Кинетика сорбции ионов никеля на почвах Удмуртии
Аннотация
Благодаря компонентам поглощающего комплекса почва является мощным природным сорбентом тяжелых металлов в поверхностном слое, снижая, таким образом, негативное воздействие поллютантов. Накопление в почве ионов никеля, способных при изменяющихся внешних условиях вновь переходить в растворенное состояние, диктует необходимость изучения кинетики сорбционного процесса между ионами металла и почвой.
Лабораторный эксперимент по изучению кинетики сорбции ионов никеля проводили в статических условиях контакта раствора соли с верхним гумусовым горизонтом (А0 ) дерново-подзолистой, дерново-карбонатной и серой лесной почв, наиболее распространенных в Удмуртской республике. Представлены результаты определения параметров кинетики ионов никеля из водных растворов сульфата никеля почвой. В эксперименте использовалась серия почвенных суспензий, в которых через фиксированные промежутки времени (0.5-600 час) определяли остаточную концентрацию ионов металла методом атомно-абсорбционной спектрометрии с электротермической атомизацией.
Определено, что процесс сорбции протекает достаточно быстро, более 90% ионов никеля поглощается в первые два часа всеми типами исследуемых почв; равновесие в системе «почва – никель» достигается практически за
24 часа. С помощью экспериментальных кинетических кривых найдено, что величина адсорбции в момент равновесия у дерново-подзолистой почвы по отношению к ионам никеля равна 0.00697 моль∙кг-1, у дерново-карбонатной ̶ 0.00645моль∙кг-1 и у серой лесной ̶ 0.00635 моль∙кг-1. Применение уравнений диффузионной кинетики к экспериментальным кинетическим кривым показало, что кинетика исследуемого сорбционного процесса представляет собой комбинацию внешней и внутренней диффузионной кинетики, при этом внешнедиффузионные ограничения проявляются в большей степени у дерново-подзолистой и дерново-карбонатной почв. Сопоставление результатов использования моделей псевдо-первого и псевдо-второго порядков при изучении механизмов сорбции ионов никеля почвами Удмуртии показывает, что в изученных условиях уравнение псевдо-второго порядка лучше описывает экспериментальные данные у всех исследуемых типов почв, свидетельствуя о контроле процесса сорбции металла почвой химической реакцией. Максимальная константа скорости зафиксирована у дерново-карбонатной почвы (2.97∙10-6 кг∙моль-1∙час-1), минимальные значения константы скорости у дерново-подзолистой почвы (0.68∙10-6 кг∙моль-1∙час-1).
Скачивания
Литература
Aristarkhov A.N., Kharitonova A.F. Sostoyaniye i metodologiya prognoza zag-ryazneniya pochv tyazhelymi metallami. Fertility. 2002; 3: 22-24. (In Russ.).
Lednev A.V., Lozhkin A.V., Pozdeev G.A. Remediatsiya agrodernovo-podzolistoy pochvy, zagryaznennoy nikelem. Russian agricultural science. 2019; 6: 31-35. https://doi.org/10.31857/S2500-26272019631-35. (In Russ.).
Ramachandran V., D'Souza S.F., Adsorption of nickel by Indian soils J. of Soil Sci. and Plant Nutrition. 2013; 13(1): 165-173. https://doi.org/10.4067/S0718-95162013005000015 .
Moreira. C.S., Casagrande. J.C., Al-leoni. L.R.F., D’Camargo O.A., Berton R.S., Nickel adsorption in two Oxisols and an Alfisol as affected by pH, nature of the electrolyte, and ionic strength of soil solu-tion. J. of Soils and Sediments. 2008; 8: 442-451.
Zykina N.G., Kuznetsov M.F. K vo-prosu o fonovom soderzhanii nekotorykh mikroelementov (V, Ni, Ti, Sn, Sc, Sr, Y, Yb) v pochvakh Udmurtii. Bulletin of the Udmurt University. Series Biology. Earth sciences. 2020; 30(1): 43-52. https://doi.org/10.35634/2412-9518-2020-30-1-43-52. (In Russ.).
Zhukova L.A., Gulamova N.V., Glebova I.V. Osnovnyye zakonomernosti kinetiki sorbtsii ionov tsirkoniya serymi le-snymi pochvami Tsentral'nogo cherno-zem'ya. Izvestiya TАA. 2008; 2: 25-31. (In Russ.).
Karpova A.Yu., Shumilova M.A. Sorbtsionnaya sposobnost' dernovo-podzolistoy pochvy po otnosheniyu k ionam nikelya. Chemical Physics and Mesoscopy. 2019; 21(2): 262-266. https://doi.org/10.15350/17270529.2019.2.28. (In Russ.).
Shumilova M.A., Petrov V.G. Is-sledovaniye mekhanizmov pogloshcheniya ionov nikelya pochvoy Udmurtii. Sorbtsionnye I khromatograficheskiye protsessy. 2020; 20(5): 594-601. https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2020.20/3052. (In Russ.).
Kovrigo V.P. Pochvy Udmurtskoy Respubliki. Izhevsk. IzhSАA Publ. 2004. 490 p.
Krechetov P.P., Dianova T.M. Khimiya pochv. Analiticheskiye metody issledovaniya. M. MSU Publ. 2009. 148 p. (In Russ.).
Saldadze K.M., Kopylova-Valova V.D. Kompleksoobrazuyushchiye ionity (kompleksity). M. Khimiya Publ. 1980. 336 p. (In Russ.).
Quantitative chemical analysis tech-nique. Determination of metals in drinking, mineral, natural, waste water and atmos-pheric precipitation by the atomic absorp-tion method. M-02-902-125-2005. St. Pe-tersburg. 2005. 28 p. (In Russ.).
Sosorova S.B., Tsyrempilov E.G., Boloneva L.N., Lavrentyeva I.N., Ubugunov V.L. Sorbtsiya svintsa allyuvi-al'noy pochvoy Zapadnogo Zabaykal'ya (Respublika Buryatiya). Izvestiya TАA. 2019; 6: 5-22. (In Russ.).
On-line calculation of linear regres-sion by the least squares method. Available at: https://www.chem-astu.ru/science/lsq/ (accessed 29 April 2021). (In Russ.).
Shakirova V.V., Sadomtseva O.S., Koshkin E.M., Kozhina A.D. Issledovaniye protsessov sorbtsii nekotorykh ionov tya-zhelykh metallov na prirodnykh materi-alakh, Natural Sciences. Chemistry. 2016; 57(4): 118-124. (In Russ.).
Rogova O.B., Vodyanitsky Yu.N. Sorbtsiya tsinka i medi v pochvakh zony vozdeystviya Cherepovetskogo metallur-gicheskogo kompleksa. Bulletin of the Soil Institute named after V.V. Dokuchaev. 2010; 65: 65-74. https://doi.org/10.19047/0136-1694-2010-65-65-74. (In Russ.).
Pankin A.A., Linnik V.N., Molotok E.V. Kinetika sorbtsii ionov tyazhelykh metallov pochvoy. Bulletin of Polotsk State University. Series C: Basic Sciences. 2006; 10: 181-183. (In Russ.).
Fenelonov V.B. Vvedeniye v fizi-cheskuyu khimiyu formirovaniya supramo-lekulyarnoy struktury adsorbentov i katali-zatorov. Novosibirsk. SB RAS Publ. 2004. 442 p. (In Russ.).
Alosmanov R.M. Issledovaniye ki-netiki sorbtsii ionov svintsa i tsinka fosforsoderzhashchim kationitom. Vestn. Moscow University. Ser. 2: Chemistry. 2011; 52(2): 145-148. (In Russ.).
Li N., Bai R., Copper adsorption on chitosan – cellulose hydrogel beads: behav-iors and mechanisms. Separ. Purif-ic.Technol. 2005; 42(3): 237-247.
Neudachina L.K., Petrova Yu.S., Zasukhin A.S., Osipova V.A., Gorbunova E.M., Larina T.Yu. Kinetika sorbtsii ionov tyazhelykh metallov piridiletilirovannym aminopropilpolisiloksanom. Analytics and control. 2011; 15(1): 87-95. (In Russ.).
Ho Y.S., Ng J.C.Y., McKay G., Ki-netics of pollutant sorption by biosorbents: review. Separ. Purif. Methods. 2000; 29: 189-232.
