Методики получения сорбентов на основе природной глины и хитозана в различных соотношениях для очистки сточных вод от фармацевтики

Содержание

Введение

Глава 1. Глинистые минералы: структура и классификация, структури и химическое строение. руппа монтмориллонита (монтмориллонит, бейделлит, сапонит, гекторит, соконит, нонтронит и т.д.).); - Группа гидрослюд (гидромусковит, гидробиотит); - Группа каолинита (каолинит, дицит, наклит, галоизит); - Группа палыгорскита

1.1. Физико-химические основы адсорбции фармацевтики на сорбентах из природной глины и хитозана

1.2. Характеристика сырьевой базы России: месторождения бентонитовых глин и потенциал производства хитозана

1.3. глутаральдегид как сшивающий агент и какие еще сшивающие материалы используют в синтезе сорбентов на основе глины и хитозана для очистки сточных вод

Глава 2. Анализ технологических параметров и экспериментальное обоснование состава сорбента

2.1. Оценка сорбционной способности природной глины и хитозана в отношении модельных фармацевтических загрязнителей актуальных для республики бурятия после ковид-19

2.2. Оптимизация соотношения компонентов композита и исследование структуры полученных образцов в соотношении глины к хитозану: 1) 2,5 г тулдонской глины и 0,5 г хитозана; 2) 2 к 1; 3) 1,5 к 1,5; 4) 1 к 2; 5) 0,5 к 2,5

2.3. Анализ методов контроля качества адсорбентов согласно действующим ГОСТ и техническим регламентам

Глава 3. Технологическое проектирование процесса производства и применения сорбентов

3.1. Описание аппаратурно-технологической схемы производства модифицированного сорбента. методика приготовления композита: приготовила раствор уксусной кислоты 2%. хитозан помещаем в 50 мл уксусной кислоты. оставляем на несколько ночей. глину тулдонскую помещаем в 50 мл воды дистиллированной и осталвяем на ночь. далее приливаем растворы в разных соотношениях хитозана к глине. чтобы в общей массе получилось 3 грамма композита. выдерживаем при интенсивном перемешивании сутки и приливаем глутаральдегид и гидроксид натрия до pH 6-7. глутаральдегид приливаем по соотношению 1:100 к хитозану . оставляем на ночь. центрифугируем и промываем водой дистиллированной . оставляем сушиться на воздухе

3.2. Расчет материального баланса и основных показателей эффективности технологического процесса

Заключение

Список использованной литературы

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

Тема: Методики получения сорбентов на основе природной глины и хитозана в различных соотношениях для очистки сточных вод от фармацевтики

Направление: 18.02.03 Химическая технология неорганических веществ

ВВЕДЕНИЕ

Проблема загрязнения водных объектов фармацевтическими препаратами в настоящее время приобретает особую актуальность для Российской Федерации, что связано с интенсивным развитием фармацевтической промышленности, увеличением объемов потребления лекарственных средств населением и недостаточной эффективностью традиционных методов очистки сточных вод. Особую остроту данная проблема приобрела в период пандемии COVID-19, когда резко возросло использование антибиотиков, противовирусных препаратов и иммуномодуляторов, остаточные количества которых поступают в окружающую среду через системы канализации и создают серьезную экологическую угрозу. Фармацевтические загрязнители обладают высокой биологической активностью даже в следовых концентрациях, способны накапливаться в водных экосистемах, вызывать развитие антибиотикорезистентности микроорганизмов и оказывать токсическое воздействие на гидробионты. Традиционные системы водоподготовки и очистки сточных вод не рассчитаны на эффективное удаление подобных микрозагрязнителей, что обуславливает необходимость разработки новых высокоэффективных адсорбционных материалов.

Разработка композитных сорбентов на основе природных материалов представляет собой перспективное направление в технологии неорганических веществ, поскольку позволяет использовать доступное отечественное сырье, минимизировать экологическую нагрузку и обеспечить экономическую целесообразность производства. Природные глины, в особенности бентониты группы монтмориллонита, обладают развитой удельной поверхностью, ионообменными свойствами и способностью к интеркаляции органических молекул, что делает их перспективными адсорбентами для удаления различных загрязнителей. Республика Бурятия располагает значительными запасами высококачественных бентонитовых глин Тулдунского месторождения, которые характеризуются высоким содержанием монтмориллонита и могут служить сырьевой базой для производства сорбционных материалов. Хитозан – природный полисахарид, получаемый деацетилированием хитина из панцирей ракообразных, обладает уникальными сорбционными свойствами благодаря наличию активных аминогрупп и гидроксильных групп, способных к комплексообразованию и электростатическому взаимодействию с различными загрязнителями. Создание композитных материалов путем совмещения минеральной основы и биополимера позволяет объединить преимущества обоих компонентов и получить сорбент с улучшенными характеристиками.

Степень разработанности проблемы в отечественной научной литературе свидетельствует о наличии фундаментальных исследований адсорбционных свойств глинистых минералов и хитозана, проводимых в РХТУ им. Д.И. Менделеева, КНИТУ, Институте химии твердого тела УрО РАН, однако работы по синтезу композитов глина-хитозан с оптимизацией их состава для удаления фармацевтических загрязнителей из водных сред носят фрагментарный характер. Применение глутарального альдегида в качестве сшивающего агента для стабилизации структуры композита и повышения его механической прочности и химической устойчивости требует детального изучения оптимальных технологических параметров синтеза, соотношения компонентов и условий модификации.

Цель выпускной квалификационной работы заключается в разработке и оптимизации методики получения композитных сорбентов на основе природной бентонитовой глины Тулдунского месторождения и хитозана в различных массовых соотношениях для эффективной очистки сточных вод от фармацевтических загрязнителей.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• провести анализ физико-химических основ адсорбции фармацевтических препаратов на композитных сорбентах глина-хитозан и изучить механизмы взаимодействия;
• охарактеризовать сырьевую базу Российской Федерации в части месторождений бентонитовых глин и потенциала производства хитозана;
• проанализировать роль глутарового альдегида как сшивающего агента и рассмотреть альтернативные сшивающие реагенты, используемые в синтезе композитных сорбентов;
• оценить сорбционную способность природной Тулдунской глины и хитозана в отношении модельных фармацевтических загрязнителей, актуальных для Республики Бурятия в постковидный период;
• оптимизировать массовое соотношение компонентов композита (глина:хитозан) и исследовать структурные характеристики полученных образцов методами физико-химического анализа;
• разработать технологическую схему производства модифицированного сорбента с расчетом материального баланса и основных показателей эффективности процесса.

Объектом исследования являются композитные адсорбционные материалы на основе бентонитовой глины Тулдунского месторождения Республики Бурятия и хитозана, модифицированные глутаровым альдегидом.

Предмет исследования составляют технологические параметры синтеза композитов при различных массовых соотношениях компонентов и закономерности адсорбции фармацевтических загрязнителей на полученных сорбентах.

Методологическая база работы включает теоретические основы адсорбции, химии коллоидов и поверхностных явлений, технологии неорганических веществ, а также экспериментальные методы физико-химического анализа: ИК-спектроскопию, рентгенофазовый анализ, определение удельной поверхности методом БЭТ, потенциометрическое титрование, спектрофотометрию. Нормативную основу составляют ГОСТ 28177-89 на глины бентонитовые, ГОСТ Р 52687-2006 на воду питьевую, технические регламенты Таможенного союза ТР ТС 021/2011 «О безопасности пищевой продукции», санитарные правила СанПиН 2.1.3684-21 «Санитарно-эпидемиологические требования к содержанию территорий городских и сельских поселений».

Научная новизна работы заключается в установлении количественных закономерностей влияния массового соотношения бентонитовой глины и хитозана на структ

…