Личеств [1]. Способом, который позволяет решить вопросы обезвреживания сточных вод, содержащих ионы тяжелых металлов с достижением требуемых

---

Вестник технологического университета. 2017. Т.20, №7
142 
УДК 628.543.34 
К. А. Жашуева, Н. О. Сиволобова Н. В. Грачева,
А. В. Сикарская
ОЧИСТКА ВОДЫ ОТ ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ АДСОРБЕНТАМИ
НА ОСНОВЕ РАСТИТЕЛЬНЫХ ОТХОДОВ 
Ключевые слова: адсорбенты, лузга подсолнечника, металлосодержащие сточные воды. 
Использование отходов подсолнечной лузги позволяет комплексно решить проблему утилизации сельскохозяй-
ственных отходов и получения адсорбентов для очистки сточных вод промышленного производства от ионов 
тяжелых металлов, в частности меди. Проведены исследования по оценке адсорбционной способности ма-
териалов, определены кинетические зависимости процесса.
Keywords: adsorbents, sunflower husks, metal–containing wastewater. 
The use of sunflower husk waste allows to solve the problem of utilization of agricultural waste and obtaining adsorbents for 
wastewater treatment of industrial production from ions of heavy metals, in particular copper. Studies on the evaluation of the 
adsorption capacity of materials have been carried out, the kinetic dependencies of the process. 
Введение
Технологические процессы многих отраслей про-
мышленности предполагают образование стоков, со-
держащих ионы тяжелых металлов. Образующиеся 
водные растворы содержат ионы 
Fe
2+
, 
Cr
6+
, 
Cu
2+
, 
Ni
2+
, 
Zn
2+
. Наличие этих загрязнителей в водных 
объектах представляет опасность, как для человека, 
так и для окружающей среды в целом. Особенно-
стью организации системы очистки таких стоков 
является необходимость снижения концентрации 
загрязнителя до очень низких, порой следовых ко-
личеств [1]. Способом, который позволяет решить 
вопросы обезвреживания сточных вод, содержащих 
ионы тяжелых металлов с достижением требуемых 
показателей, в объемах промышленного предприя-
тия, при минимизации затрат является сорбция. 
Ассортимент сорбентов и ионообменных мате-
риалов, существующих в настоящее время очень 
широк и разнообразен, однако, как показывает ана-
лиз научно – технической информации, создание 
доступных, недорогих, обладающих хорошими 
сорбционными характеристиками, пригодных к ути-
лизации или регенерации адсорбентов является ак-
туальным направлением многих исследований [2 – 
4]. Особое внимание уделяется получению сорбци-
онных материалов на основе отходов растительного 
происхождения. 
Растительные отходы такие, как лузга подсол-
нечника, овса, гречихи, риса в своем химическом 
составе содержат целлюлозу (до 30%) и лигнин (до 
25%), то есть вещества, которые способны осу-
ществлять процессы физической сорбции и хемо-
сорбции. 
Лузга подсолнечника представляет собой до-
ступный многотоннажный отход с невысокой стои-
мостью, поэтому является перспективным сырьем 
для получения различных продуктов – меланина [5], 
сорбционных материалов [3].
Экстракционное выделение меланина из лузги 
подсолнечника по способу [6] проводится ее обра-
ботка 0,1–0,5М раствором щелочи (гидроксида 
натрия) в вибрационной установке. Использование в 
качестве экстрагента раствора гидроксида натрия 
повышает растворимость меланоидного компонента, 
при этом так же происходит расщепление нераство-
римого комплекса биополимеров: целлюлоза–
лигнин–гемицеллюлозы с выделением водораство-
римых полисахаридов. 
Оставшиеся после извлечения меланина отходы 
лузги могут быть использованы в качестве сорбен-
тов для удаления ионов металлов, так как проведен-
ная экстракционная обработка удаляет водораство-
римые и щелочерастворимые вещества. Удаление 
этих веществ позволяет функциональным группам 
лигнина стать более доступными для ионов, следо-
вательно, интенсифицировать процесс хемосорбции. 
Наличие щелочной среды так же способствует уве-
личению сорбционной способности материала по 
ионам металлов, их удаление происходит за счет 
образования гидроксидов, которые остаются в порах 
адсорбента (целлюлозы) и не требуют специального 
выделения. 
Для оценки возможности и эффективности при-
менения отходов лузги подсолнечника в качестве 
сорбента для удаления ионов тяжелых металлов бы-
ли проведены экспериментальные исследования. 
Эффективность процесса оценивалась путем фото-
колориметрического метода анализа. 
Экспериментальная часть 
В качестве сорбентов использовались три вида 
сорбционных материалов на основе лузги подсол-
нечника:
– отходы лузги после извлечения меланина при 
обработке раствором гидроксида натрия концентра-
цией 0,25М;
– сорбент, полученный специальной обработкой 
лузги [7];
– лузга без специальной обработки, прошедшая 
только этап измельчения. 
В качестве модельных сред использовались рас-
творы с концентрацией ионов 
Cu
2+
0,5 мг/мл
Fe
2+
0,5 мг/мл.
Для проведения процесса очистки исполь-
зовались соотношение сорбента к раствору – 1 г на 
50 мл. Процесс сорбции проводился в статическом 
режиме.

---

Вестник технологического университета. 2017. Т.20, №7
143 
Кривые кинетики адсорбции приведены на ри-
сунках 1 и 2. 
0
5
10
15
20
25
0
20
40
60
80
100
120
А, мг/г
t, с
a1
a2
a3
а1 – отходы лузги после извлечения меланина,
а2 – сорбент, полученный специальной обработкой лузги, 
а3 – лузга без специальной обработки 
Рис. 1 – Кинетические зависимости адсорбции 
ионов меди 
0
5
10
15
20
25
0
20 40 60 80 100 120
А, 
мг/г
t, с
a1
a2
a3
а1 – отходы лузги после извлечения меланина,
а2 – сорбент, полученный специальной обработкой лузги, 
а3 – лузга без специальной обработки 
Рис. 2 – Кинетические зависимости адсорбции 
ионов железа 
Как видно из экспериментальных данных луч-
ший результат, достигнут при использовании лузги–
отхода производства меланина, при обработке до-
стигается практически полное извлечение ионов 
Cu
2+
в течение двух часов и ионов 
Fe
2+
в течение 
полутора часов.
Сорбент, полученный специальной обработкой 
лузги по способу [7], показал меньшие результаты 
очистки вероятно в силу того, что при кислотной 
обработке происходит частичный гидролиз лигнина, 
что ведет к снижению сорбционной активности ма-
териала по отношению к ионам металлов. 
Обработка раствора сорбентом из измельченной 
лузги показывает низкую сорбционную способность к 
данному виду загрязнений из–за наличия большого 
количества балластных веществ в материале, затруд-
ненному доступу ионов к хемосорбенту (лигнину). 
Результаты экспериментов статистически обра-
ботаны и приведены в работе при доверительной 
вероятности 
Р
=0,95, 
n
=5 (
n
– количество экспери-
ментов). 
Выводы 
Полученные результаты позволяют сделать вы-
воды о перспективности работы над получением 
сорбентов на основе лузги подсолнечника, а так же 
использования отходов лузги. При наличии произ-
водства меланина может быть предложена ком-
плексная переработка лузги подсолнечника с полу-
чением адсорбентов. Возможно так же самостоя-
тельное получение сорбентов с использованием 
технологических приемов извлечения меланина – 
щелочную экстракцию с вибрационным воздействи-
ем, а так же ряд корректировок по подбору 
рН
сре-
ды, температурным режимам. 
Применение предложенного вида адсорбента – 
отхода лузги подсолнечника может также решать 
проблему утилизации отработанных сорбционных 
материалов. В силу того, что основой сорбента оста-
ется растительная основа материала, 
рН
материала 
после процесса очистки – нейтральный (в диапазоне 
от 6 до 7), и его можно вносить в почвы в качестве 
источника микроэлементов - меди, железа, цинка. 
Литература 
1.
Ю.К. Рубанов, Ю.Е. Токач, М.Н. Огнев, Переработка 
шламов и сточных вод гальванических производств с 
извлечением ионов тяжелых металлов. 
Современные 
наукоемкие технологии
, 
3
, 82–83 (2009). 
2.
Пат. РФ 2471551 (2013). 
3.
Пат. РФ 2597400 (2016). 
4.
Пат. РФ 2259874 (2005). 
5.
Н.В. Грачева, В.Ф
. 
Желтобрюхов, Способ получения 
меланина из лузги подсолнечника и исследование его 
антиоксидантной активности. 
Вестник технологическо-
го университета, 
19
, 
15, 154–157 (2016).
6.
Пат. РФ 2578037 (2016). 
7.
Н.В. Громыко, Э.Т. Ямансарова, М.И.
Абдуллин, 
Применение отходов переработки подсолнечника и 
гречихи для очистки сточных вод от загрязнений 
нефтепродуктами.
Экология 
и 
безопасность 
в 
техносфере: современные проблемы и пути решения, 
1
, 
3, 41–42 (2016).
____________________________________________________ 
©
К. А. Жашуева 
–
магистр кафедры «Промышленная экология и безопасность жизнедеятельности» ВолГТУ, 
[e-mail];
Н. О. Сиволобова
–
канд. биол. наук, доцент кафедры «Промышленная экология и безопасность 
жизнедеятельности» ВолГТУ, [e-mail];
Н. В. Грачева
–
канд. техн. наук, зав. лабораторией кафедрой «Промыш-
ленная экология и безопасность жизнедеятельности» ВолГТУ, [e-mail]; 
А. В. Сикорская 
–
магистр кафедры 
«Промышленная экология и безопасность жизнедеятельности» ВолГТУ, [e-mail].
© C. A. Zhashueva
–
master of «Industrial ecology and life safety», VSTU, [e-mail]; 
N. O. Sivolobova
–
Candidate of Biological Sciences, Associate Professor at the Department of «Industrial ecology and life safety», VSTU, svlb-
[e-mail];
N. V. Gracheva
– Candidate of Technical Sciences, Head of the Laboratory of «Industrial ecology and life safety», 
VSTU, [e-mail];
A. V. Sikorskaya 
–
master of «Industrial ecology and life safety», VSTU,
[e-mail]. 

---

Вестник технологического университета. 2017. Т.20, №7
143