Спосіб одержання сорбуючої добавки з відходів переробки рослинної сировини

1. Спосіб одержання сорбуючої добавки з відходів переробки рослинної сировини, що включає їх модифікування фізичним методом, який відрізняється тим, що модифікування проводять методом екструзії з попереднім просочуванням відходів водними розчинами солей або гідроксидів лужних металів. 2. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що відходи рослинної сировини, наприклад буряковий жом, лузгу соняшника, лушпиння гречки, просочують водними розчинами солей або гідроксидів лужних металів концентрацією 0,1-1н. Винахід відноситься до способів одержання сорбуючих добавок з відходів переробки рослинної сировини, що мають сорбційну спорідненість до катіонів металів, і являються перспективними матеріалами, призначеними для вибіркового вилучення іонів важких металів і радіонуклідів із складних розчинів, у тому числі з організмів тварин і людини. Отримані способом, що заявляється, сорбуючі добавки можуть знайти застосування на підприємствах агропромислового комплексу на територіях, забруднених важкими металами і радіонуклідами, та для профілактики радіаційного ураження населення, зокрема, працівників виробництв, де можливий контакт із радіоактивними і нерадіоактивними іонами ізотопів. Відомий спосіб одержання сорбуючого радіонукліди цезію корму, призначеного для харчування сільськогосподарських тварин (овець) [1]. Цей корм одержують нанесенням фероціаніду заліза чи міді у вигляді дрібнодисперсного аерозолю на сіно чи рівномірним змішуванням фероцину з комбікормом з розрахунку 2-6г на одну тварину на добу. Така добавка в раціон тварин через місяць знижує вміст радіоцезію в їхньому м'ясі більш ніж у 100 разів. Однак поряд з виведенням з орга нізму тварин радіонуклідів, у їхніх м'язових тканинах накопичується токсичний (у значних дозах) фероціанід, концентрація якого може перевищити гранично допустиму дозу. Через відсутність необхідних вимірювальних засобів в умовах сільськогосподарського виробництва вчасно виявити перевищення ГДК токсичних речовин в організмі тварин неможливо. Відомий спосіб одержання сорбентів на основі гексаціаноферата заліза та органічних носіїв, зокрема відходів переробки рослинної сировини [2]. Спосіб включає обробку пористого чи волокнистого носія, наприклад тирси, гранульованої деревини чи бавовняної целюлози, водною суспензією, що включає гексаціаноферат лужного металу (калію) і суміш солей заліза (сульфат, хлорид) з різним ступенем окислювання та сушіння. Сорбент дозволяє знизити вміст радіоцезію в м'язових тканинах тварин у 10-12 разів, у внутрішніх органах у 25-90 разів, у молоці - в 10-20 разів; радіостронцію - в організмі тварин -у 2 рази, у молоці - у 3-4 рази. Недоліком цього способу є складність технологічного процесу і потреба у великій кількості дефіцитних хімічних реагентів. (19) UA (11) 78108 (13) C2 (21) a200502862 (22) 29.03.2005 (24) 15.02.2007 (46) 15.02.2007, Бюл. №2, 2007р. (72) Миронюк Таміла Іванівна, Ніколайчук Аліна Анатоліївна, Картель Микола Тимофійович, Купчик Лідія Андріївна, Стрелко Володимир Васильович (73) ІНСТИТУТ СОРБЦІЇ ТА ПРОБЛЕМ ЕНДОЕКОЛОГІЇ НАЦІОНАЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ НАУК УКРАЇНИ (56) SU 704584, 25.12.1979 UA 53204 A, 15.01.2003 RU 2233199 C2, 27.07.2003 3 78108 При вживанні такої кормової добавки відбувається вторинне забруднення шлунково-кишкового тракту тварин токсичним гексаціанофератом заліза, що робить його непридатним для людини. Сорбент має також недостатню біосумісність з організмом тварин. Крім того, недостатній і ступінь вилучення іонів стронцію. Найбільш близьким по технічній сутності до запропонованого винаходу є спосіб одержання сорбентів радіонуклідів і важких металів, суть якого полягає в тому, що з полісахаридвмісної сировини (відходи сільського господарства чи мікробіологічної промисловості) готують суспензію, яку обробляють парою при надлишковому тиску [3]. Потім тверду фаз у відокремлюють від рідкої фільтруванням, промивають і сушать. Одержують сорбуючу добавку, яку використовують для видалення важких металів і радіонукліди. Недоліком цього способу є багатостадійність процесу, недостатня сорбційна здатність одержаної добавки стосовно радіонуклідів. Задачею, на вирішення якої спрямований винахід, є розробка технологічно простого способу одержання сорбенту на основі відходів переробки рослинної сировини (лушпиння гречки, лузга соняшника, бурякового жому і т.д.), що має сорбційні властивості стосовно іонів важких металів і радіонуклідів стронцію. Сорбент повинен мати також достатню біосумісність, що дозволила б використовувати його як сорбуючу добавку для вилучення радіонуклідів зі шлунково-кишкового тракту організму. Запропонований спосіб дозволяє досягти технічного результату, що полягає в спрощенні технологічного процесу і підвищенні сорбційної здатності стосовно іонів важких металів і радіонуклідів при достатній біологічній сумісності. Сутність запропонованого способу полягає в тому, що у відомому способі одержання сорбуючої добавки з відходів переробки рослинної сировини що включає їх модифікування фізичними методами, відповідно до запропонованого винаходу, модифікування відходів виконують методом екструзії, при цьому перед екструзією рослинні відходи просочують водними розчинами солей чи гідроксидів лужних металів. Переважно використовують просочувальні розчини концентрацією 0,1-1н. Як рослинні відходи можуть бути використані, наприклад, буряковий жом, лузга соняшника, лушпиння гречки і т.п. Порівняльний аналіз рішення, що заявляється, із прототипом дозволяє зробити висновок, що заявлений спосіб відрізняється від відомих застосуванням модифікування відходів рослинної сировини екструзією, тобто внаслідок стискування і зрушення в целюлозних волокнах. Внаслідок цього формується більш розвинута поверхня (у порівнянні з вихідним матеріалом), що підвищує сорбційну ємність стосовно радіонуклідів і важких металів. Крім того, отримана заявленим способом сорбуюча добавка має достатню біосумісність, в ній відсутні токсичні речовини, а тому екологічне середовище організму не забруднюється додатко 4 вими хімічними елементами. Виробництво такої добавки вищевказаним методом є безвідхідним. Перевагою рішення, що заявляється, є і те, що оброблені екструзією відходи набувають властивості не лише активно зв'язувати радіонукліди, але й інактивувати вільні радикали, що утворюються під дією іонізуючого випромінювання. Радіопротекторні властивості екструдованого матеріалу з відходів рослинної сировини обумовлені наявністю великої кількості неспарених електронів у молекулах, і, відповідно, високим ступенем парамагнетизму (концентрація парамагнітних центрів у зразках, наприклад, екструдованого лушпиння гречки досягає 5,4×1017спін/г). Запропонований спосіб забезпечує (у порівнянні зі способом-прототипом) більш просту, о щадливу те хнологію одержання сорбуючих добавок. У доступних джерелах інформації не знайдено описів відомих рішень, що характеризуються ознаками запропонованого винаходу. Таким чином, рішення, що заявляється, відповідає критерію винаходу «новизна». Вплив екструзії на підвищення сорбційної ємності відходів згаданої рослинної сировини з літератури невідомий. Це дозволяє зробити висновок про творчий характер рішення, тобто про відповідність рішення, що заявляється, критерію «винахідницький рівень». Заявлений спосіб може бути реалізований таким чином. Приклади 1-2 Відходи цукрової промисловості (буряковий жом) в першому досліді просочували 0,1н водним розчином карбонату натрію, а в др угому 0,1н водним розчином їдкого натрію) і потім піддавали екструзії на двошнековому екструдері досліднопромислового типу. Його технічні характеристики : довжина -1,5м, діаметр вихідного отвору - 63мм, частота обертання шнеків 30-45об/хв, температура в зоні максимального стискування 160-180°. Одержані добавки досліджували таким чином: знімали ізотерми адсорбції стронцію і свинцю з розчинів хлористого стронцію й оцтовокислого свинцю на фоні розчину Рингера (розчин складного сольового складу) за стандартною методикою. Як видно з таблиці, обробка бурякового жому екструзією з попереднім просочуванням розчинами сполук лужних металів збільшує сорбційну ємність жому щодо іонів стронцію в середньому на 40% у порівнянні з вихідною сировиною. Приклади 3-4. Відходи харчової промисловості (лушпиння гречки) перед екструдуванням просочували (в 3 досліді) водним 1н розчином соди, а в 4-му досліді - 1н водним розчином їдкого натрію, висушували на повітрі після чого екструдували так само, як у попередньому прикладі. Потім отримані зразки досліджували, як і в дослідах 1-2: знімали ізотерми адсорбції стронцію за стандартною методикою. З даних таблиці можна бачити, що сорбційна ємність матеріалу щодо іонів радіостронцію збільшилася (у середньому) на 60% порівняно з необробленою (вихідною) сировиною. 5 78108 Приклади 5-6. Лузгу соняшника просочували розчином карбонату калію в 5 прикладі (і водним розчином гідроксиду калію - в шостому прикладі) , концентраці 6 єю 0,5н., потім піддавали екструзії відповідно до прикладів 1-4. В результаті сорбція свинцю підвищилася (у середньому) на 50-52% відповідно. Таблиця Зміна структурних та сорбційних свойств матеріалів із відходів переробки рослинної сировини Спосіб обробки: Екс- Концентрація па- Сорбц. здатність Сорбц.здатність трузія з попереднім рамагнітних по Pb2+ мг×г-1 по Sr2+, мг×г-1 просочуванням центрів (N×1015) Без обробки 2,4 1,4 0,9 Приклад 1 0,1н розчин соди 7,9 1,6 1,7 Буряковий жом Приклад 2 0,1н розчин їдкого 7,0 1,5 1,65 натра Без обробки 1,1 0,5 0,7 Приклад 3 Лушпиння греч1 н розчин соди 2,7 1,0 1,6 Приклад 4 ки 1н розчин їдкого на3,1 1,2 1,8 тра Без обробки 1,1 1,8 2,2 Приклад 5 Лузга соняшни- 0,5н розчин соди 3,1 2,3 3,1 Приклад 6 ка 0,5н розчин їдкого 2,8 2,0 2,8 натра №№ прикладів Матеріал Таким чином, запропонований спосіб дозволяє отримати сорбуючу добавку з підвищеною сорбційною ємністю, що дає можливість інтенсифікувати процес виведення радіонуклідів із організму людини та тварин. Література 1. М.П. Ремез и др. «Применение сорбентов на основе ферроцианида железа для дезактивации сельскохозяйственной продукции». Тез. докл. Комп’ютерна в ерстка М. Ломалова ХШ Всес. Семинар « Химия и технология неорганических сорбентов» Минск, 1991, с. 56. 2. Патент Российской Федерации №2021009, МПК6 В 01 J 20/02, 20/30, опубл. 15.10.94 Бюл. №19 3. Патент Российской Федерации №2062647, МПК6В01 J 20/22,20/24,20/30, опуб. 27.06.1996, бюл. №18-прототип. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601