Сорбционное извлечение ионов металлов материалами на основе сульфоэтилированного полиаллиламина в динамических условиях
Аннотация
Работа посвящена исследованию сорбции ряда ионов металлов (меди (II), никеля (II), кобальта (II), цинка (II), кадмия (II), кальция (II), магния (II), стронция (II), бария (II), серебра (I)) в динамических условиях сорбентами на основ сшитого эпихлоргидрином сульфоэтилированного полиаллиламина с различными степенями модифицирования (СМ) сульфоэтильными группами – 0.5 и 1.0 (СЭПАА 0.5 и СЭПАА 1.0, соответственно). Эксперимент осуществлялся путем пропускания исследуемого раствора через патрон, содержащий исследуемый сорбент с определенной СМ. Контроль содержания ионов металлов в исходном растворе и порциях раствора, выходящего из патрона, осуществляли методом атомно-эмиссионной спектроскопии с индуктивно-связанной плазмой. В результате получены динамические выходные кривые ионов меди (II) и серебра (I) из бинарных и многокомпонентных (в присутствии ряда ионов переходных и щелочноземельных металлов) растворов при их сорбции СЭПАА 0.5 и СЭПАА 1.0. Рассчитаны значения динамической емкости сорбентов, а также коэффициентов селективности серебра (I) по отношению к сопутствующим ионам металлов. Установлено, что СЭПАА 0.5 позволяет селективно и количественно извлекать серебро (I) из многокомпонентных растворов. Максимальной селективности концентрирования при этом отвечает рН 6.0, максимальной сорбции – рН 5.0. Сорбент со степенью модифицирования 1.0 в динамических условиях характеризуется относительно невысокими значениями емкости по всем исследуемым ионам металлов. Установлена закономерность уменьшения селективности сорбции и количества сорбированного серебра (I) с ростом степени модифицирования полиаллиламина сульфоэтильными группами, несмотря на то что ранее для статических условий нами получен противоположный результат. На основании полученных данных сделано предположение о преобладании механизма ионообменного взаимодействия ионов металлов с функциональными группами сорбента при извлечении их материалом с максимальной СМ – СЭПАА 1.0. Получены кривые элюирования серебра (I) и меди (II) с поверхности сорбентов, показано, что количественная десорбция достигается при использовании 50.0 см3 1 моль/дм3 раствора азотной кислоты.
Скачивания
Литература
Elwakeel K.Z., Al-Bogami A.S., Guibal E. 2-Mercaptobenzimidazole deriv-ative of chitosan for silver sorption – Con-tribution of magnetite incorporation and sonication effects on enhanced metal re-covery. Chem. Eng. J. 2021; 403: ID 126265. https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.126265
Yun J.I., Bhattarai S., Yun Y.S. et al. Synthesis of thiourea-immobilized polysty-rene nanoparticles and their sorption be-havior with respect to silver ions in aque-ous phase. J. Hazard. Mater. 2018; 344: 398-407. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2017.10.050
Huang Y., Wu Y., Ding W. et al. Ani-on-synergistic adsorption enhances the se-lective removal of silver ions from com-plex wastewater by chitosan-coated mag-netic silica core-shell nanoparticles. J. Clean. Prod. 2022; 339: ID 13077. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2022.130777
Huang Y., Zhao W., Zhang X. Thio-lene synthesis of thioether/carboxyl-functionalized polymers for selective ad-sorption of silver (I) ions. Chem. Eng. J. 2019; 375: ID 121935. https://doi.org/10.1016/j.cej.2019.121935
Wang S., Li H., Chen X. Selective ad-sorption of silver ions from aqueous solu-tion using polystyrene-supported trimer-captotriazine resin. J. Environ. Sci. 2012; 24: 2166-2171. https://doi.org/10.1016/S1001-0742(11)61052-8
Mahlangua T., Das R., Abia L.K. et al. Thiol-modified magnetic polypyrrole nanocomposite: An effective adsorbent for the adsorption of silver ions from aqueous solution and subsequent water disinfection by silver-laden nanocomposite. Chem. Eng. J. 2019; 360: 423-432. https://doi.org/10.1016/j.cej.2018.11.231
Markhol M. Ionoobmeniki v analit-icheskoi khimii. Svoistva i primenenie v neorganicheskoi khimii [Ion Exchangers in Analytical Chemistry. Properties and Use in Inorganic Chemistry]. M.: Mir. 1985; 264 p. (In Russ.)
Petrova Y.S., Pestov A.V., Usoltseva M.K. et al. Selective adsorption of silver(I) ions over copper(II) ions on a sulfoethyl derivative of chitosan. J. Hazard. Mater. 2015; 299: 696-701. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2015.08.001
Alifkhanova L.M.K., Pestov A.V., Mekhaev A.V. et al. Sulfoethylated poly-aminostyrene – polymer ligand with high selective interaction with silver ions in multicomponent solutions. J. Environ. Chem. Eng. 2019; 7: ID 102846. https://doi.org/10.1016/j.jece.2018.102846
Alifkhanova L.M.K., Lopunova K.Y.A., Pestov A.V. et al. Sulfoethylated poly(allylamine) – a new highly selective sorbent for removal of silver(I) ions in the presence of copper(II) ions. Sep. Sci. Tech-nol. 2021; 56: 1303-1311. https://doi.org/10.1080/01496395.2020.1781175
Petrova Y.S., Alifkhanova L.M.K., Bueva E.I. et al. Polymer ligands of taurine – New class of high selective sorbents for exctraction of silver from multicomponent solutions. React. Funct. Polym. 2022; 181: ID 105394. https://doi.org/10.1016/j.reactfunctpolym.2022.105394
Petrova Y.S., Pestov A.V., Neu-dachina L.K. Removal of metal ions in fixed bed from multicomponent solutions using N-(2-sulfoethyl)chitosan-based sorbents. Sep. Sci. Technol. 2016; 51: 1437-1445. https://doi.org/10.1080/01496395.2016.1157085
Alifkhanova L.M.K., Petrova Y.S., Bosenko S.N. et al. Choice of Optimal Conditions for the Dynamic Concentration of Silver(I) Ions from Complex Solutions with Sulfoethylated Polyaminostyrenes. Russ. J. Inorg. Chem. 2021; 66: 578-585. https://doi.org/10.1134/S0036023621040033
Umland F, Iansen A. Kompleksnye soedineniia v analiticheskoi khimii. Teoriia i praktika primeneniia [Complex connec-tions in analytical chemistry. Theory and practice of application]. M.: Mir, 1975; 531 p. (In Russ.)
Basargin N.N., Oskotskaya E.R., Yushkova E.Yu. et al. Physicochemical properties of complexing para-substituted polystyrene sorbents containing functional amino groups. Russ. J. Phys. Chem. 2006; 80: 115-119. https://doi.org/110.1134/S0036024406010183
Suh J., Paik H.J. Ionization of Poly(ethylenimine) and Poly(allylamine) at Various pH′s. Bioorg. Chem. 1994; 22: 318-327. https://doi.org/10.1006/bioo.1994.1025
Wang Q.Z., Chen X.G., Liu N. et al. Protonation constants of chitosan with dif-ferent molecular weight and degree of deacetylation. Carbohydr. Polym. 2006; 65: 194-201. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2006.01.001
Petrova Y.S., Alifkhanova L.M.K. Neudachina L.K. et al. Sulfoethylated pol-yaminostyrene: Synthesis in a gel and se-lectivity of sorption of silver(I) and cop-per(II) ions. Russ. J. Appl. Chem. 2016; 89: 1500-1505. https://doi.org/10.1134/S1070427216090184
Lasko C.L., Hurst M.P. An investiga-tion into the use of chitosan for the removal of soluble silver from industrial wastewater. Environ. Sci. Technol. 1999; 33: 3622-3626. https://doi.org/10.1021/es980443r
Nascimento W.J.J., Silva M.G.C., Vieira M.G.A. Competitive fixed-bed bio-sorption of Ag(I) and Cu(II) ions on Sar-gassum filipendula seaweed waste. J. Wa-ter Process Eng. 2020; 36: ID 101294. https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2020.101294
El-Menshawy A.M., Kenawy I.M., El-Asmy A.A. Modification of chloro-methylated polystyrene with 2-mercabtobenzothiazole for application as a new sorbent for preconcentration and de-termination of Ag+ from different matrices. J. Hazard. Mater. 2010; 173: 523-527. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2009.08.116
Behbahani M., Najafi F., Amini M.M. et al. Solid phase extraction using nanoporous MCM-41 modified with 3,4-dihydroxybenzaldehyde for simultaneous preconcentration and removal of gold (III), palladium (II), copper (II) and silver (I). J. Ind. Eng. Chem. 2014; 20: 2248-2255. https://doi.org/10.1016/j.jiec.2013.09.057
Kholmogorova A.S., Chernysh M.L., Neudachina, L.K. et al. Method of adsorp-tion-atomic-absorption determination of silver (I) using a modified polysiloxane. React. Funct. Polym. 2014; 87: 715-719. https://doi.org/10.1016/j.reactfunctpolym.2020.104596
Noresson B., Hashemi P., Olin A. Effect of capacity on the preconcentration of trace metals and matrix elimination by an iminodiacetate chelating adsorbent. Ta-lanta. 1998; 46: 1051-1063.
