Адсорбція йонів барію та цинку мезопористим ТіО2 з хемосорбованими карбонатними групами

H. V. Vasylyeva, I. F. Mironyuk, I. M. Mykytyn, N. Danylyuk

Анотація


У даній роботі запропоновано мезопористий TiO2 з хемосорбованими карбонатними групами у якостіадсорбенту для вилучення катіонів цинку і барію із водних розчинів. Досліджено залежність величиниадсорбції від тривалості взаємодії, кислотності розчину, рівноважної концентрації катіонів Zn2+ і Ba2+ атакож модифікації поверхні ТіО2. До одержаних результатів застосовано чотири найбільш поширенікінетичні моделі: Лагергрена псевдо-першого та псевдо-другого порядку, модель внутрішньочастинковоїдифузії та модель хемосорбції Еловича. Показано, що експериментальні величини адсорбції Zn2+ і Ba2+апроксимуються кінетичною моделлю Лагергрена псевдо-другого порядку з великою степіннюдостовірності ( R2= 0.99).Досліджено рівноважну адсорбцію у інтервалі концентрацій важких металів 27.46 мг/л - 7809 мг/л.До одержаних експериментальних даних застосовано теорії адсорбції Ленгмюра і Дубініна-Радушкевича. З використанням рівняння Дубініна-Радушкевича розраховано енергію адсорбції цинку ібарію модифікованим і немодифікованим ТіО2, значення якої лежать у межах 15.82 - 9.399 кДж/моль, щовідповідає механізмові фізичної адсорбції. Експериментальні результати адсорбції катіонів барію і цинкудобре описуються теорією Ленгмюра (R2 =0,99).Механізм адсорбції двовалентних катіонів приблизно однаковий. Висловлено припущення, щорізниця у адсорбції йонів цинку порівняно з йонами барію полягає у тому, що катіони Zn2+, маючиневеликий йонний радіус, здатні дифундувати у мікропори модифікованого ТіО2 , тоді як катіони Ba2+адсорбуються у мезопорах. При одночасній присутності катіонів барію і цинку у розчині у першу чергупоглинається цинк. На його адсорбцію не так сильно впливає присутність Ва2+ , як на адсорбцію барію –присутність катіонів цинку. Цей факт може бути корисним при необхідності сорбційного розділення париZn2+ - Ba2+.Мезопористий ТіО2 з хемосорбованими карбонатними групами є дуже ефективним адсорбентомщодо катіонів Zn2+ і Ba2+. Він здатний адсорбувати катіони Zn2+ і Ba2+ як із індивідуальних розчинів, так із сумішей. Досліджений адсорбент є кращим у цьому плані, ніж більшість світових аналогів.


Ключові слова


mesoporous TiO2, adsorption, zinc, barium.

Посилання


Aditya Rageev. Kaveshwar at all. Journal of cleaner production, 193, 1 (2018) (https://dio.org/10.1016/j.clepro.2018.05.041).

J. M. Lacob, Ch. Karthik, R. Ganes Saratale at all. Journal of Environmental Management 217, 56 (2018) (https://dio.org/10.1016/j.jenvman.2018.03.077).

Eveliina Muuri. The sorption and diffusion of 133Ba in granitic rocks. (Master’s thesis University of Helsinki Faculty of Science Department of Chemistry Laboratory of Radiochemistry, 2015)

T. R. De Gardo, Mu. K.Pandey, J. F.Byrne, H. P.Engensbercht at all. Nucl. Med. August 55(8), 1348 (2014) (https://dio.org.10.2967/jnumed.114.141218).

J.W.Engle, V.Loper-Rodrigues, R.E. Gaspar – Carcamo, H.F.Valdovinos, M.Valle-Gonzalez at all. Appl. Radiat. Isot, 70(8), 1792 (2012) (https://doi.org.10.1016/j.apradiso.2012.03.030).

Phoebe Zito Ray, Heather J.Shipley. RSC Advances 5 (2015) (https://doi.10.1039/c5ra02714d).

E.A. Abdel-Galila, H. Moloukhiaa, M. Abdel-Khalikb, Sara S. Mahrou, Applied radiation and isotopes, 140, 363 (2018)(https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2018.07.022).

Joannis Anastopoulos, Alok Mittal, Muhammad Usman, Jyoti Mittal at all. Journal of moleqular liquids 269, 855 (2018) (https://doi.org/10.1016/j.molliq.2018.08.104).

Ahmad Kayyvani Fard, Gordon McKay, Rita Chamoun at all. Chemical engineering journal, 317, 331 (2017) (https://doi.org/10.1016/j.cej.2017.02.090).

M. Karanas, M. B. Dolich, D. Velijovich, V. N. Rajakovich-Ognjianovich at all. The removal of Zn(II), Pb(II) and As(V) ions by lime activated fly ash and valorization of the exhausted adsorbent. Waste Management, 78, 366-378 (2018) (https://doi.org/10.1016/j.wasman.2018.05.052).

L. Giraldo, A. Erto, J. C. Moreno-Piraja, Magnetite nanoparticles for removal of heavy metals from aqueous solutions: synthesis and characterization, Adsorption, 19, 465 (2013) (https://www.doi.org//10.1007/s10450-012-9468-1).

U. Kouakou, A. S. Ello, J. Aboua Yapo, A. Trokourey Adsorption of iron and zinc on commercial activated carbon. Journal of Environmental Chemistry and Ecotoxicology, 5(6), 168 (2013) (https://www.doi.org//10.5897/JECE2013.0264).

D. A. Gkika, E. V. Liakos, N. Vordos, Ch. Kontogoulidou, L. Magafas, D. N. Bikiaris, D. V. Bandekas, A. C. Mitropoulos, G. Z. Kyzas Cost Estimation of Polymeric Adsorbents, Polymers, 11, 925 (2019) (https://www.doi.org/10.3390/polym11050925).

H. N. Tran, H. Ch. Nguyen, S. H. Woo, T. V. Nguyen, S. Vigneswaran, A. Hosseini-Bandegharaei, J. Rinklebe, A. K. Sarmah, A. Ivanets, G. L. Dotto, T. T. Bui, R.-S. Juang, H.-P. Chao. Removal of various contaminants from water by renewable lignocellulose-derived biosorbents: a comprehensive and critical review, Critical Reviews in Environmental Science and Technology, (2019) (https://doi.org/10.1080/10643389.2019.1607442).

G. Shipra Mital, T. Manoj A review of TiO2 nanoparticles. Review Chinese Science Bulletin Physical Chemistry, 56(16) 1639 (2011) (https://www.doi.org//10.1007/s11434-011-4476-1).

L.I. Myronyuk, I.F. Myronyuk, V.L. Chelyadyn, V.M. Sachko, M.A. Nazarkovsky, R. Leboda, J. Skubiszewska-Zięba, V.M. Gun’ko, Chem. Phys. Lett., 583, 103 (2013) (https://doi:10.1016/J.CPLETT.2013.07.068).

I. Mironyuk, T. Tatarchuk, Mu. Naushad, H. Vasylyeva, I. Mykytyn, Journal of Molecular Liquids, 285, 742 (2019), ISSN 0167-7322, (https://doi.org/10.1016/j.molliq.2019.04.111).

K.M.Mackay, R.A.Mackay,W.Henderson, Introduction to modern inorganic chemistry 5th edition, (Blackie Academic and professional, and imprint of Chapman and Hall, 2-6 Boundary Row, London SE1 8NH, UK, 1996, ISBN 0751403733).

James P. Birk Characteristic Reactions of Barium (Ba2+) Libre texts (https://status.libretexts.org).

H.N.Tran, S.-J. You at all. Water Res., 120, 88 (2017) (https://doi.org/10.1016/j.waters.2017.04.014).

Arthur W. Adamson, Physical Chemistry of Surfaces (Third edition. Мир, Москва, 1979).

H.N.Tran, S.-J. You, H.P. Chao. J. Environ. Manag., 188, 322 (2017).

H.N.Tran, S.-J. You, H.P. Waste Manag. Res., 34(2), 129 (2015).

G. Zhao, X. Wu, X. Tan, X. Wang, The Open Colloid Science Journal, 4, 19 (2011).

Atlas of Eh-pH diagrams Inter comparison of thermodynamic databases Geological Survey of Japan Open File Report No.419.

M. Karanas, M. B. Dolich, D. Velijovich, V. N. Rajakovich-Ognjianovich at all. Waste Management, 78, 366 (2018) (https://doi.org/10.1016/j.wasman.2018.05.052).

Ali Q.Selim, Lotfi Sellaoui, Sayed A.Ahmed, Mohamed Mobarak, Essam A.Mohamed, Abdelmottaleb Ben Lamine, Alessandro Erto, Adrián Bonilla-Petriciolet Moaaz K.Seliem 7(4), 103 (2019) (https://doi.org/10.1016/j.jece.2019.103217).

I.F. Mironyuk, V.M. Gun’ko, H.V. Vasylyeva, O.V. Goncharuk, T.R. Tatarchuk, V.I. Mandzyuk, N.A. Bezruka, T.V. Dmytrotsa, Effects of enhanced clusterization of water at a surface of partially silylated nanosilica on adsorption of cations and anions from aqueous media, Microporous Mesoporous Mater., 277, 95–104, (2019) (https://doi.org:10.1016/J.MICROMESO.2018.10.016).


Повний текст: PDF (English)
7 :: 20

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.