Адсорбционное извлечение этиленгликоля из модельных растворов на активных углях

В работе исследована адсорбция этиленгликоля из модельных водных растворов на активных углях (АУ), полученных из различных пород древесины (березы, сосны, осины) при температурах активации 800 и 900 °C. Актуальность работы обусловлена необходимостью разработки эффективных методов очистки сточных вод, в частности, от токсичного этиленгликоля. Целью исследования была оценка влияния природы исходного сырья и температуры активации на сорбционную емкость углей по отношению к этиленгликолю. Концентрацию этиленгликоля определяли косвенным методом через измерение химического потребления кислорода (ХПК). Методом ИК-Фурье спектроскопии проведен анализ функционального состава поверхности углей. Установлено, что для всех исследуемых АУ характерно наличие гидроксильных, метиленовых/метильных и ароматических групп. Наибольшей эффективностью в изученном диапазоне концентраций обладал березовый активный уголь, активированный при 800 °C, который обеспечил снижение концентрации этиленгликоля ниже установленного гигиенического норматива (1 мг/л). Показано, что образцы, активированные при 800 °C, превосходят по сорбционной способности аналоги, активированные при 900 °C, для всех пород древесины. Анализ ИК-спектров выявил, что березовый уголь имеет наибольшее относительное содержание гидрофильных ОН-групп, что, вероятно, способствует лучшему смачиванию и взаимодействию с полярными молекулами этиленгликоля. Результаты работы демонстрируют перспективность использования березового активного угля, активированного при 800 °C, для адсорбционного извлечения этиленгликоля из водных сред.

Ключевые слова: активные угли, адсорбция, этиленгликоль, очистка сточных вод, модельные растворы, ИК-спектроскопия, функциональные группы, древесина, береза, сосна, осина.

ADSORPTION EXTRACTION OF ETHYLENE GLYCOL FROM MODEL SOLUTIONS ON ACTIVATED CARBONS

This study investigated the adsorption of ethylene glycol from model aqueous solutions on activated carbons (AC) obtained from various wood species (birch, pine, and aspen) at activation temperatures of 800 and 900 °C. The relevance of this study stems from the need to develop effective methods for wastewater treatment, particularly for removing toxic ethylene glycol. The aim of the study was to evaluate the influence of the nature of the feedstock and activation temperature on the sorption capacity of the carbons for ethylene glycol. The ethylene glycol concentration was determined indirectly by measuring the chemical oxygen demand (COD). Fourier transform IR spectroscopy was used to analyze the functional composition of the carbon surfaces. It was found that all the studied ACs are characterized by the presence of hydroxyl, methylene/methyl, and aromatic groups. Birch activated carbon activated at 800°C demonstrated the highest efficiency in the studied concentration range, reducing ethylene glycol concentrations below the established hygienic standard (1 mg/L). Samples activated at 800°C were shown to have superior sorption capacity to their counterparts activated at 900°C for all wood species. IR spectral analysis revealed that birch carbon has the highest relative content of hydrophilic OH groups, which likely facilitates improved wetting and interaction with polar ethylene glycol molecules. The results demonstrate the potential of using birch activated carbon activated at 800°C for the adsorption extraction of ethylene glycol from aqueous media.

Key words: activated carbons, adsorption, ethylene glycol, wastewater treatment, model solutions, IR spectroscopy, functional groups, wood, birch, pine, aspen.