FEATURES OF BORIC ACID SORPTION BY FIBAN A-5 ANION-EXCHANGE FIBER UNDER STATIC CONDITIONS

E. A. BUTSKIKH; Буцких Е. А.; I. V. VORONYUK; Воронюк И. В.; T. V. ELISEEVA; Елисеева Т. В.; G. V. MEDYAK; Медяк Г. В.; A. P. POLIKARPOV; Поликарпов А. П.

doi:10.31857/S0023291223600396

FEATURES OF BORIC ACID SORPTION BY FIBAN A-5 ANION-EXCHANGE FIBER UNDER STATIC CONDITIONS

Authors: BUTSKIKH E.A.¹, VORONYUK I.V.¹, ELISEEVA T.V.¹, MEDYAK G.V.², POLIKARPOV A.P.²
Affiliations:
1. Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education “Voronezh State University”, Voronezh, Russia
2. State Scientific Institution “Institute of Physical and Organic Chemistry, National Academy of Sciences of Belarus”, Minsk, Republic of Belarus
Issue: Vol 85, No 4 (2023)
Pages: 476-482
Section: Articles
Submitted: 27.02.2025
Published: 01.07.2023
URL: https://rjsvd.com/0023-2912/article/view/671353
DOI: https://doi.org/10.31857/S0023291223600396
EDN: https://elibrary.ru/WRXSUU
ID: 671353

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract

Excessive contents of boron and its compounds can exhibit toxic effects despite their necessity for functioning living organisms. An urgent task is to remove them in various ways, including the use of sorption technologies. Boron-selective sorbents with functional OH groups and granular anion exchangers with functional amino groups are capable of extracting boron compounds. This paper is devoted to studying boric acid sorption under static conditions on FIBAN A-5 fibrous sorbent, which shows a high affinity for boron and can be used as an alternative to anion-exchange resins produced in the form of granules. The features of the kinetics and equilibrium of the sorption by the studied fiber brought in contact with boric acid solutions have been studied. It has been found that the time required to reach the equilibrium state decreases with the intensification of stirring and an increase in the concentration gradient in a solution. Sorption isotherms are of a stepwise character due to the existence of boron in different forms at concentrations above 0.025 M. The influence of temperature, pH of a solution, and ionic form of the sorbent on the capacity of FIBAN A-5 fiber has been determined.

Keywords

BORON, BORIC ACID, SORPTION, SORPTION KINETICS, SORPTION EQUILIBRIUM, ION-EXCHANGE FIBERS, FIBAN

References

Скальный А.В. Биоэлементология: основные понятия и термины: терминологический словарь. Оренбург: ГОУ ОГУ, 2005.
Немодрук А.А., Каралова З.К. Аналитическая химия бора. М.: Наука, 1964.
Аристархов А.Н., Яковлева Т.А. Агрохимическая и агроэкономическая эффективность применения борных удобрений различными способами под сахарную свеклу (Beta vulgaris L. var. sacharifera Alef.) // Агрохимия. 2019. № 2. С. 21–36. https://doi.org/10.1134/S0002188119020030
Попов Г.В. Современные методы и средства извлечения бора из теплоносителей геотермальных месторождений // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2015. № S63. С. 261–265.
Говорова Ж.М. Технология кондиционирования подземной воды сложного состава для хозпитьевого водоснабжения малых населенных пунктов // Вода и экология: проблемы и решения. 2017. № 1. С. 3–12. https://doi.org/10.23968/2305-3488.2017.19.1.3-12
Помогаева В.В., Новикова В.Н. Анализ основных методов удаления бора из воды // Российский инженер. 2017. Т. 3. № 2. С. 40–44.
Najid N., Kouzbour S., Ruiz-Garcia A., Fellaou S., Gourich B., Stiriba Y. Comparison analysis of different technologies for the removal of boron from seawater: A review // Journal of Environmental Chemical Engineering. 2021. V. 9. № 2. P. 1105133. https://doi.org/10.1016/j.jece.2021.105133
Мещеряков С.В., Гонопольский А.М., Сушкова А.В., Дуженко И.С., Беганский И.В. Исследование технологической схемы очистки воды при повышенном содержании бора // Экология и промышленность России. 2017. Т. 21. № 10. С. 4–8. https://doi.org/10.18412/1816-0395-2017-10-4-8
Алексеев Л.С., Ивлева Г.А., Аль-Арми З. Бор – пути очистки питьевой воды // СОК. 2013. № 5. С. 16–19.
Самбурский Г.А. Анализ технико-экологических проблем удаления бора из природной воды // Вестник МИТХТ. 2011. Т.6. № 4. С. 118–125.
Тихонов И.А. Удаление бора из воды с использованием обратного осмоса // СОК. 2022. № 2. С. 22–24.
Dydo P., Turek M. Boron removal using ion exchange membranes // Boron Separation Processes. 2015. V. 11. P. 249–265. https://doi.org/10.1016/b978-0-444-63454-2.00011-3
Десятов А.В., Колесников В.А., Кручинина Н.Е., Ландырев А.М., Колесников А.В. Двухступенчатая схема удаления соединений бора при опреснении морской воды методом обратного осмоса // Теоретические основы химической технологии. 2015. Т. 49. № 4. С. 389–393. https://doi.org/10.7868/S0040357115040041
Landsman M., Rivers F., Pedretti B., Freeman B., Lawler D., Lynd N., Katz L. Boric acid removal with polyol-functionalized polyether membranes // Journal of Membrane Science. 2021. V. 638. P. 119690. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2021.119690
Ide T., Hirayama Y. How boron is adsorbed by D-glucamine: A density functional theory study // Computational and Theoretical Chemistry. 2019. V. 1150. P. 85–90. https://doi.org/10.1016/j.comptc.2019.01.007
Figueira M., Reig M., Labastida M.F., Cortina J.L., Valderrama C. Boron recovery from desalination seawater brines by selective ion exchange resins // Journal of Environmental Management. 2022. V. 314. P. 114984. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2022.114984
Мельник Л.А. Перспективы применения борселективных сорбентов различной природы для кондиционирования воды по содержанию бора // Технология водоподготовки и деминерализация вод. 2015. Т. 37. № 1. С. 51–62.
Abbasi A., Yahya W., Nasef M., Moniruzzaman M., Shaan Manzoor Chumman A., Afolabi H.K. Boron removal by glucamine-functionalized inverse vulcanized sulfur polymer // Reactive and Functional Polymers. 2022. V. 177. P. 105311. https://doi.org/10.1016/j.reactfunctpolym.2022.105311
Липунов И.Н., Первова И.Г., Никифоров А.Ф. Сорбция борной кислоты анионитами поликонденсационного типа // Изв. Вузов. Химия и химическая технология. 2021. Т. 64. № 8. С. 42–48.
Ершова Л.С., Белова Т.П. Исследования сорбции бора промышленными анионитами из модельных растворов, имитирующих геотермальные теплоносители в динамическом режиме // Башкирский химический журнал. 2019. Т. 26. № 4. С. 74–77. https://doi.org/10.17122/bcj-2019-4-74-77
Винницкий В.А., Чугунов А.С., Нечаев А.Ф. Сорбция борной кислоты гидроксильной формой высокоосновного анионита АВ-17-8 и направление модернизации системы спецводоочистки АЭС // Успехи в химии и химической технологии. 2013. Т. 27. № 6. С. 84–87.
Буцких Е.А., Воронюк И.В., Елисеева Т.В., Поликарпов А.П., Шункевич А.А. Сорбция борной кислоты анионообменными волокнами ФИБАН // Физикохимия поверхности и защита материалов. 2023. Т. 59. № 2. С. 133–138. https://doi.org/10.31857/S0044185623700146
National Center for Biotechnology Information. PubChem. Compound Summary. Boric acid. https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Boric-acid. (Дата обращения: 2 мая 2023 г.)
Анализ бора и его неорганических соединений / Васильева М.Г., Лалыкина В.М., Махарашвили Н.А. и др.; Под ред. д-ра хим. наук Е.Е. Барони. М.: Атомиздат, 1965. С. 9–11.
ГОСТ 10896-78. Иониты. Подготовка к испытанию (с Изменением № 1).
Богатырев В. Л. Иониты в смешанном слое /Богатырев В.Л. Ленинград: Химия, Ленинградское отд., 1968. 210 с.
Lopalco A., Lopedota A.A., Laquintana V., Denora N., Stella V.J. Boric acid, a Lewis acid with unique and unusual properties: Formulation implications // Journal of Pharmaceutical Sciences. 2020. V. 109. № 8. P. 2375–2386. https://doi.org/10.1016/j.xphs.2020.04.015
Ворончихина Л.И., Журавлев О.Е., Суворова А.М. Аминоборатные комплексы как ингибиторы коррозии черных металлов // Вестник ТвГУ. Серия “Химия”. 2019. № 4 (38). С. 132–138. https://doi.org/10.26456/vtchem2019.4.15
Бондарева В.В., Трошкина И.Д., Брыксин Д.А., Волощенко А.С., Чирков А.С. Извлечение палладия(II) из солянокислых растворов волокнистым сорбентом ФИБАН АК-22 // Сорбционные и хроматографические процессы. 2007. Т. 7. № 3. С. 469–472.
Васильева Е.В., Воронюк И.В., Елисеева Т.В. Особенности сорбционного извлечения метаналя волокнистым ионообменником ФИБАН А-5W // Сорбционные и хроматографические процессы. 2019. Т. 19. № 2. С. 209–216. https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2019.19/740
Нве Ш.У., Шиляев А.В., Трошкина И.Д. Сорбционное извлечение ванадия из минерализованных растворов волокнистым ионитом // Успехи в химии и химической технологии. 2012. Т. 26. № 6(135). С. 126–129.
Сазонова В.Ф., Перлова О.В., Перлова Н.А., Поликарпов А.П. Сорбция соединений урана(VI) на поверхности волокнистого анионита из водных растворов // Коллоидный журнал. 2017. Т. 79. № 2. С. 219–226. https://doi.org/10.7868/S0023291217020136
Boyd G.E., Adamson A.W., Myers L.S. The exchange adsorption of ions from aqueous solutions by organic zeolites. II. Kinetics // J. Amer. Chem. Soc. 1947. V. 69. № 11. P. 2836–2848. https://doi.org/10.1021/ja01203a066
Кокотов Ю.А., Пасечник В.А. Равновесие и кинетика ионного обмена. Л.: Химия, 1970. 336 с.
Kochkodan V., Darwish N.B., Hilal N. The chemistry of boron in water // Boron separation processes. 2015. V. 2. P. 35–63. https://doi.org/10.1016/B978-0-444-63454-2.00002-2