Физико-химические и сорбционные свойства исходной и модифицированной глины Левашинского месторождения Республики Дагестан
Аннотация
буславливает их широкое применение в различных технологических процессах. На территории Республики Дагестан выявлено и разведано более 30 месторождений различных глин, одним из которых является Левашинское месторождение. Имеющиеся данные об адсорбции на глинистых минералах ионов редких щелочных (Rb+ и Cs+) и щелочноземельных (Sr2+) металлов делают актуальной задачу изучения возможности использования глины данного месторождения в качестве сорбента для извлечения из водных растворов этих ионов. Это, в свою очередь, обусловлено потребностью в эффективных сорбентах для концентрирования и извлечения ионов щелочных и щелочноземельных металлов при решении задач комплексной переработки гидроминерального сырья. Целью настоящей работы является изучение физико-химических и сорбционных свойств по Rb+, Cs+, Sr2+ нативной и модифицированной соляной кислотой глины Левашинского месторождения Республики Дагестан.
На основе проведенного комплексного исследования установлен минералогический состав нативной глины, основными глинистыми минералами которой являются: иллит, нонтронит и монтмориллонит, кроме того, в образце присутствуют кальцит и кварц. С целью повышения содержания глинистых минералов, с которыми в основном связана сорбционная активность глины, исходная глина была обработана 1 М раствором соляной кислоты, что привело к увеличению содержания глинистых минералов с 62% в исходной глине до 75% в глине, обработанной HCl.
Эксперименты по сорбции Rb+, Cs+, Sr2+ проведены в модельных растворах, концентрация исследуемых ионов в растворах варьировалась в диапазоне 20-700 мг/дм3. Показано, что равновесие адсорбции данных ионов на исследуемой глине можно удовлетворительно описать как уравнениями для неоднородной поверхности (Фрейндлих, Темкин, Дубинин-Радушкевич), так и изотермой Ленгмюра для однородной поверхности. Обнаружено, что модифицирование исходной глины раствором соляной кислоты увеличивает сорбционную способность глины по исследуемым ионам. Установлено, что основным механизмом сорбции данных ионов как на исходной, так и на модифицированной глине Левашинского месторождения является ионный обмен, при этом не исключены и другие механизмы. Изучение кинетики сорбции Rb+, Cs+, Sr2+ на модифицированной глине показало, что процесс сорбции этих ионов может быть описан смешанно-диффузионной моделью и моделью псевдо-второго порядка.
Скачивания
Литература
Prirodnye resursy i poleznye iskopaemye Respubliki Dagestan https://geologdgu.blogspot.com/p/blog-page_9.html (data obrashcheniya 31.03.2023)
Temerdashev Z., Abakumov A., Bolshov M.,Khalafyan A., Ageeva N., Vasilyev A., Ramazanov A. Instrumental assesmentof the formation of the elemental composition of wines with various bentonite clays. Microchem. J. 2022; 175: 107145. https://doi.org/10.1016/j.microc.2021.107145
Vezencev A.I., Korol'kova S.V., Volovicheva N.A. Fiziko-himicheskie harakteristiki prirodnoj i modificirovannoj gliny mestorozhdeniya polyana Belgorodskoj oblasti. Sorbtsionnye i khromatograficheskie protsessy. 2008; 8(5): 790-795. (In Russ.)
Shcherbakov A.A., Solodkij N.F., Viktorov V.V., Zhestkov V.M., Serikov A.S., Klepikov M.S. Fiziko-himicheskie issledovaniya glin Nizhneuvel'skogo mestorozhdeniya. Vestnik YuUrGU. 2011;33: 86-89. (In Russ.)
Ramazanov A.Sh., Kasparova M.A., Saraeva I.V., Mirzaeva H.A., Ramazanova G.R., Ataev D.R. Sorbcionnye svojstva prirodnyh glinistyh materialov Respubliki Dagestan. Vestnik Dagestanskogo gosudarstvennogo universiteta. 2013; 13(1): 212-217. (In Russ.)
Ramazanov A.Sh., Esmail G.K., Sveshnikova D.A. Kinetika i termodinamika sorbcii ionov tyazhelyh metallov na montmorillonit soderzhashchih glinah. Sorbtsionnye i khromatograficheskie protsessy. 2015; 15(5): 672-682. (In Russ.)
Kushnareva O.P., Kanygina O.I. Ionoobmennye svojstva prirodnoj montmorillonit soderzhashchej gliny Orenburgskoj oblasti. Vestnik Orenburgskogo gosudarstvennogo universiteta. 2017; 9: 23-26.
Vezencev A.I., Peristaya L.F., Nguen Fuk Kao, Peristyj V.A., Kopylova E.V. Issledovanie sorbcionnyh svojstv prirodnyh montmorillonitovyh glin raznyh mestorozhdenij dlya ochistki vody ot ionov svinca (II). Sorbtsionnye i khromatograficheskie protsessy. 2018; 18(1): 43-51. (In Russ.)
Novacović T., Rožić L., Petrović S., Rosić A. Synthesis and characterization of acid-activated Serbian smectite clays obtained by statistically designed experiments. Chem. Eng. J. 2008; 137: 436-442. https://doi.org/10.1016/j.cej.2007.06.003
Ilker Kipçak, Emel Kurtaran Ersal, Mine Őzdemir Adsorptive removal of Ni2+ ions from aqueous solutions by nodular sepiolite (Meerschaum) and industrial sepiolite samples from Erkișehir, Turkey. Clay Clay Miner. 2020; 68: 220-236. https://doi.org/10.1007/s42860-020-00077-7
Smičiklas I., Dimović S., Plećaš I. Removal of Cs+, Sr2+ and Co2+ from aqueous solutions by adsorption on natural clinoptilolite. Appl. Clay Sci. 2007; 35: 139-144. https://doi.org/10.1016/j.clay.2006.08.00
Ramazanov A.Sh., Ataev M.B., Kasparova M.A., Saraeva I.V., Dzhamueva R.A. Adsorbciya ionov ceziya i stronciya iz vodnyh rastvorov prirodnym alyumosilikatom. Vestnik Dagestanskogo nauchnogo centra. 2011; 43: 33-37. (In Russ.)
Yildiz D., Erten H.N., Kiş M. The sorption behavior of Cs+ ion on clay minerals and zeolite in radioactive waste management: sorption kinetics and thermodynamics. J. Radioanal. Nucl. Chem. 2011; 288: 475-483. https://doi.org/10.1007/s10967-011-0990-5
Milyutin V.V., Vezencev A.I., Sokolovskij P.V., Nekrasov N.A. Sorbciya radionuklidov ceziya iz vodnyh rastvorov na prirodnyh i modificirovannyh glinah. Sorbtsionnye i khromatograficheskie protsessy. 2014; 14(5): 879-883. (In Russ.)
Zaunbrecher L.K., Cygan R T., Elliott C. Molecular models of cesium and rubidium adsorption on weathered micaceous minerals. J. Phys. Chem. A. 2015; 119: 5691-5700. https://doi.org/10.1021/jp512824k
Konopleva I.V. Selektivnaya sorbciya radioceziya sorbentami na osnove prirodnyh glin. Sorbtsionnye i khromatograficheskie protsessy. 2016; 16(4): 448-456. (In Russ.)
Zabulonov Y. , Kadoshnikov V., Zadvernyuk H., Melnichenko T.,Molochko V. Effect of the surface hydration of cesium and strontium from dilute solution. Adsorption. 2021; 27: 41-48. https://doi.org/10.1007/s10450-020-00263-y
Baklaj A.A., Makovskaya N.A., Leont'eva T.G.,Kuz'muk D.A. Izuchenie mineral'nogo sostava prirodnyh glin Respubliki Belarus' i ih sorbcionnyh svojstv po otnosheniyu k radionuklidam ceziya i stronciya. Sorbcionnye i hromatograficheskie processy. 2021; 21(2): 246-255. https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2021.21/3358 (In Russ.)
Goldovskaya-Peristaya L.F., Volovicheva N.A., Vezencev A.I., Peristyj V.A. Izoterma sorbcii ionov stronciya montmorillonit-gidroslyudistymi glinami. Sorbtsionnye i khromatograficheskie protsessy. 2011; 11(2): 165-171. (In Russ.)
Zhao Y., Shao Zh., Chen Ch., Hu J.,Chen H. Effect of environmental conditions on adsorption behavior of Sr(II) by Na-rectorite. Appl. Clay Sci. 2014; 87: 1-6. https://doi.org/10.1016/j.clay.2013.11.021
Yurchenko V.V., Sviridov A.V., Sviridov V.V., Nikiforov A.F., Pryanichnikov S.V. Adsorbciya stronciya na modificirovannyh sloistyh alyumosilikatah. Sorbtsionnye i khromatograficheskie protsessy. 2017; 17(1): 506-512. https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2017.17/407 (In Russ.)
Nikashina V.A., Serova T.B., Kusmina T.G., Lihareva N.L. Kinetics of Sr2+ sorption on clinoptilolite-containing tuffs of different deposits from the surface drinking water. Sorbtsionnye i khromatograficheskie protsessy. 2017; 17(6): 886-892. https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2017.17/449 (In Russ.)
Alhasov A.B., Alhasova D.A., Alishaev M.G., Ramazanov A.Sh., Ramazanov M.M. Osvoenie geotermal'noj energii / Pod.red. V.E. Fortova. M.: Fizmatlit, 2022. 320 p. (In Russ.)
Lygina T.Z., Mihajlova O.A., Haprinov A.N., Konyuhova T.P. Tekhnologiya himicheskoj aktivacii neorganicheskih prirodnyh mineral'nyh sorbentov. – Kazan': Izd-vo Kazan. gos. tekhnol. un-ta. 2009. 120 p. (In Russ.)
Jablońska B., Bush M., Kityk A.V., Huber P. Natural and chemically modified post-mining clays – structural and surface properties and preliminary tests on copper sorption. Minerals. 2019; 9: 1-20. http://doi.org/10.3390/min9110704
Mostalygina L.V., Chernova E.A., Buhtoyarov O.I. Kislotnaya aktivaciya bentonitovoj gliny. Vestnik YuUrGU. 2012; 24: 57-61. (In Russ.)
Maslova M.D., Belopuhov S. L., Timohina E.S. i dr. Termohimicheskie harakteristiki glinistyh mineralov i slyud. Vestnik Kazanskogo tekhnologicheskogo universiteta. 2014; 17: 121-127. (In Russ.)
Vezencev A.I., Korol'kova S.V., Volovicheva N.A. Ustanovlenie kineticheskih zakonomernostej sorbcii ionov Cu2+ nativnymi i magnij-zameshchennymi formami montmorillonitovyh glin. Sorbtsionnye i khromatograficheskie protsessy. 2010; 10(1): 115-120. (In Russ.)
Permyakov E.N., Ejrish Z.N. Kristallohimicheskie i strukturnye osobennosti montmorillonita i ih vliyanie na svojstva bentonitovyh glin. Bentonity. M., Nauka, 1980. 117-125 p. (In Russ.)
Kirovskaya I.A. Adsorbcionnye processy. Irkutsk, Izd-vo Irkutskogo un-ta, 1995. 304 p. (In Russ.)
Filatova E.G., Matienko O.I. Issledovanie adsorbcii ionov nikelya (II) prirodnymi sorbentami. Sorbtsionnye i khromatograficheskie protsessy. 2023; 23(1): 116-128. http://doi.org/10.17308/sorpchrom.2023.23/10999 (In Russ.)
Venicianov E.V., Rubinshtejn R.N. Dinamika sorbcii iz zhidkih sred. M. Nauka, 1983. 237 p. (In Russ.)
Alosmanov R.M. Issledovanie kinetiki sorbcii ionov svinca i cinka fosforsoderzhashchim kationitom. Vestn. Mosk. Un-ta. Ser.2. Himiya. 2011; 52: 145-148. (In Russ.)
Ho Y. Second-order kinetic model for the sorption of cadmium onto tree fern: a comparison of linear and non-linear methods. Water Res. 2006; 40: 119-125. https://doi.org/10.1016/j.watres.2005.10.040
Khamizov R.H., Sveshnikova D.A., Kucherova A.E., Sinyaeva L.A. Modeli kinetiki sorbcionnyh processov v ogranichennom ob"eme. Zhurn. Fiz. Himii. 2018; 92: 1451-1460. https://doi.org/10.1134/S0044453718090121 (In Russ.)
