1;-16 (дата обращения 15.01.2024).https://vibromash-kz.all.biz/ (data obrashcheniya 25.01.2024). (In Russian).Санитарно-эпидемиологические правила и нормы № 3.02.002.04 «Санитарно-эпидемиологические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения» 1. Общие положения. https://online.zakon.kz/Document/?doc_id=1049950 (дата обращения 25.01.2024).GOST4453-74: Ugol' aktivnyi osvetlyayushchii drevesnyi poroshkoobraznyi. 21 c. https://online.zakon.kz/Document/?doc_id=30210899&pos=1;-16#pos=1;-16 (data obrashcheniya 15.01.2024). (In Russian).Об утверждении Санитарных правил "Санитарно-эпидемиологические требования к водоисточникам, местам водозабора для хозяйственно-питьевых целей, хозяйственно-питьевому водоснабжению и местам культурно-бытового водопользования и безопасности водных объектов". Приказ Министра здравоохранения Республики Казахстан от 20 февраля 2023 года № 26. https://adilet.zan.kz/rus/docs/V2300031934. (дата обращения 25.01.2024).Sanitarno-ehpidemiologicheskie pravila i normy № 3.02.002.04 «Sanitarnoehpidemiologicheskie trebovaniya k kachestvu vody tsentralizovannykh sistem pit'evogo vodosnabzheniYA» 1. Obshchie polozheniya. https://online.zakon.kz/Document/?doc_id=1049950 (data obrashcheniya 25.01.2024). (In Russian).СТ РК ИСО 17294-2-2006. Качество воды. Применение масс-спектрометриис индуктивно-связанной плазмой (ИСП-МС) Часть 2: Определение 62 элементов. https://online.zakon.kz/Document/?doc_id=30371803&pos=5;-106#pos=5;-106 (дата обращения 15.01.2024).Ob utverzhdenii Sanitarnykh pravil "Sanitarno-ehpidemiologicheskie trebovaniya k vodoistochnikam, mestam vodozabora dlya khozyaistvenno-pit'evykh tselei, khozyaistvennopit'evomu vodosnabzheniyu i mestam kul'turno-bytovogo vodopol'zovaniya i bezopasnosti vodnykh ob"ektov". Prikaz Ministra zdravookhraneniya Respubliki Kazakhstan ot 20 fevralya 2023 goda № 26. https://adilet.zan.kz/rus/docs/V2300031934. (data obrashcheniya 25.01.2024). (In Russian).ST RK ISO 17294-2-2006. Kachestvo vody. Primenenie mass-spektrometriis induktivnosvyazannoi plazmoi (ISP-MS) Chast' 2: Opredelenie 62 ehlementov. https://online.zakon.kz/Document/?doc_id=30371803&pos=5;-106#pos=5;-106 (data obrashcheniya 15.01.2024). (In Russian).ST RK ISO 17294-2-2006. Kachestvo vody. Primenenie mass-spektrometriis induktivnosvyazannoi plazmoi (ISP-MS) Chast' 2: Opredelenie 62 ehlementov. https://online.zakon.kz/Document/?doc_id=30371803&pos=5;-106#pos=5;-106 (data obrashcheniya 15.01.2024). (In Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.