Роль адсорбционных характеристик песков в защите окружающей среды от загрязнения ионами никеля (II)

Ариадна Алексеевна Яковлева; Чунг Тхуй Нгуен

doi:10.17308/sorpchrom.2022.22/9223

Ариадна Алексеевна Яковлева Иркутский национальный исследовательский технический университет, Иркутск, Россия
Чунг Тхуй Нгуен Иркутский национальный исследовательский технический университет, Иркутск, Россия

DOI: https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2022.22/9223

Ключевые слова: сорбция, фильтрование, ионы никеля, прибрежные пески, загрязнение, окружающая среда, экологи-ческий барьер

Аннотация

Проведено исследование механизмов поверхностных явлений в системе «песок – техногенный сток» для определения их роли в ситуации загрязнения прибрежных зон ионами никеля (II). В качестве объектов исследования использованы прибрежные пески из экономически значимых районов Вьетнама. Эксперименты проведены на основе имитационного моделирования с использованием искусственно созданных техногенных стоков. Полученные результаты свидетельствует, что степень удерживания ионов никеля (II) из водного раствора на поверхности зависит от скорости фильтрования раствора через слой песка и снижается по мере ее увеличения.

Эффект удаления ионов никеля (II) из потока и осаждение их на минеральных частицах зависит от зернистости песка, степени его однородности и кристаллохимических особенностей. Гранулометрические и кристаллохимические характеристики, в свою очередь, зависят от географических особенностей места отбора пробы. Морской песок, отобранный на берегу залива Бакбо (Южно-Китайское море), в составе которого находится практически чистый кварц, менее всего сорбирует ионы никеля. На поверхности речных песков условия сорбции ионов никеля (II) более благоприятны, однако у каждого песка проявляются свои особенности.

Анализ кинетических закономерностей показывает, что для описания механизма поверхностного процесса подходит модель псевдо-первого порядка, найденные значения энергии активации сорбции подчеркивает значимость диффузионных стадий процесса. Механизм поверхностного процесса, вероятно, включает адсорбцию и ионообмен между функциональными группами на поверхности песка и ионами никеля, и сопровождается образованием комплексов и осадков на поверхности песка. Предложена возможная схема стадий поверхностного процесса.

Для всех песков характерны необратимые взаимодействия, на поверхности минеральных частиц после десорбции всегда остается некоторое количество ионов никеля (II). Количественные показатели десорбции свидетельствуют, что по своим природным качествам исследуемые пески способны играть важную роль в процессах загрязнения прибрежных зон ионами никеля (II).

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Биографии авторов

Ариадна Алексеевна Яковлева, Иркутский национальный исследовательский технический университет, Иркутск, Россия

д.т.н., профессор; кафедра химии и пищевой технологии им. проф. В.В. Тутуриной, Иркутск, Российская Федерация

Чунг Тхуй Нгуен, Иркутский национальный исследовательский технический университет, Иркутск, Россия

аспирант, кафедра химии и пищевой технологии им. проф. В.В. Тутуриной, Иркутск, Российская Федерация

Литература

Gorbunova N.S., Gromovik A.I., Cherepuhina I.V., Terent'eva Ju.Ju., Sorp-tion processes in soils. Study issues and the current state of the problemю Sorbtsionnye i khromatograficheskie protsessy. 2021; 21(2): 265-275. https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2021.21/3360. (In Russ.).

Nikiforov A.F., Kutergin A.S., Ni-zamova A.F., Fominyh I.M., Trifonov K.I., Sorption of heavy non-ferrous metals from aqueous solutions with granular filter mate-rials based on siliceous rocks. Vodnoe hozja-jstvo Rossii: problemy, tehnologii, uprav-lenie. 2018; 2: 92-108. https://doi.org/10.35567/1999-4508-2018-2-7. (In Russ.).

Prirodnye sorbenty i kompleksony v ochistke stochnyh vod / Pod red. E.S. Klimova. Ul'janovsk. UlGTU. 2011. 201 p. (In Russ.).

El Haouti R., Anfar Z., Et-taleb S., Benafqir M., Lhanafi S., Alem N., Removal of heavy metals and organic pollutants by a sand rich in iron oxide. Euro-Mediterranean Journal for Environmental Integration. 2018; 3: 1-11. https://doi.org/10.1007/s41207-018-0058-9.

Benjamin M.M., Sletten R.S., Bailey R.P., Bennett T. Sorption and filtration of metals using iron-oxide-coated sand. Water Res. 1996; 30(11): 2609-2620. https://doi.org/10.1016/S0043-1354(96)00161-3.

Hubicki Z., Kołodyńska D. Ion Ex-change Technologies. Chapter 8: Selective removal of heavy metal ions from waters and waste waters using ion exchange meth-ods. Ion Exchange Technologies. 2012; 193-240.

Dudareva G.N., Irinchinova N.V., Dudarev V.I., Adsorption extraction of nickel (II) from industrial aqueous solu-tions. Izvestiya Vuzov. Prikladnaya Khimiya i Biotekhnologiya. 2020; 10(1): 133-139. https://doi.org/10.21285/2227-2925-2020-10-1-133-139 (In Russ.).

Vodjanickij Ju.N. Tjazhelye metally i metalloidy v pochvah. M. GNU Pochvennyj institut im. V.V. Dokuchaeva RASHN. M. GNU Pochvennyj institut im. V.V. Dokuchaeva RASHN. 2008. 86 p. (In Russ.).

QCVN 08-MT:2015/BTNMT / Na-tional technical regulation on surface water quality. Hanoi: Ministry of Natural Re-sources and Environment Vietnam. 2015. 13 p.

Yakovleva A.A., Nguyen T.T., Cal-culation of the average particle size and uni-formity coefficient of coastal sands based on the results of sieve analysis. Molodezhnyj vestnik IrGTU. 2020; 10(4): 69-75. (In Russ.).

Yakovleva A.A., Nguyen T.T., Char-acteristics of Sorption on Surfaces of River Sands with the Participation of Iron(III) Ions. Zhurnal fizicheskoj khimii. 2021; 95(6): 1-6. https://doi.org/10.31857/S0044453721060285. (In Russ.).

Yakovleva A.A., Nguyen T.T., To the question of the barrier qualities of the sands of northern and central Vietnam. Sorption of iron (III) ions. Rossijskij khimicheskij zhurnal. 2020; 64(2): 80-84. https://doi.org/10.6060/rcj.2020642.12. (In Russ.).

Ho Y.S., McKay G., Pseudo-second order model for sorption processes. Process biochemistry. 1999; 4: 451-465.

Ho Y.S., Review of second-order models for adsorption systems. J. Hazard. Mater. 2006; 136(3): 681-689. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2005.12.043.

Timofeev K.L., Mal'cev G.I., Sviri-dov A.V., The kinetics of sorption of ions of indium, iron and zinc on a modified montmorillonite. Vestnik Moskovskogo Uni-versiteta. Serija 2. Khimija. 2017; 58(3): 135-143. (In Russ.).

Thajeel A.S., Isotherm, kinetic and thermodynamic of adsorption of heavy metal ions onto local activated carbon. Aquatic Science and Technology. 2013; 1(2): 53-77. https://doi.org/10.5296/ast.v1i2.3763.

Azizian S. Kinetic models of sorp-tion: a theoretical analysis. J. Colloid Interf. Sci. 2004; 276(1): 47-52. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2004.03.048.

Sjutova E.A., Dzhigola L.A., Research of the kinetic regularities of calcium ions solid-phase concentration by natural sorbents. Sorbtsionnye i khromatograficheskie protsessy. 2020; 20(1): 64-78. https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2020.20/2381. (In Russ.).

Ramazanov A.Sh., Esmail G.K., Sveshnikova D.A. Kinetics and thermody-namics of sorption of heavy metal ions on montmorillonite-containing clay. Sorbtsionnye i khromatograficheskie protsessy. 2015; 15(5): 672-682. https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2015.15/320. (In Russ.).

Kokotov Yu.A., Pasechnik V.A. Equilibrium and kinetics of ion exchange. L. Chemistry. 1960. 336 p.

Ait Ahsaine H., Zbair M., El haouti R. Mesoporous treated sewage sludge as outstanding low-cost adsorbent for cadmium removal.Desalin. Water Treat. 2017; 85: 330-338. https://doi.org/10.5004/dwt.2017.21310.

Xing S., Zhao M., Ma Z. Removal of heavy metal ions from aqueous solution using red loess as an adsorbent. J. Environ. Sci-China. 2011; 23(9): 1497-1502. https://doi.org/10.1016/S1001-0742(10)60581-5.