Сорбція іонів Cu(II), Cd(II), Co(II), Zn(II) та Cr(VI) композиційним сорбентом на основі нанорозмірного заліза
DOI:
https://doi.org/10.15407/dopovidi2021.04.070Ключові слова:
важкі метали, сорбція, нанорозмірне нульвалентне залізо, монтморилоніт, композиційний сорбентАнотація
Досліджено особливості сорбційного вилучення важких металів (Cu(II), Cd(II), Zn(II), Co(II), Cr(VI)) зі складних за вмістом стічних вод, що містять суміш цих іонів, композитом на основі нанорозмірного заліза з використанням високоактивного дисперсного мінералу монтморилоніту як неорганічної матриці. Отримано залежності величин сорбції важких металів від рН. На основі моделей поверхневого комплексоутворення (модель дифузного подвійного шару (DDLM)) кількісно описано процеси сорбції. За селективністю досліджені катіони важких металів утворюють ряд Cu > Zn > Co > Cd, властивий як природному монтморилоніту, так і композиційному сорбенту. Встановлено, що одержаний композиційний матеріал має значно кращі сорбційні властивості щодо вилучення іонів важких металів із водних розчинів порівняно з природним монтморилонітом. Аналіз ізотерм сорбції проведено із застосуванням рівнянь Ленгмюра і Фрейндліха. Високі сорбційні характеристики композиційного сорбенту на основі нанорозмірного нульвалентного заліза і дисперсного силікату монтморилоніту щодо іонів важких металів обумовлюють перспективність його застосування в процесах очищення багатокомпонентних стічних вод гальванічних виробництв і гідрометалургійних підприємств.
Завантаження
Посилання
Pasinszki, T. & Krebsz, M. (2020). Synthesis and application of zero-valent Iion nanoparticles in water treatment, environmental remediation, catalysis, and their biological effects. Nanomaterials, 10, No. 5, 917. https://doi.org/10.3390/nano10050917
Zou, Y., Wang, X., Khan, A., Wang, P., Liu, Y., Alsaedi, A., Hayat, T. & Wang, X. (2016). Environmental
remediation and application of nanoscale zero-valent iron and its composites for the removal of heavy metal ions: a review. Environ. Sci. Technol., 50, No. 14, pp. 7290-7304. https://doi.org/10.1021/acs.est.6b01897
Trujillo-Reyes, J., Peralta-Videa, J. R. & Gardea-Torresdey, J. L. (2014). Supported and unsupported
nanomaterials for water and soil remediation: are they a useful solution for worldwide pollution? J. Hazard. Mater., 280, pp. 487-503. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2014.08.029
Uddin, M. K. (2017). A review on the adsorption of heavy metals by clay minerals, with special focus on the past decade. Chem. Eng. J., 308, pp. 438-462. https://doi.org/10.1016/j.cej.2016.09.029
Bockris, J. (Ed.). (1982). Chemistry of the environment. Moscow: Khimia (in Russian).
Genç-Fuhrman, H., Mikkelsen, P. S. & Ledin, A. (2016). Simultaneous removal of As, Cd, Cr, Cu, Ni and Zn from stormwater using high-efficiency industrial sorbents: Effect of pH, contact time and humic acid. Sci. Total Environ., 566-567, pp. 76-85. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2016.04.210
Tobilko, V. Yu. & Kornilovych, B. Yu. (2015). Synthesis and sorption properties of composite materials based on nanoscale Fe0. Vostochno-Evropeyskiy zhurnal peredovyih tehnologiy, No. 4/5, pp. 22-27 (in Ukrainian). https://doi.org/10.15587/1729-4061.2015.46580
Lützenkirchen, J. (Ed.). (2006). Surface complexation modelling. Amsterdam: Elsevier.
Langmuir, D. (1997). Aqueous environmental geochemistry. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall.
Bourg, I. C., Sposito, G. & Bourg, A. C. M. (2007). Modeling the acid-base surface chemistry of montmorillonite. J. Colloid Interface Sci., 312, pp. 297-310. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2007.03.062
Leroy, P. & Revil, A. J. (2004). A triple-layer model of the surface electrochemical properties of clay minerals. J. Colloid Interface Sci., 270, pp. 371-380. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2003.08.007
Baeyens, B. & Fernandes, M. M. (2018). Adsorption of heavy metals including radionuclides. Dev. Clay Sci., 9, pp. 125-172. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-102432-4.00005-6
Marani, D., Patterson, J. W. & Anderson, P. R. (1995). Alkaline precipitation and aging of Cu(II) in the presence of sulfate. Wat. Res., 29, pp. 1317-1326. https://doi.org/10.1016/0043-1354(94)00286-G
de Pablo, L., Chávez, M. L. & Abatal, M. (2011). Adsorption of heavy metals in acid to alkaline environments by montmorillonite and Ca-montmorillonite. Chem. Eng. J., 171, pp. 1276-1286. https://doi.org/10.1016/j.cej.2011.05.055
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2021 Доповіді Національної академії наук України
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
