Кинетика сорбции ионов марганца на каолините
Аннотация
Одной из важнейших задач современности является проблема загрязнения природных вод тяжелыми металлами, которые обладают токсичными свойствами и представляют опасность для окружающей среды. Выбор оптимального вида очистки вод основывается на таких параметрах как концентрации ионов в воде и стоимости очистки. Метод адсорбционного извлечения широко используется для удаления многих ионов тяжелых металлов, имея ряд преимуществ, таких как простота, скорость, сравнительно невысокие затраты. В качестве сорбентов применяют синтетические сорбенты и природные. Преимуществом последних является низкая стоимость и доступность. С экономической точки зрения предпочтение отдается недорогим сорбентам. Таким сорбентом является каолинит, который относится к алюмосиликатным минералам. Модификация алюмосиликатных минералов улучшает сорбционные свойства по отношению к ионам тяжелых металлов.
В качестве объекта исследования для сорбции ионов Mn2+ выбран природный и модифицированный каолинит. Исследованы закономерности кинетики сорбции ионов марганца на различных формах каолинита из модельного раствора. Сорбционную способность определяли в статических условиях при температуре 298 К. Эксперименты проводили на модельных водных растворах, приготовленных из сульфата марганца MnSO4·4H2O. Содержание ионов марганца в растворах варьировали от 1.0 до
9.0 мг/дм3. По времени установления химического равновесия сорбции ионов Mn2+ исследована кинетика сорбции. Во всех случаях равновесные концентрации достигаются в течение 40 мин. При сорбционной очистке водных объектов важным технологическим параметром является скорость извлечения ионов металлов. На основе кинетических кривых сорбции, полученных в интервале температур 298-333 К, были рассчитаны кинетические параметры: константы скорости и коэффициенты диффузии.
Рентгеноструктурным и рентгенофазовым анализами изучена структура природного каолинита. Установлено, что при увеличении концентрации ионов марганца от 1.0 до 9.0 мг/дм3 в растворе сорбционная емкость возрастает. Значительно увеличивается обменная емкость у модифицированных форм с 1.0 до 50.0 мг/г. Это подтверждает, что модифицированный каолинит является селективным сорбентом для извлечения ионов марганца из водных растворов. Полученные результаты позволяют сделать вывод, что на алюмосиликатном сорбенте каолините процесс сорбции ионов происходит по ионообменному механизму.
Скачивания
Литература
Doklad ob jekologicheskoj situacii v Tjumenskoj oblasti v 2021 g. Pravitel'stvo Tjumenskoj oblasti. Tjumen', 2022. [Jel-ektronnyj resurs]. URI: https: //admtyumen/ ru/files/upload/OIV/D_nedro/Doklad%20ob%20jekologicheskoj%20 situ-acii%v%20Tjumenskoj%20oblasti%20v%202021%20godu.pdf (data obrashhenija: 15.05.22). (In Russ.)
Zhiljakov E.V., Monahova Z.N., Guzeeva S.A., Brjuhanova R., Tomus I.Ju. Analis geoеkologiskoy situatsii v vodnyh obektah Tjumenskoy oblasti i goroda Tjumeni. Uspehi sovremennogo estestvoz-nanija. 2019; 5: 47-52. (In Russ.)
Volobueva E.E., Pimonova S.A., Bulycheva E.S. Toksicheskie svojstva mar-ganca Uspehi sovremennogo estestvoznani-ja. 2014; 6; 87-88. (In Russ.)
Koroleva A.A. Vlijanie marganca na ythdyuju sistemu: novyj vzgljad. Mikrojel-ementy v medicine. 2023; 24: 48-52. (In Russ.)
SanPiN 1.2.3685- 21: Normy kachest-va i bezopasnosti vody. (In Russ.)
Kaljukova E.N., Kislova E.V. Issle-dovanie processa sorbcii kationov margan-ca (II) na dolomite b shungite. Vestnik SGASU. Gradostroitel'stvo i arhitektura. 2013; 4(13): 36-38. (In Russ.)
Belova T.P. Adsorbcija marganca I svinca naturalnym ceolitom iz vodnyh rastvorov. Sorbtsionnye i khromatografich-eskie protsessy. 2015; 15(5): 630-635. (In Russ.)
Fomenko A.I., Sokolov L.I. Issle-dovayie sorbcionnych cvoictv bolotnych rud dlja izblechenija ionov marganca I zhelesa iz podzemnych vod. Zhurnal pri-kladnoj himii. 2019; 92(2): 257-263. (In Russ.)
Mudarisova R.H., Sagitova A.F., Ku-kovinec O.S. Izuchenie mehanizma sorbcii ionov Cu2+, Co2+ и Mn2+ na modificiro-vannom prirodnom polimere – pektine. Zhurnal fizicheskoj himii. 2022; 96(8): 1188-1194. (In Russ.)
Otyrba G.G., Fidchenko M.M., Kamenchuk V.N., Kamenchuk I.N., Kurilkin A.A. Ispolzovanie prirodnyc montmorillo-nitovych glin d processe roaguljacionnoy ochistki stochnykh vod prachechnykh. Sorbtsionnye i khromatograficheskie protsessy. 2020; 20(6): 773-781. (In Russ.)
Baklaj A.A., Makovskaja N.A., Leont'eva T.G., Kuzmuk D.A. Isuchenie miniralnogo sostava prirodnych glin Respubliki Belarus I ich sorbcionnych svoistv po otnosheniju k radionuklidam cezija I stroncyja. Sorbtsionnye i khroma-tograficheskie protsessy. 2021; 21(2): 246-255. (In Russ.)
Hounfodji J.W., Kanhounnon W.G., Kpotin G., Atohoun G.S., Lainé Ju., Foucaud Ya., Badawi M. Molecular insights on the adsorption of some pharmaceutical res-idues from wastewater on kaolinite surfac-es. Chemical Engineering Journal. 2021; 407: 127176. https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.127176
Folasegun A.D., Akpomie K.G. Simultaneous adsorption of Ni(II) and Mn(II) ions from aqueous solution unto a Nigerian kaolinite clay. Journal of Materi-als Research and Technology. 2014; 3(2): 129-141. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2014.03.002
Mamedova S.A., Ismajlova V.A., Abdullaeva L.A., Tejmurova Je.M., Ab-dulaeva L.A. Sorbcija ionov Рb2+ i Mn2+ na modificyrovannom bentonite. Sorbtsionnye i khromatograficheskie protsessy. 2021; 21(6): 850-859. (In Russ.)
Bojd I., Adomson A., Majers L. Hromatograficheskij metod razdelenija ionov. M.: IL, 1969. 333 p. (In Russ.)
Ramazanov A.Sh., Esmail G.K., Sveshnikova D.A. Kinetika i ter-modinamika sorbcii tjashelych metallov na montmorillonit sodershashhejj gline. Sorbtsionnye i khromatograficheskie protsessy. 2015; 15(5): 672-682. (In Russ.)
Timofeeva K.L., Usol'cev A.V., Krajuhin S.A., Mal'cev G.I. Kinetika sorbcii ionov indija, zhelesa i cinka skabokislotnymi kationitami. Sorbtsionnye i khromatograficheskie protsessy. 2015; 15(5): 720-729. (In Russ.)
Kurtukova L.V., Somin V.A., Koma-rova L.F. Izmenenie svojjctv bentoni-tovych glin pod dejjstviem raslichnykh aktivatorov. Polzunovskij vestnik. 2013; 1: 287-289. (In Russ.)
Huramshina I.Z., Nikiforov A.F., Migalatij E.V. Modificirovannye prirod-nye corbenty dlja izvlechenija medi (II) iz vodnych rastvorov. Voprosy sovremennoj nauki i praktiki. Universitet im. V.I. Ver-nadskogo. 2015; 1(55): 26-31. (In Russ.)
Dou W., Deng Zh., Fan J., Lin Q., Wu Yu., Ma Ya., Li Z., Enhanced adsorp-tion performance of La(III) and Y(III) on kaolinite by oxalic acid intercalation ex-pansion method, Applied Clay Science. 2022; 229: 106693. https://doi.org/10.1016/j.clay.2022.106693
Garmash A.V., Sorokina N.M. Met-rologicheskie osnovy analiticheskoj himii. M. 2017. 51 p. (In Russ.)
Shvarcenbah G., Flashka G. Kom-pleksonometricheskoe titrovanie. M. Himi-ja, 1970. 360 p. (In Russ.)
Lur'e Ju.Ju. Spravochnik po analit-icheskoj himii. M.: Izd-vo Himija, 1979. 480 p. (In Russ.)
Markov V.F., Formazjuk N.I., Mas-kaeva L.N., Makurin Ju.N., Stepanovskijj E.I. Izvlechenie medi (II) iz promyshlen-nych stokov s pomochh’ju kompozicion-nogo sorbenta silnokislotnyjj kationit – gidroksid zhelezo. Mezhdunarodnyj nauch-nyj zhurnal «Al'ternativnaja jenergetika i jekologija». 2007; 3 (47): 144-149. (In Russ.)
Huramshina I.Z., Nikiforov A.F., Lipunov I.N., Pervova I.G. Н. Sorbcion-noe izvlechenie medi (II) iz vodnych rastvorov prirodnymi miniralnymi sorben-tami na osnove opal-kristobflitovych porod. Sorbtsionnye i khromatograficheskie protsessy. 2014; 14(2): 338-344. (In Russ.)
Huramshina I.Z., Nikiforov A.F., Lipunov I.N., Pervova I.G. Н. Sorbcion-noe izvlechenie medi (II) iz vodnych rastvorov prirodnymi miniralnymi sorben-tami na osnove opal-kristobflitovych porod J. Colloid and Interface Sci. 2004; 271: 284-295. (In Russ.)
