CC BY
107УДК 628.3
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОТХОДОВ ОТ ПЕРЕРАБОТКИ БИОМАССЫ ОВСА В КАЧЕСТВЕ СОРБЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ПОЛЛЮТАНТОВ ИЗ ВОДНЫХ
СРЕД (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)
Свергузова С.В. 1, Шайхиев И.Г. 2, Гречина А.С.3, Шайхиева К.И. 4
1 Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова; 308012, Россия, Белгород; доктор технических наук, профессор, заведующая кафедрой промышленной экологии; e-mail: [email protected]
2 Казанский национальный исследовательский технологический университет; 420015, Россия, Казань; доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой инженерной экологии; e-mail: [email protected]
3 Казанский национальный исследовательский технологический университет; 420015, Россия, Казань; студентка
кафедры инженерной экологии; e-mail: [email protected]
4 Казанский национальный исследовательский технологический университет; 420015, Россия, Казань; магистрант
кафедры инженерной экологии; e-mail: [email protected]
Аннотация. Обобщены литературные данные по использованию отходов от переработки овса (солома, плодовые оболочки зерен) в качестве сорбционных материалов для удаления поллютантов (ионы тяжелых металлов, нефть и нефтепродукты, красители) из водных сред. Приведены сведения о химическом составе соломы и плодовых оболочек зерен овса. Показано, что более всего в отходах от переработки овса находится целлюлозы. Показано, что на основе лигноцеллюлозных материалов из соломы злаков могут быть получены высокоэффективные сорбенты естественных радионуклидов - U238, Ra226 и Th232. Определено, что сорбенты на основе соломы овса, полученные щелочными методами, обладают способностью к полному извлечению радионуклидов из водных растворов. Установлена возможность увеличения сорбционных характеристик путем обработки овсяной соломы различными химическими реагентами. Выявлено, что увеличить сорбционные характеристики по названным загрязнителям путем обработки сорбционного материала химическими реагентами кислотного характера и высокочастотной плазмой пониженного давления. Определены параметры кислотной обработки или воздействия плазмы, при которых достигаются наибольшие сорбционные показатели по ионам тяжелых металлов или нефтепродуктам.
Ключевые слова: отходы от переработки овса (солома, плодовые оболочки зерна), сорбционные материалы, ионы тяжелых металлов, нефтепродукты, сорбция.
ВВЕДЕНИЕ
Овёс (лат. Avena) - род однолетних травянистых растений из семейства Злаки, или Мятликовые (Poaceae) [1]. Зёрна овса используют для производства овсяной крупы «геркулес», толокна, муки и особого овсяного кофе. Из овсяной крупы готовят овсяную кашу («овсянку»). Овсяную муку применяют в хлебопекарной промышленности и кондитерском производстве (из неё пекут хлебцы, овсяное печенье, блины и т.п.). Расплющенные зёрна овса (овсяные хлопья) -основной компонент мюсли. Из крупы, хлопьев, муки готовят овсяный кисель. Овёс обыкновенный является ценным сырьём для фармацевтической промышленности, входит в состав большинства продуктов спортивного питания, находит широкое применение в народной медицине и гомеопатии. Фармацевтическая промышленность выпускает спиртовую настойку овса, являющуюся эффективным успокаивающим средством. Овёс также используют в качестве корма для сельскохозяйственных животных [1].
Среднегодовая урожайность овса в России в 1991-2000 гг. составляла 13,6 ц/га, в период с 2001 по 2010 гг. она возросла до 15,9 ц/га, в 2011-2014 гг. среднегодовой показатель увеличился до 16,6 ц/га [2]. В 2014 году урожайность овса в РФ составила, по данным Росстата, 17,1 ц с га убранной площади (в весе после доработки).
Овёс посевной - одна из важнейших зернофуражных культур. В его зерне содержатся: белок - в среднем 10,1 %, крахмал - 36,1 %, жир - 4,7 %, зола - 3,2 %[, сахар - 2,35 %, витамины Вь В2. Крупяная промышленность из овса вырабатывает: овсяную недроблёную крупу, целую плющеную крупу, хлопья «Геркулес» и «Экстра». Нормативный выход овсяной крупы составляет 45,5 %, а кормовых отходов, включая мелкий овёс, лузгу и мучку - 50,3 %.
При переработке крупяных и злаковых культур образуются два вида отходов, представляющих интерес для вторичной переработки - солома и шелуха. Из указанных отходов переработки биомассы овса, более всего образуется соломы.
Различными авторами исследован состав овсяной соломы, приведенный в таблице 1.
Таблица 1.
Состав соломы овса по данным различных источников
Компоненты Литературный источник
[3] [4, 5] [6] [7]
Целлюлоза 47,0 31,0 - 53,0 46,16 46,9
Пентозаны 24,0 27,0 - 39,0 27,58 22,4
Лигнин 18,0 16,0 - 19,0 17,0 18,2
Вещества, растворимые: - в спиртобензольной смеси, 2,3 Нет - Нет
- в воде 4,0 данных 4,17 данных
Минеральные вещества 3,0 6,0 - 8,0 5,09 -
Химический состав соломы овса приведен в таблице 2 [8].
Таблица 2.
Химический состав 1 кг биомассы соломы овса [8]
Показатели Значение
Сухое вещество, г 903
Сырой протеин, г 40
Переваримый протеин, г 14,3
Лизин, г 1,08
Метионин+цистин, г 1,2
Сырая клетчатка, г 361
Сахара, г 1,39
Биологические экстрактивные вещества (БЭВ), г 433
Сырой жир, г 14
Кальций, г 3,9
Калий, г 5,8
Фосфор, г 1,1
Магний, г 1,1
Натрий, г 1,3
Железо, г 250
Медь, мг 4,3
Цинк, мг 36
Марганец, мг 21
Кобальт, мг 0,17
Иод, мг 0,44
Каротин, мг 2
Витамин D (кальциферол), тыс. МЕ 5
Кормовые единицы в 1 кг биомассы овса - 0,33, обменная энергия - 5,9 МДж.
Определен состав золы, полученной из соломы овса при термическом воздействии: K2O -4,05 %, MgO - 4,6 %, SiO2 - 62,1 %, CaO - 11,72 %, Fe2Oз - 1,8 %, Al2Oз - 1,98 %, Na2O - 0,61 %, MnO - 0,16 %, ZnO - 0,019 %, CuO - 0,008 %, PbO - 0,011 %. Зольность соломы составила 3,7 % [9, 10].
Исходя из химического состава соломы овса, последнюю возможно использовать в различных отраслях промышленного производства, также в качестве сырья для получения различных химических продуктов и полуфабрикатов. Так, в частности, предлагается солому использовать в качестве удобрения [11], топлива, прессуя с получением гранул (пеллет) или брикетов [12]. Однако, названные направления малорациональны. Более перспективным, в связи с высоким содержанием полисахаридов в соломе, видится ее использование в качестве сырья в качестве питательной среды для культивирования микроорганизмов и микробиологического синтеза, получения кормовых дрожжей, растительно-белковых и растительно-углеводных кормов [13].
Также перспективным видится использование овсяной соломы в качестве источника для выделения недревесной целлюлозы [14-20], учитывая большое содержание последней в составе названного отхода. Также солому злаковых культур, в том числе и овсяную, возможно использовать в качестве источника лигнина. Причем установлено, что лигнины из соломы относятся к композиционно неоднородным биополимерам, структура которых отличается от древесных и состоят из мономерных единиц гваяцильного, сирингильного и и-кумарового типа [21, 22].
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
В настоящее время в мировом сообществе стремительно развивается новое инновационное направление в области охраны окружающей среды - использование отходов промышленного и сельскохозяйственного производства для удаления загрязняющих веществ из природных и сточных вод. Особый интерес представляют целлюлозосодержащие отходы от переработки злаковых культур [23-26].
Целью работы является анализ научных источников отечественных и зарубежных научных школ и обобществление информации об использовании отходов переработки биомассы овса (солома, плодовые оболочки зерен) в качестве сорбционных материалов для извлечений из водных сред загрязнителей различной природы (ионы тяжелых и радиоактивных металлов, красители, нефть и продукты ее переработки), а также увеличения сорбционных характеристик за счет химической и физико-химической модификации.
ОСНОВНОЙ РАЗДЕЛ
Большинство публикаций посвящено адсорбции целлюлозосодержащими отходами переработки злаковых культур ионов тяжелых металлов. Солома от переработки овса также исследована в качестве сорбционного материала ионов тяжелых металлов [27-30].
Обзор по сорбции ионов Cr(III) и Cr(VI) сельскохозяйственными отходами приведен в работе [31]. Солома овса также исследована на возможность ионов хрома из водных сред [32-34]. Определены некоторые сорбционные характеристики измельченной соломы овса: площадь поверхности - 0,6-1,2 м2/г, объем пор - 0,003-0,004 м3/г, пористость - 0,004-0,007 [32]. Определено, что сорбция осуществляется за счет функциональных групп (гидроксильных, карбоксильных и азотсодержащих), содержащихся в гемицеллюлозе и лигнине, входящих в состав соломы. Указывается, что целлюлоза в процессе сорбции ионов Cr3+ овсяной соломой участия не принимает [33]. Найдено, что сорбционная емкость соломы овса по ионам Cr3+ составляет 12,97 мг/г при рН = 4 [34].
Исследована сорбция ионов Cr6+ биомассой овса посевного (Avena sativa L.) сорта «Монида» при температурах 8, 26 и 54 оС в течение 1, 6, 24, 48 и 72 ч [35]. Определено, что наибольшие сорбционные характеристики наблюдаются по мере увеличения времени и температуры. Сорбированные ионы хрома десорбировались из биомассы овса путем обработки последнего 0,2 М раствором HCl. Найдено, что наряду с сорбцией, происходит восстановление ионов Cr6+ до Cr3+.
Исследована сорбция ионов Cu2+, Zn2+, Cd2+ и Pb2+ биомассой овса пустого (Avena fatua) [36]. Найдено, что изотермы сорбции названных ионов тяжелых металлов наиболее адекватно описывается моделью Ленгмюра, а кинетика сорбции соответствует модели псевдо-второго порядка.
На основе соломы овса посевного (Avena sativa L.) получены сорбционные материалы путем последовательной обработки: измельчение сырья и последующая экстракция холодной, горячей водой и спирто-бензольной смесью. Затем сырье обрабатывалось разными способами: 1 -проводился гетерогенный кислотный гидролиз 1,5 %-м раствором H2SO4; 2 - обработкой NaOH + K3[Fe(CN)6]. Проведена сорбция ионов Fe(III) и Cr(VI) с начальной концентрацией Сисх = 0,73 мг/мл, рН = 2,7 и Сисх = 0,1 мг/мл, рН = 2,3, соответственно. Определено, что кислотная обработка способствует более высокой степени извлечения ионов металлов (табл. 3) [37, 38].
Таблица 3.
Сорбция (%) катионов металлов соломой овса и сорбентами на его основе
Образец сорбционного материала Ион металла
Fe(III) Cr(VI)
Исходная солома овса 3,0 5,0
Солома, обработанная 1,5 % раствором H2SO4 30,1 44,0
Солома, обработанная №ОН + К3[Ге(С№)6 17,8 9,6
На основе лигноцеллюлозных материалов из соломы злаков могут быть получены высокоэффективные сорбенты естественных радионуклидов. В таблице 4 приведены показатели сорбции и десорбции урана и238, радия Яа226, тория ТЪ232 для образцов сорбентов радионуклидов (СР-О) на основе соломы овса [39].
Сорбенты радионуклидов могут, как показывают исследования, обладать разной сорбционной способностью в отношении различных загрязнителей; так образец СР -О1 поглощает всего 68,5 % урана и238, 95 % тория ТЪ232 и 100 % радия Яа226. Свойство селективности характерно для сорбционных материалов, полученных кислотными способами из соломы овса. К числу универсальных реагентов можно отнести материалы, полученные щелочными методами, которые сорбируют в данных условиях полностью все три радионуклида.
Таблица 4.
ЛЛО ЛЛ/*
Показатели сорбции и десорбции (%) урана и , радия Яа , тория ТЪ для образцов сорбентов
радионуклидов на основе соломы овса 39]
Образец сорбента Способ получения Радионуклид Степень сорбции Степень десорбции 1М HCl Степень фиксации радионуклида
СР-О1 Кислотный Th232 95,0 21,2 51,3
U238 68,5 14, 70,3
Ra226 100 210,0 99,6
СР-О2 Окислительно-
Кислотный Th232 83,0 16,9 75,6
СР-О3 СР-О8 Ферро- Цианидный Щелочной Th232 Th232 72,0 100 63,7 11,6 36.3 88.4
Ra226 100 0,3 99,5
Показано, что сорбенты на основе соломы овса, полученные щелочными методами, обладают способностью к полному извлечению радионуклидов из водных растворов. Образцы характеризуются чрезвычайно низкой степенью десорбции, свидетельствующей о возможности прочного удерживания токсичных загрязнителей водных сред - и238, Ra226 и ТЪ232 [39]. Подтверждением служат данные, полученные несколько позднее с использованием овсяной соломы, обработанной растворами NaOH с концентрацией 0,1 -2,0 М в течение 2 ч [40].
Также исследовалась возможность использования целлюлозы из соломы овса в качестве сорбентов Cs137 [17, 41] из водопроводной воды. Для повышения селективности целлюлозы по отношению к цезию, проводили модифицирование целлюлозы с получением смешанных ферроцианидов. Определялись две основные сорбционные характеристики - степень извлечения и коэффициенты распределения цезия из водопроводной воды полученными образцами в сравнении с угольными сорбентами. Так степень извлечения цезия для соломы овса составила 91,0 %, коэффициент распределения для соломы овса - 1 х 104 мг/дм3. Для сравнения эти же показатели для окисленного древесного угля составили: степень извлечения - 77,5 %, коэффициент распределения - 0,4 х 104 мг/дм3.
Плодовые оболочки зерен овса (шелуха, лузга) - второй по объему образования отход от переработки зерновой культуры. Образуется при шероховке зерна, как правило, на элеваторах. Состав шелухи зерен овса отличается от состава овсяной соломы. Содержание компонентов шелухи зерен овса, приведенные в различных литературных источниках, показано в таблице 5.
Таблица 5.
Состав шелухи овса по данным различных источников
Компоненты Литерату] зный источник
[3] [4] [14] [42]
Целлюлоза 48,8 28,9 48,8 ± 0,5 30-35
Пентозаны 3,2 17,2 - 30-35
Лигнин 28,2 33,6 23,2 ± 0,5 2-10
Вещества, растворимые: - в спиртобен-зольной смеси, - в воде 0,5 14,7 Нет данных 1,4 ± 0,2 14,8 ± 0,2 < 1 %
Минеральные вещества 4,3 7,7 4,4 ± 0,5 3,5-9
Определение химического состава (табл. 5) показало, что шелуха овса содержит значительное количество лигнина и веществ, растворимых в горячей воде, что делает плодовые оболочки зерен овса малоценным кормом [42].
Определены некоторые физико-химические и сорбционные характеристики нативных оболочек зерен овса: насыпная плотность - 0,178 г/см3, влажность - 6,96 %, зольность - 1,43 %, плавучесть - 83 %, сорбционная емкость по воде - 4,95 г/г, удельная поверхность - 3,6±0,3 м2/г, общая поверхность образца - 1,295 м2 [43].
Нативная шелуха зерен овса исследовалась в качестве сорбционного материала по отношению к ионам Си [44], № [45], Zn [46]. Определено, что максимальная сорбционная емкость по названным ионам металлов составляет 52,0, 82,7 и 79,9 мг/г, соответственно. Повышение сорбционной емкости шелухи зерен овса до значений 56,0, 91,1 и 86,0 мг/г достигнуто путем обработки слабоконцентрированными растворами серной кислоты.
Высокое содержание в шелухе целлюлозы свидетельствует о целесообразности использования такого сырья для переработки и получения технической целлюлозы. Последняя была получена в результате двухступенчатого процесса и исследована в качестве сорбционного материала для удаления радионуклидов. Для повышения селективности целлюлозы по отношению к С8137 проводилось модифицирование целлюлозы с получением смешанных ферроцианидов. Определено, что степень извлечения цезия для шелухи овса составило 83,9 %, коэффициент распределения для шелухи - 0,5 х 104 мг/дм3. Для сравнения эти же показатели для окисленного древесного угля: степень извлечения - 77,5 %, коэффициент распределения - 0,4 х 104 мг/дм3 [17]. Таким образом, показано, что полученная из соломы и шелухи овса техническая целлюлоза обладает высокими показателями сорбционной способности (до 63 мг J 2 /г целлюлозы), белизны (до 94 %). Это позволяет рекомендовать ее к использованию в качестве сырья для получения карбоксиметилцеллюлозы, а также эффективных сорбентов радионуклидов для очистки воды [17].
Плодовые оболочки зерен овса также исследовались в качестве сорбционных материалов для удаления пленок нефти с водной поверхности [47-55]. Определена максимальная сорбционная емкость шелухи зерен овса по нефти карбонового и девонского отложений в статических условиях, которая составила 5,38 и 4,52 г/г, соответственно. Для увеличения сорбционных характеристик, шелуха зерен овса подвергалась обработке слабоконцентрированными растворами кислот. Найдено, что обработка 3 %-ным раствором в течение 15 мин позволяет повысить максимальную нефтеемкость до 6,46 и 5,85 г/г, соответственно [49-52]. Повысить нефтеемкость возможно путем обработки оболочек зерен овса низкотемпературной емкостной плазмой пониженного давления. Найдено, что наибольшая нефтеемкость достигается при обработке плазмой при следующих условиях: плазмообразующий газ - смесь аргона с пропаном в соотношении 70:30, расход газа - 0,06 г/сек, рабочее давление в камере плазмотрона - 26,6 Па, сила тока на аноде - 0,5 А, напряжение на аноде - 7,5 кВ, время обработки - 1 мин [53-55]. По нефти девонского отложений, плазмообработка при названных условиях способствует увеличению максимальной нефтеемкости на 20,3 %.
Исследована сорбция фенола нативными оболочками зерен овса. Найдено, что максимальная сорбционная емкость по названному поллютанту составляет 0,88 мг/г (0,009 ммоль/г) [56-59]. Определено, что изотермы сорбции при температурах 25-45 оС наиболее адекватно описываются моделью Дубинина-Радушкевича с коэффициентами аппроксимации Я2 = 0,9940-0,9946 [56, 57]. Определены термодинамические характеристики процесса: Е = 7,071
кДж/моль, AG = -0,723 - -3,881 кДж/моль (Т = 25-45 оС), АН = 10,03 кДж/моль и AS = 29,39 Дж/моль • K. Проведена обработка шелухи овса слабоконцентрированными растворами серной кислоты. Найдено, что с увеличением концентрации H2SO4 в растворе, сорбционная емкость лузги возрастает и достигает 0,02 ммоль/г при обработке последней 5 %-ным раствором. Определено, что сорбция носит физический характер [58, 59].
Исследована сорбция красителя «Анионный ярко-зеленый Н2СП» с использованием плодовых оболочек зерен овса при 23 оС. Определено, что максимальная сорбционная емкость по названному красителю составляет ~ 30 мг/г. Обработка 2 %-ным раствором серной кислоты шелухи овса способствует повышению сорбционной емкости по красителю в 2,5 раза. Проведенными расчетами выявлено, что изотерма сорбции наиболее точно описывается моделью Дубинина-Радушкевича с коэффициентом корреляции R2 = 0,997 [60].
Термообработанные оболочки зерен овса. Проводились исследования по использованию в качестве сорбционных материалов поллютантов термически обработанных плодовых оболочек зерен овса (ТОПОЗО). Последние получались путем обработки при температуре 150-160 оС в течение 15 минут и представляли собой зерна черного цвета размерами 3-6 мм. Процентное содержание от массы необработанных оболочек плодов овса составило 35 %. ТОПОЗО исследовались для извлечения ионов Ni2+ с концентрацией 50 мг/дм3 из модельных растворов. Найдено, что при времени контактирования 30 мин, сорбционная емкость термообработанной шелухи в 2 раза выше такового показателя нативного материала и в 3 раза выше сорбционной емкости активированного угля марки МС [61].
ТОПОЗО также исследовались для извлечения нефти с водной поверхности. Проведенными экспериментами определено, что обуглероживание нативных оболочек зерен ячменя способствует уменьшению водопоглощения и повышению нефтеемкости. Термическая обработка приводит к образованию пор различных размеров, что способствует сорбции компонентов нефти различной молекулярной массы и, соответственно, размеров [62-63].
ВЫВОДЫ
Проведен обзор литературных сведений по использованию отходов от переработки биомассы овса - соломы и плодовых оболочек зерен ячменя в качестве сорбционных материалов для удаления загрязнителей различного происхождения из природных и сточных вод. Приведен состав овсяной соломы и шелухи зерен, определенный в различных литературных источниках. Показано, что овсяная солома эффективно сорбирует из водных сред, как ионы тяжелых металлов (Cr3+, Cr6+, Cu2+, Zn2+, Cd2+, Pb2+ и Fe3+), так и радионуклидов (U238, Ra226 и Th232 и Cs137). Повысить сорбционные характеристики возможно обработкой реагентами кислотного или щелочного характера. Приведены значения сорбционной емкости плодовых оболочек зерен овса по отношению к ионам Cu2+, Ni2+, Zn2+ и возможности повышения обработкой слабыми растворами кислот. Показана возможность увеличения сорбционной емкости лузги зерен овса по отношению к нефти путем обработки плазмой и растворами кислот малой концентрации. Также определено, что термически обработанные оболочки являются эффективными сорбционными материалами для удаления ионов тяжелых металлов и нефти из водных сред.
Материал подготовлен при поддержке центра высоких технологий БГТУ им. В.Г. Шухова.
ЛИТЕРАТУРА
1. Овес посевной // Свободная энциклопедия Википедия. [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/Овёс_посевной
2. АПКИнформ. [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://www.apk-inform.com/ru/exclusive/topic/1082778.
3. Вураско, А.В. Разработка сорбционного материала на основе технической целлюлозы однолетних растений / А.В. Вураско, Б.Н. Дрикер, И.Г. Первова, А.Р. Минакова, Э.В. Мертин // Леса России в XXI веке: IV Междунар. науч.-практич. интернет конференция. - Санкт-Петербург, 2010.- С. 150-153.
4. Левчук, А.А. Модификация свойств лигноцеллюлозных отходов растениеводства / А.А. Левчук, И.Д. Рашид // Научные труды КубГТУ. - 2015. - № 5. - С. 1-24.
5. Cooper, P.A. Agricultural waste materials for composites a canadian reality: Centre for Management Technology / P.A. Cooper, J.J. Balatinecz // «Global Panel Based» conference, Kuala Lumpur. - 1999. - P. 4.
6. Овчинникова, А.А. Аналитические, технологические региональные аспекты рационального оборота вторичных материальных ресурсов / А.А. Овчинникова,
A.В. Александрова, В.Г. Щербаков и др. // Вектор науки ТГУ. - 2011. - № 4(18). - С. 34-37.
7. Денисова, М.Н. Исследование образцов соломы злаковых растений и гидротропной целлюлозы, выделенной из них методом ИК-спектроскопии / М.Н. Денисова, Л.Н. Кадулина // Ползуновский вестник. - 2016. - №2. - С. 155-158.
8. Корма России. Солома овсяная (химический состав). [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://vidkormov.narod.ru/card/n2317.html.
9. Земнухова, Л.А. Свойства аморфного кремнезема, полученного из отходов переработки риса и овса / Л.А. Земнухова, А.Г. Егоров, Г.А. Федорищева и др. // Неорганические материалы. -2006. - т. 42. - № 1. - С. 27-32.
10. Земнухова, Л.А. Неорганические компоненты соломы и шелухи овса / Л.А. Земнухова,
B.В. Будаева, Г.А. Федорищева и др. // Химия растительного сырья. - 2009. - № 1. - С. 147-152.
11. Применение соломы зерновых культур на удобрение в Томской области, Рекомендации / ГНУ СибНИИТ СО РАСХН. Департамент социально-экономического развития села Томской области, Томск, 2004. - 10 с.
12. Сакович, Г.В. Результаты комплексной переработки биомассы / Г.В. Сакович,
C.Г. Ильясов, М.С. Василишин и др. // Ползуновский вестник. - 2008. - № 3. - С. 259-266.
13. Валеева, Р.Т. Солома - отход агропромышленного комплекса как перспективное сырье для получения кормовых и белковых препаратов / Р.Т. Валеева, О.В. Красильникова, М.Ю. Шурбина и др. // Вестник технологического университета. - 2016. - т. 19. - № 6. - С. 137140.
14. Вураско, А.В. Получение целлюлозы щелочно-окислительно-органосольвентным способом / А.В. Вураско, Б.Н. Дрикер, Э.В. Мертин и др. // Fundamental Research. - 2012. - № 11. -С. 586-592.
15. Дрикер, Б.Н. Получение и свойства окислительно-органосольвентной целлюлозы из недревесного растительного сырья / Б.Н. Дрикер, А.В. Вураско, А.Р. Галимова // Лесной вестник. -2008. - № 3. - С. 153-156.
16. Вураско, А.В. Повышение сорбционных свойств технической целлюлозы из недревесного растительного сырья / А.В. Вураско, Е.И. Фролова, О.В. Стоянов // Вестник Казанского технологического университета. - 2014. - т. 17. - № 1. - С. 41-43.
17. Вураско, А.В. Исследование свойств полимерных материалов из соломы и шелухи овса / А.В. Вураско, Б.Н. Дрикер, Э.В. Мертин и др. // Вестник Казанского технологического университета. - 2012. - т. 15. - № 20. - С. 155-158.
18. Вураско, А.В. Влияние степени помола на сорбционные свойства целлюлозы из растительного недревесного сырья / А.В. Вураско, Е.И. Фролова // Леса России и хозяйство в них. - 2013. - № 1(44). - С. 123-126.
19. Минакова, А.Р. Получение целлюлозы окислительно-органосольвентным способом при переработке недревесного растительного сырья: дис. ... канд. техн. наук / А.Р. Минакова. -Архангельск, 2008. - 151 с.
20. Вураско, А.В. Кинетика окислительно-органосольвентной делигнификации недревесного растительного сырья / А.В. Вураско, А.Р. Минакова, Б.Н. Дрикер // Химия растительного сырья. -2010. - № 1. - С. 35-40.
21. Кочева, Л.С. Исследование структуры и антиоксидантных свойств лигнинов пшеницы и овса / Л.С. Кочева, М.Ф. Борисенков, А.П. Карманов и др. // Журнал прикладной химии. - 2005. -т. 78. - № 8. - С. 1367-1374.
22. Кочева, Л.С. Структурная организация и свойства лигнина и целлюлозы травянистых растений семейства злаковые / Л.С. Кочева. - автореферат дисс. ... докт. хим. наук. - Архангельск, 2008. - 42 с.
23. Свергузова, С.В. Удаление ионов кобальта высоких концентраций из модельных растворов с использованием экстрактов из отходов переработки Pisum sativum / С.В. Свергузова, И Г. Шайхиев, С.В. Степанова // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. - 2016. - № 7 - С. 159-167.
24. Свергузова, С.В. Исследование кинетики процессов адсорбции фенола отходами валяльно-войлочного производства / С.В. Свергузова, Р.З. Галимова, И.Г. Шайхиев и др. // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. - 2016 - № 10. - С. 179-185.
25. Свергузова, С.В. Технология получения железосодержащего коагулянта из отходов сталеплавильного производства для очистки ливневых вод / С.В. Свергузова, Ж.А. Сапронова, А.В. Святченко // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. - 2016. - № 12. - С. 160-164.
26. Свергузова, С.В. Очистка водных сред от ионов Mn(VII) термически модифицированным отходом производства сахарозы / С.В. Свергузова, Н.С. Лупандина, Ж.А. Сапронова // Вестник Казанского технологического университета. - 2015. - № 17. - Т. 18 - С. 266-270.
27. Khan, N.A. Elimination of heavy metals from wastewater using agricultural wastes as adsorbents / N.A. Khan, S. Ibrahim, P. Subramaniam // Malaysian Journal of Science. - 2004. - vol. 23. -P. 43-51.
28. Wahi, R. Oil removal from aqueous state by natural fibrous sorbent: An overview / R. Wahi, L.A. Chuah, T.S.Y. Choong et al. // Separation and Purification Technology. - 2013. - vol. 113.- P. 5163.
29. Ahmaruzzaman, M. Industrial wastes as low-cost potential adsorbents for the treatment of wastewater laden with heavy metals / M. Ahmaruzzaman // Advance Colloid and Interface Science. -2011. - vol. 166. - № 1-2. - Р. 36-59.
30. Salman, M. Biosorption of heavy metals from aqueous solutions using indigenous and modified lignocellulosic materials / M. Salman, M. Athar, U. Farooq // Reviews in Environmental Science and Bio/Technology. - 2015. - vol. 14. - № 2. - Р. 211-228.
31. Miretzky, P. Cr (VI) and Cr(III) removal from aqueous solution by raw and modified lignocellulosic materials: A review / P. Miretzky, A.F. Cirelli // Journal of Hazardous Materials. - 2010. -vol. 180. - № 1-3. - Р. 1-19.
32. Garcia-Reyes, R.B. Adsorption kinetics of chromium(III) ions on agro-waste materials / R.B. Garcia-Reyes, J.R. Rangel-Mendez // Bioresource Technology. - 2010. - vol. 101. - № 21. -Р. 8099-8108.
33. Garcia-Reyes, R.B. Contribution of agro-waste material main components (hemicelluloses, cellulose, and lignin) to the removal of chromium (III) from aqueous solution / R.B. Garcia-Reyes, J.R., Rangel-Mendez // Journal of Chemical Technology and Biotechnology. - 2009. - vol. 84. - № 10. -Р. 1533-1538.
34. Garcia-Reyes, R.B. Chromium (III) uptake by agro-waste biosorbents: Chemical characterization, sorption-desorption studies, and mechanism / R.B. Garcia-Reyes, J.R. Rangel-Mendez, M.C. Alfaro-De la Torre // Journal of Hazardous Materials. - 2009. - vol. 170. - № 2-3. - Р. 846-854.
35. Gardea-Torresdey, J.L. Characterization of Cr(VI) binding and reduction to Cr(III) by the agricultural byproducts of Avena monida (Oat) biomass / J.L. Gardea-Torresdey, K.J. Tiemann, V. Armendariz et al. // Journal of Hazardous Materials. - 2000. - vol. 80. - № 1-3. - Р. 175-188.
36. Areco, M.M. Adsorption of Cu(II), Zn(II), Cd(II) and Pb(II) by dead Avena fatua biomass and the effect of these metals on their growth / M.M. Areco, L. Saleh-Medina, M.A. Trinelli et al. // Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. - 2013. - vol. 110. - P. 305-312.
36. Броварова, О.В. Исследование физико-химических свойств сорбентов на основе растительного сырья / О.В. Броварова, Л.С. Кочева, А.П. Карманов и др. // Известия высших учебных заведений. - Лесной журнал. - 2004. - № 4. - С. 113-122.
37. Броварова, О.В. Изучение сорбции Fe(III) и Cr(VI) из водных растворов биосорбентами растительного происхождения / О.В. Броварова, Л.С. Кочева, А.П. Карманов // Химия и технология растительных веществ: труды Коми научного центра УрО Российской АН. Сыктывкар. - 2005. - № 176. - С. 4-13.
38. Броварова, О.В. Получение и исследование свойств сорбционных материалов на основе растительных биополимеров: автореферат дисс. ... канд. хим. наук / О.В. Броварова. -Архангельск, 2006. - 20 с.
39.Рачкова, Н.Г. Поглощение урана, радия и тория анальцимсодержащей породой и сорбентами растительного происхождения / Н.Г. Рачкова // Вестник ИБ. - 2009. - № 9. - С. 8-11.
40.Воронина, А.В. Применение сорбентов на основе отходов зернового производства для очистки радиоактивно-загрязненных вод / А.В. Воронина, А.Ф. Никифоров, Е.А. Гордова и др. //
Чистая вода России: XI Международный науч.-практич. симпозиум и выставка. - Екатеринбург. -
2011. - С. 208-210.
41.Welch, R.W. The composition of oat husk and its variation due to genetic and other factors / R.W. Welch, M.V. Hayward, D.I.H. Jones // Journal of the Science of Food and Agriculture. - 1983. - № 34. -Р. 417-426.
42. Степанова, С.В. Интеграция научно-исследовательских разработок в области очистки вод нефтехимических предприятий альтернативными реагентами / С.В. Степанова // Хартия Земли - практический инструмент решения фундаментальных проблем устойчивого развития: Международная науч.-практич. конференция. - Казань: Казанское книжное издательство, 2016. -С. 364-371.
43. Степанова, С.В. Очистка модельных вод, содержащих ионы меди, отходами переработки зерновых культур / С.В. Степанова, Т.И. Шайхиев, С.В. Фридланд // Вестник Казанского технологического университета. - 2013. - т. 16. - № 15. - С. 318-321.
44. Степанова, С.В. Отходы переработки зерновых культур в качестве сорбционных материалов ионов никеля / С.В. Степанова, И.Г. Шайхиев // Вестник Казанского технологического университета. - 2014. - т. 17. - № 1. - С. 181-183.
45. Степанова, С.В. Удаление ионов цинка из модельных растворов плодовыми оболочками зерновых культур / С.В. Степанова, И.Г. Шайхиев // Вестник Казанского технологического университета. - 2014. -т. 17. - № 3. - С. 166-168.
46. Степанова, С.В. Исследование целлюлозосодержащих отходов от переработки сельскохозяйственного сырья для очистки нефтезагрязненных вод / С.В. Степанова, О.А. Кондаленко, В.В. Доможиров и др. // Экологические проблемы урбанизированных территорий: Всероссийская конференция - Пермь, 2011. - С. 389-392.
47. Кондаленко, О.А. О возможности использования сельскохозяйственных отходов в качестве сорбционных материалов для очистки нефтезагрязненных вод / О.А. Кондаленко, С.М. Трушков, В.В. Доможиров и др. // Чистая вода. Казань: II Международный конгресс. -Казань, 2011. - С. 128-130.
48. Степанова, С.В. Исследование сернокислотной обработки отходов переработки овса на нефте- и водопоглощение / С.В. Степанова, В.В. Доможиров, И.Г. Шайхиев // Вестник Казанского технологического университета. - 2014. - т. 17. - № 8. - С. 228-231.
49. Степанова, С.В. Исследование возможности увеличения гидрофобных свойств шелухи овса растворами химических реагентов / С.В. Степанова, В.В. Доможиров, И.Г. Шайхиев // Актуальные вопросы безопасности в техносфере: VII Всероссийская науч.-практич. конференция, посвященной 50-летию ВСГУТУ. - Улан-Уде, 2013. - С. 33-38.
50. Доможиров, В.В. Исследование возможности увеличения нефтеемкости лузги овса растворами химических реагентов / В.В. Доможиров, С.В. Степанова, И.Г. Шайхиев // Журнал экологии и промышленной безопасности. - 2012. - № 3-4. - С. 64-65.
51. Доможиров, В.В. Исследование возможности увеличения гидрофобных свойств шелухи овса растворами химических реагентов / В.В. Доможиров, С.В. Степанова, И.Г. Шайхиев // Экологические проблемы горнопромышленных регионов: Международная конференция. - Казань,
2012. - С. 55-58.
52. Степанова, С.В. Об изменениях сорбционных свойств плодовых оболочек овса при их плазменной обработке / С.В. Степанова, В.В. Доможиров, И.Г. Шайхиев // Технологии техносферной безопасности. - 2012. - № 3(43). - С. 1-7.
53. Доможиров, В.В. Исследование влияния плазменной обработки на нефтеемкость лузги овса / В.В. Доможиров, С.В. Степанова, И.Г. Шайхиев // Промышленная экология и безопасность: Межрегиональная науч.-практич. конференция. - Казань, 2011. - С. 81-83.
54. Степанова, С.В. Исследование удаления нефтяных пленок с водной поверхности плазмообработанными отходами злаковых культур. 1. Лузгой овса / С.В. Степанова, В.В. Доможиров, И.Г. Шайхиев и др. // Вестник Казанского технологического университета. -2011. - № 12 - С. 110-117.
55. Галимова, Р.З. Очистка фенолсодержащих сточных вод модифицированными адсорбционными материалами на основе отходов сельскохозяйственного и промышленного производства: дисс. ...канд. техн. наук/ Р.З. Галимова. - Казань: КНИТУ, 2018. - 128 с.
56.Denisova, T.R. Study of kinetic-thermodynamic aspects of phenol adsorption on natural sorption materials / T.R. Denisova, G.V. Mavrin, R.Z. Galimova et al. // Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences. - 2016. - vol. 7. - №. Р. - 1765-1771.
57.Галимова, Р.З. Особенности очистки поверхностных и сточных вод от фенола с использованием отходов сельскохозяйственного производства / Р.З. Галимова, И.Г. Шайхиев, Г.А. Алмазова // Актуальные вопросы экологии Волжского бассейна: конференция. - Тольятти, 2017. - С. 87-90.
58.Галимова, Р.З. Получение и исследование сорбционных свойств модифицированных целлюлозосодержащих сорбционных материалов по отношению к фенолу / Р.З. Галимова, И.Г. Шайхиев // Вода: химия и экология. - 2017. - т. 2. - С. 60-66.
59.Вафина, А.Р. Исследование процессов адсорбции красителя «Анионный ярко-зеленый» на плодовых оболочках овса, модифицированных серной кислотой / А.Р. Вафина // Перспективы развития науки и образования в современных экологических условиях: Международная науч.-практич. конференция. - Соленое Займище: ФГБНУ «ПНИИАЗ», 2017. - С. 156-163.
60.Назаренко, А.А. Сорбционная очистка никельсодержащих вод термообработанными оболочками зерен овса / А.А. Назаренко, С.В. Степанова // Журнал экологии и промышленной безопасности. - 2016. - № 2. - С. 30-31.
61.Шайдуллина, А.А. Использование термообработанных зерен овса для очистки вод от нефтяных загрязнений / А.А. Шайдуллина, С.В. Степанова, И.Г. Шайхиев // Вестник технологического университета.- 2016. - т. 19. - № 21. - С. 199-202.
62.Шайдуллина, А.А. Очистка нефтесодержащих вод термообработанными отходами злаковых культур / А.А. Шайдуллина, С.В. Степанова // Журнал экологии и промышленной безопасности. - 2016. - № 2. - С. 10-12.
63.Шайдуллина, А.А. Очистка нефтезагрязненных вод отходами злаковых культур / А.А. Шайдуллина, С.В. Степанова // Северная Пальмира: Седьмой молодежный экологический Конгресс - СПб: НИЦЭБ РАН, 2016. - С. 117-119.
USE OF WASTE FROM PROCESSING BIOMASS OF OAT AS SORPTION MATERIALS FOR REMOVING POLLUTANTS FROM WATER MEDIA (LITERATURE
REVIEW)
S.V. Sverguzova1, I.G. Shaikhiev2, A.S. Grechina3, K.I. Shaikhieva4,
1 Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov; Russia, Belgorod; 2'3'4 Kazan National Research Technological University; Russian Federation, Republic of Tatarstan, Kazan;
Annotation. The literature findings about using of oat treatment wastes (straw, seed fruit shells) as a sorption material for removing pollutants (heavy metals ions, oil and oil products, colorants) from water environmental are reported. The article contains information, based on findings from different literature sources, about chemical composition of straw and oat seeds fruit shells. It was showed that wastes of oat treatment mostly contain cellulose. Was showed that on a base of linocellulose materials of oats straw can be obtained highly effective sorbents for natural radionuclide's - U238, Ra226 and Th232 . it is defined that oat straw based sorbents, obtained by alkaline methods, have the ability to fully extraction of radionuclide's from water environmental. Was showed the possibility of sorption characteristics increase by straw treatment with different chemical reagents. It has been shown that increasing of sorption characteristics towards mentioned pollutants can achieve by processing of material by acidic chemical reagents, high-frequented low pressured plasma. Was defined the parameters of acidic treatment or plasma effect in which the greatest sorption index towards heavy metals ions or oil products is achieve.
Key words: wastes of oats processing (straw, fruit shells of grain, flour), sorption materials, heavy metal ions, oil products, sorption.
