Extraction of Surfactants with the Use of Sorption Materials Based on Energy Waste

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The problem of wastewater treatment from anionic synthetic surfactants (surfactants) is considered. Sodium lauryl sulfate as the most frequently occurring surfactant getting into the wastewater of enterprises is investigated, the dependence of surface tension decrease at the air-solution boundary at its concentration increase is established. Special attention is paid to sorption methods of surfactant purification. As a sorption material the waste of water treatment plants – sludge of clarifiers of thermal power plants is proposed. The choice of optimal binders, which give the properties of hydrophobicity and buoyancy to the waste necessary for cleaning of this type of contaminants, is carried out. Isotherms of sorption on the developed materials, belonging to type I according to the Brunauer-Emmett-Teller classification,characteristic of microporous materials, wereobtained. Based on the obtained isotherms, the applicability of the Langmuir and Freundlich models was evaluated by calculating the parameters and constants.As a result of mathematical modeling with application of Dubinin-Radushkevich equation, the values of free energy of adsorption on sorption materials (6.6519 and 6.9001 kJ/mol) were obtained, indicating the physical character of adsorption. The developed sorption materials are applicable for local treatment of wastewater from anionic syntheticsurfactantsat enterprises of chemical, machine-building, oil-producing and other industries.

About the authors

R. Y. Iskhakova

Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education “Kazan State Power Engineering University”

Email: imreginaiskh@gmail.com
Kazan, Russia

A. G. Laptev

Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education “Kazan State Power Engineering University”

Author for correspondence.
Email: imreginaiskh@gmail.com
Kazan, Russia

References

  1. Ланге К.Р.Поверхностно-активные вещества: синтез, свойства, анализ, применение / Под ред. Зайченко Л.П. СПб.: Профессия, 2004.
  2. Кадыров А.А., Кадыров Н.А.Поверхностно-активные вещества (получение, свойства, применение). Ташкент: ТашГТУ, 2015.
  3. Русанов А.И., Щекин А.К.Мицеллообразование в растворах поверхностно-активных веществ. СПб.: Лань, 2016.
  4. PaulinoR.,TamburicB.,StuetzR.M.,Zamyadi A.,CrosbieN.,HendersonR.K. Critical review of adsorption and biodegradation mechanisms for removal of biogenic taste and odour compounds in granular and biological activated carbon contactors // J. Water Process Eng. 2023. V. 52. P. 103518.
  5. CserhátiT.,ForgácsE.,OrosG. Biological activity and environmental impact of anionic surfactants // Environ. Int. V. 28. №. 5. Nov. 2002. P. 337.
  6. KimS.-H.,YunY.,AnS. A study on synergistic antibacterial activity of cosmetic ingredients // J. Soc. Cosmetic Sci. Korea. 2018. V. 44. № 1. Р. 1.
  7. PalmerМ.,HatleyН. The role of surfactants in wastewater treatment: Impact, removal and future techniques: A critical review // Water Res. 2018. V. 147. № 12. P. 60.
  8. DudarevV.I.,IrinchinovaN.V.,FilatovaE.G. Adsorption of ions of nickel (II) from water solutions with carbon adsorbents// ChemChemTech. 2017. V. 60. № 1. Р. 75. [ДударевВ.И., Иринчинова Н.В., Филатова Е.Г. Адсорбция ионов никеля (II) из водных растворов углеродными адсорбентами // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2017. Т. 60. №. 1. С. 75.]
  9. Гаврилова Н.Н., Назаров В.В.Анализ пористой структуры на основе адсорбционных данных. М.: РХТУ им. Д. И. Менделеева. 2015.
  10. Lee W.,YoonS.,ChoeJ.K.,LeeM.,ChoietY. Anionic surfactant modification of activated carbon for enhancing adsorption of ammonium ion from aqueous solution // Sci. Total Environ. 2018. V. 639. P. 1432.
  11. KanginaO.A.,ChernyshevaM.G.,BadunG.A.,LishaiA.V.,TsygankovaN.G.,SavitskayaT.A.,Grinshpan D.D. // Colloid J. 2024. V. 86. № 1. P. 33. [Кангина О.А., Чернышева М.Г., Бадун Г.А., Лишай А.В., Цыганкова Н.Г., Савицкая Т.А., Гриншпан Д.Д.Адсорбцияанионных поверхностно-активных веществ на активированных углях, полученных из лигнинаи модифицированных сульфатом целлюлозы // Коллоид. журн. 2024. Т. 86. № 1. С. 37.]
  12. HeidarinejadZ.,DehghaniM.H.,HeidariM.,JavedanG.,AliI.,SillanpääM. Methods for preparation and activation of activated carbon: A review // Environ. Chem. Lett. 2020. V. 18. № 2. P. 393.
  13. IvanetsM.G.,Savitskaya T.A.,NevarT.N.,Grinshpan D.D. Adsorption of sodium dodecylsulfate of modified carbon adsorbents// Russ. J. Phys. Chem. 2012. V. 86. № 11. P. 1835. [ИванецМ.Г., Савицкая Т.А., Невар Т.Н., Гриншпан Д.Д.Адсорбция додецилсульфата натрияна модифицированных угольных адсорбентах. Журн. физ. химии. 2012. Т. 86. № 11. С. 1835].
  14. ХорошавинЛ.Б., Беляков В.А., Свалов Е.А.Основные технологии переработки промышленных и твердых коммунальных отходов / Под ред. Носкова А.С. Екатеринбург: Изд-воУрал. ун-та, 2016.
  15. Nikolaeva L.A. Estimating the possibility of deferrization of return production condensate of a TPP with granulated carbonate sludge // Thermal Eng. 2022. № 1. P. 72. [Николаева Л.А.Оценка возможности обезжелезивания возвратного производственного конденсата ТЭС гранулированным карбонатным шламом // Теплоэнергетика. 2022. № 1.С. 85].
  16. SinghR.,ChauhanS.,SharmaK. Surface Tension, viscosity, and refractive index of sodium dodecyl sulfate in aqueous solution containing polyethylene glycol, polyvinyl pyrrolidone and their blends // J. Chem. Eng. Data. 2017. V. 62. № 7. P. 1955.
  17. PanF.,ZhangZ.,ZhangX.,DavarpanahA. Impact of anionic and cationic surfactants interfacial tension on the oil recovery enhancement // Powder Technol. 2020. V. 373. № 8. P. 93.
  18. Ma K., Cui L., Dong Y., Wang T., Da C., Hirasaki G.J., Biswal S.L.Adsorption of cationic and anionic surfactants on natural and synthetic carbonate materials // J. Colloid Interface Sci. 2013. V. 408. № 10. P. 164.
  19. Полевой Л.А., СанджиеваД.А., Баранчиков А.Е., Гайзуллин А.Д., Убушаева Б.В., Иванов В.К., Бузник В.М., Дедов А.Г.Новые гидрофобные нефтесорбенты на основе кремнийорганических аэрогелей // Теорет. основы хим. технологии. 2024. № 1. Т. 58. С. 103.
  20. Спиридонов Е.А.,Самонин В.В., Подвязников М.Л., Хрылова Е.Д., Хохлачев С.П.Получение, пористая структура и сорбционные свойства углеродминерального мезопористого материала из техногенных отходов // Теор.основы хим. технологии. 2024. № 2. Т. 58. С.183.
  21. Хоанг К.Б., Ондаганова З.К., Пестов С.М., Флид В.Р., Темкин О.Н.Особенности технологии получения активированных углей на основе антрацита // Хим. тверд. топл. 2021. № 5. С. 3.
  22. TagavifarM.,Jang S.H.,SharmaH.,Wang D.,Chang L.Y.,Mohanty K.,Pope G.A.Effect of pH on adsorption of anionic surfactants on limestone: Experimental study and surface complexation modeling // Colloids Surf. A Physicochem. Eng. Asp. 2018. V. 538. № 2. P. 549.
  23. Siyal A.A., Shamsuddin M.R., Low A., Rabat N.E.A review on recent developments in the adsorption of surfactants from wastewater // J. Environ. Manage. 2020. V. 254. 109797.
  24. КомиссаровЮ.А., Гордеев Л.С., Вент Д.П.Процессы и аппараты химической технологии, учебное пособие для вузов / Под ред. Комиссарова Ю.А. М.: Химия, 2011.
  25. DremichevaE.,LaptevA. Modeling the Process of Sorption for the Purification of Waste Water from Petroleum Products and Heavy Metals // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 2019. 53(3). Р. 355. [Дремичева Е.С., ЛаптевА.Г.Моделирование процесса сорбции при очистке сточных вод от нефтепродуктов и тяжелых металлов // Теорет. основы хим. технологии. 2019. Т. 53. № 3. С. 267].
  26. Лаптев А.Г., Конахин А.М., Минеев Н.Г.Теоретические основы и расчет аппаратов разделения гомогенных смесей. М.: Теплотехник, 2011.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».