Utilization of cellulose and wicker bark of Salix americana for copper adsorption from aqueous solutions

Abstract

Celuloza jest naturalnym biopolimerem występującym w przyrodzie, m.in. w korze wierzbowej. Ze względu na swoją budowę chemiczną i morfologię ma właściwości adsorpcyjne. Kora Salix americana oraz innych wierzb plecionkarskich jest odpadem powstającym podczas korowania (uszlachetniania) wikliny, który dotychczas nie znalazł praktycznego zastosowania. Zarówno celuloza, jak i kora wierzbowa mogą adsorbować jony metali, ponieważ mają ugrupowania tlenowe zdolne do wymiany jonów. Kora oprócz celulozy składa się z ligniny, pektyn i garbników, które również mogą brać udział w usuwaniu jonów metali z roztworów. W pracy przedstawiono wyniki sorpcji miedzi Cu(II) na celulozie i korze wierzby plecionkarskiej Salix americana. Ze wzrostem pH roztworów następował wzrost adsorpcji miedzi na celulozie z 9 do 61% (pH 2,5 do 6,0). Wzrost wyjściowego stężenia Cu(II) powodował wzrost jej adsorpcji na celulozie przy jednoczesnym zmniejszaniu się stopnia usuwania miedzi od 61 do 8% (stężenie od 20 do 80 mg/dm3 odpowiednio). Natomiast czas wytrząsania nie wpływał znacząco na proces adsorpcji na celulozie. Kora lepiej adsorbowała miedź z roztworów niż celuloza, co spowodowane jest jej składem chemicznym. Stopień usuwania Cu(II) na korze z roztworu o stężeniu 30 mg/dm3 wynosił około 90% i nie zmieniał się znacząco z czasem wytrząsania. Z uwagi na zróżnicowany pod względem chemicznym skład kory wierzby plecionkarskiej użytej w badaniach trudno jednoznacznie określić, która z substancji ma decydujący wpływ na jej właściwości adsorpcyjne.Cellulose is a natural biopolymer abundant in the environment and among other things in wicker bark. Because of its chemical structure and morphology it has sorption properties. Bark of Salix americana and other wickers is a by-product of decortication (gentrification) of wicker, which so far has not found practical applications. Both cellulose and wicker bark are able to adsorb metal ions, because they have oxygen units, which are able to exchange ions. Apart from cellulose, bark consists of lignin, pectin and tannins, which can also take part in metal ions removal from solutions. This paper presents results of copper(II) adsorption on cellulose and wicker bark of Salix americana. The copper(II) adsorption on cellulose increases with pH increasing from 9 to 61% for pH 2.5 and 6.0, respectively. When the initial concentration of copper(II) is increased the adsorption of metal also increased in studied systems, but the removal of copper is decreased from 61 to 8%. The time of adsorption did not have significant effect on obtained results. Bark adsorbed copper better than cellulose due to its complex chemical composition. Removal of Cu(II) on bark from the solution of 30 mg/dm3 was about 90% and has not changed significantly with shaking time. In view of the complex chemical composition of wicker bark used in the experiments it is difficult to undoubtedly determine which substance has significant effect on its sorption properties