Очистка водных растворов от As (III) и As (V) с использованием модифицированного монтмориллонита
Аннотация
Мышьяк – токсичный и канцерогенный элемент, загрязнение природных вод мышьяком является проблемой мирового масштаба. Известно, что неорганические соединения As (III) более токсичны, чем неорганические соединения As (V). Очистка воды от As (III) и As (V) с использованием адсорбционных материалов на основе глинистых минералов на сегодняшний день вызывает все больший интерес. В настоящей работе исследована возможность очистки водных растворов от As (III) и As (V) с использованием композиционных сорбентов, созданных модификацией монтмориллонита. Монтмориллонит, модифицированный наночастицами Fe3O4 и катионным поверхностно-активным веществом, показал лучшую степень извлечения As (III) и As (V) из водных растворов по сравнению с другими модификациями. Степень извлечения As (III) и As (V) монтмориллонитом, модифицированным наночастицами Fe3O4 и катионным поверхностно-активным веществом, не зависит от рН раствора и составила более 95%. Установлены оптимальные условия извлечения As (III) и As (V) из водных растворов с использованием монтмориллонита, модифицированного наночастицами Fe3O4 и катионным поверхностно-активным веществом. Показано, что в присутствии ионов Fe (III) степень извлечения As (III) и As (V) монтмориллонитом, модифицированным наночастицами Fe3O4 и катионным поверхностно-активным веществом, уменьшается до 69%. Наибольшее влияние на степень извлечения As (III) и As (V) оказывает Cr (III): степень извлечения As (III) и As (V) с использованием монтмориллонита, модифицированного наночастицами Fe3O4 и катионным поверхностно-активным веществом, в его присутствии уменьшается и составляет 40 и 25% соответственно. Вместе с As (III) и As (V) из раствора практически полностью извлекается Cu (II). Процесс адсорбции As (III) и As (V) на монтмориллоните, модифицированном наночастицами Fe3O4 и катионным поверхностно-активным веществом, лучше всего описывает модель Ленгмюра. Сорбционная емкость модифицированного монтмориллонита для As(III) и As(V) составила 9.9 и 7.6 мг/г соответственно.
Скачивания
Литература
Senthil Rathi B., Senthil Kumar P. A review on sources, identification and treatment strategies for the removal of tox-ic arsenic from water system, J. Hazard. Mater. 202; 418: 126299. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2021.126299
Mohan D., Pittman C.U. Arsenic removal from water/wastewater using adsorbents – a critical review, J. Hazard. Ma-ter. 2007; 142: 1-53. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2007.01.006
Ungureanu G., Santos S., Boaventu-ra R., Botelho C. Arsenic and antimony in water and wastewater: Overview of removal techniques with special reference to lat-est advances in adsorption, J. Environ. Manage. 2015; 151: 326-342. https://doi.org/10.1016/
j.jenvman.2014.12.051
Manna S., Das P., Basak P., Sharma A. K., Singh V. K., Patel R. K., Pandey J. K., Ashokkumar V., Pugazhendhi A. Sepa-ration of pollutants from aqueous solution using nanoclay and its nanocomposites: A review, Chemosphere. 2021; 280: 30961. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2021.130961
Kausor M. A., Gupta S. S., Bhattacharyya K. G., Chakrabortty D. Montmorillonite and modified montmoril-lonite as adsorbents for removal of water soluble organic dyes: A review on current status of the art, Inorg. Chem. 2022; 143: 109686. https://doi.org/10.1016/j.inoche.2022.109686
Ordinartsev D.P., Pechishcheva N.V., Estemirova S.Kh., Kim A.V., Shunyaev K.Yu. Removal of Cr (VI) from wastewater by modified montmorillonite in combination with zero-valent iron, Hydro-metallurgy. 2022; 208: 105813. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2021.
Anjum A., Datta M. Adsorptive Removal of Antimony (III) Using Modified Montmorillonite: A Study on Sorption Kinetics. J. Anal. Sci. Meth. Instrum., 2012; 2 (3): 167-175. https://doi.org/10.4236/jasmi.2012.23027
Urbano B. F., Rivas B. L., Martinez F., Alexandratos S. D. Water-insoluble polymer–clay nanocomposite ion exchange resin based on N-methyl-d-glucamine lig-and groups for arsenic removal, React Funct Polym, 2012; 72(9): 642-649. https://doi.org/10.1016/j.reactfunctpolym.2012.06.008
Tandon P. K., Shukla R. C., Singh S. B. Removal of arsenic (III) from water with clay-supported zerovalent iron nano-particles synthesized with the help of tea liquor, Ind. Eng. Chem. Res.. 2013; 52 (30): 10052-10058. https://doi.org/10.1021/ie400702k
Barraquea F., Montes M. L., Fer-nandeza M. A., Candal R., R. M. Torres Sancheza, L.Marco-Brown J. Arsenate removal from aqueous solution by montmorillonite and organo-montmorillonite mag-netic materials, Environ. Res. 2021; 192: 110247. https://doi.org/10.1016/j.envres.2020.110247
Ben Issa N., Rajakoviс-Ognjanoviс V.N., Marinkoviс A.D., Rajakoviс L.V. Separation and determination of arsenic species in water by selective exchange and hybrid resins, Anal. Chim. Acta.2011; 706: 191-198. https://doi.org/10.1016/j.aca.2011.08.015
Almasri D. A., Rhadfi T., Atieh M. A., McKay G., Ahzi S., High performance hydroxyiron modified montmorillonite nanoclay adsorbent for arsenite removal, Chem. Eng. J. 2018; 335: 1-12. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cej.2017.10.031
Shokri E., Yegani R., Pourabbas B., Kazemian N. Preparation and characteriza-tion of polysulfone/organoclay adsorptive nanocomposite membrane for arsenic removal from contaminated water, Appl. Clay Sci. 2016; 132-133. https://doi.org/10.1016/j.clay.2016.08.011
Rysev A. P. Diss. kand. him. Nauk. M. 2021. 153 p. (In Russ.)
Ayawei N., Ebelegi A. N., Wankasi D. Modelling and interpretation of adsorption isotherms, J. of Chem. 2017; 3039817. https://doi.org/10.1155/2017/3039817
Foroutan, R., Mohammadi, R., Adeleye, A.S., Farjadfard S., Esvandi Z., Arfaeinia H., Sorial G. A., Ramavandi B., Sahebi S. Efficient arsenic (V) removal from contaminated water using natural clay and clay composite adsorbents, Environ. Sci. Pollut. Res. 2019; 26: 29748-29762. https://doi.org/10.1007/s11356-019-06070-5
Pawar R. R., Lalhmunsiama, Kim M., Kim J.-G., Hong S.-M., Sawant S. Y., Lee S. M. Efficient removal of hazardous lead, cadmium, and arsenic from aqueous environment by iron oxide modified clay-activated carbon composite beads Appl. Clay Sci.. 2018; 162: 339-350. https://doi.org/10.1016/j.clay.2018.06.014
