Адсорбция Cd (II) и Cr (VI) комплексным гуминовым сорбентом: кинетическая и окислительно-восстановительная характеристика процесса

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Изучена предельная насыщаемость гуминовых кислот ионами Fe(III) в процессе получения комплексного гуминового сорбента. Комплексный сорбент ГКмодFe сохраняет 16.5 ммоль/г функциональных групп гуминовых кислот от общего количества групп 25 ммоль/г, которые способны участвовать в обменных реакциях с ионами металлов. Предельная адсорбция Cd(II) сорбентом наблюдается через 5 ч контакта «сорбат – сорбент» и составляет 76±2 мг/г. Увеличение времени контакта до 24 ч приводит к десорбции Cd(II) и снижению сорбционной обменной емкости сорбента до 55±2 мг/г. Предельная адсорбция Cr(VI) наступает через 250 ч контакта «сорбат – сорбент». Присутствие Cd(II) в растворе не влияет на сорбцию Cr(VI) комплексным сорбентом, которая соответствует 61±1 мг/г. Скорость адсорбции рассматриваемых ионов металлов описывается уравнением псевдопервого порядка и сопровождается смешанными диффузионными процессами. Окислительно-восстановительный потенциал системы сорбент+Cr(VI) снижается на 77 мВ и на 38 мВ – в системе сорбент+Cr(VI)+Cd (II) за время контакта 250 ч.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Е. В. Линкевич

Отдел комплексных научных исследований Карельского научного центра РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: maltseva2@gmail.com
Россия, Петрозаводск

В. М. Прокопюк

Отдел комплексных научных исследований Карельского научного центра РАН

Email: maltseva2@gmail.com
Россия, Петрозаводск

Список литературы

  1. Furukawa K., Takahashi Y. // Chemosphere. 2008. Т. 73. №. 8. С. 1272. DOI.org/10.1016/j.chemosphere.2008.07.017
  2. Мальцева Е.В., Иванов А.А., Юдина Н.В. // Журнал физической химии. 2009. Т. 83. № 11. С. 2175. [Mal’tseva E.V., Ivanov A.A., Yudina N.V. //Russian Journal of Physical Chemistry. A. 2009. Т. 83. № 11. С. 1981].
  3. Дину М.И. // Водные ресурсы. 2010. Т. 37. № 1. С. 65. [Dinu M.I. // Water resources. 2010. Т. 37. С. 65] DOI.org/10.1134/S0097807810010057
  4. Сюндюкова К.В., Дмитриева Е.Д., Горячева А.А. и др. // Сорбционные и хроматографические процессы. 2016. Т. 16. № 6. С. 788.
  5. Малышенко Н.В. и др. // Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2015. № 1 (107). С. 77.
  6. Лодыгин Е.Д. // Почвоведение. 2019. № 7. С. 817. [ Lodygin E. D. // Eurasian Soil Science. 2019.Т. 52. С. 769] DOI.org/10.1134/S1064229319070093
  7. Lodygin E.D. et al. // Environmental Research. 2020. Т. 191. С. 110058. DOI.org/10.1016/ j.envres.2020.110058
  8. Василевич Р.С. и др. // Почвоведение. 2014. № 3. С. 283. [Vasilevich R.S. et al. // Eurasian Soil Science. 2014. Т. 47. № 3. С. 162] doi: 10.7868/S0032180X14030113
  9. Кощеева И.Я. и др. // Геохимия. 2018. № 7. С. 685. [Koshcheeva I.Y. et al // Geochemistry International. 2018. Т. 56. № 7. С. 711].
  10. Maurer F. et al. // Environmental science & technology. 2012. Т. 46. № 16. С. 8808. DOI.org/10.1021/es301520s
  11. Bauer I., Kappler A. // Environmental science & technology. 2009. Т. 43. № 13. С. 4902. DOI.org/10.1021/es900179s
  12. Shaker M.A. et al. // Chemosphere. 2014. Т. 111. С. 587. DOI.org/10.1016/j.chemosphere.2014.04.088
  13. Barnie S., Zhang J., Wang H. // Chemosphere. V. 212. 2018. P. 209. DOI.org/10.1016/ j.chemosphere.2018.08.067
  14. Smolyakov B.S. et al. // J. of Еnviron. Chem. Eng. 2015. Т. 3. № 3. С. 1939. DOI.org/10.1016/ j.jece.2015.07.005
  15. Amutenya E.L.M. et al. // Heliyon. 2022. Т. 8. № 6. С. e09720. DOI.org/10.1016/j.heliyon.2022.e09720
  16. Джардималиева Г.И. и др. // Коллоидный журнал. 2020. Т. 82. № 1. С. 11. [Dzhardimalieva G.I. et al. // Colloid Journal. 2020. Т. 82. № 1. С. 1.] DOI.org/10.31857/S0023291220010036
  17. Chen J. P., Wu S. // Journal of Colloid and Interface Science. 2004. Т. 280. № 2. С. 334. DOI.org/10.1016/ j.jcis.2004.08.029
  18. Arslan G., Edebali S., Pehlivan E. // Desalination. 2010. Т. 255. № 1–3. P. 117. DOI.org/10.1016/ j.desal.2010.01.006
  19. Zhou F. et al. // Environmental Science and Pollution Research. 2015. Т. 22. С. 16031. DOI.org/10.1007/s11356-015-4818-7
  20. Zhang T. et al. // Powder Technology. 2020. Т. 360. С. 55–64. DOI.org/10.1016/j.powtec.2019.09.091
  21. Liu T., Rao P., Lo I.M.C. // Science of the Total Environment. 2009. Т. 407. № 10. Р. 3407. DOI.org/ 10.1016/j.scitotenv.2009.01.043
  22. Jiang W. et al. // Environmental Science and Тechnology. 2014. Т. 48. № 14. С. 8078. DOI.org/ 10.1021/es405804m
  23. Rouhaninezhad A.A., Hojati S., Masir M.N. // Ecotoxicology and Environ. Safety. 2020. Т. 206. С. 111247. DOI.org/10.1016/j.ecoenv.2020.111247
  24. Uyguner C.S., Bekbolet M. // Applied Catalysis B: Environmental. 2004. Т. 49. № 4. С. 267. DOI.org/ 10.1016/j.apcatb.2003.12.015
  25. Petrovic M., Kastelan-Macan M., Horvat A.J.M. // Water, air and soil pollution. 1999. T. 111. Р. 41. DOI.org/ 10.1023/A:1005084802830
  26. Юдина Н.В., Савельева А.В., Линкевич Е.В. // Химия твердого топлива. 2019. № 1. С. 34. [Yudina N.V., Savel’eva A.V., Linkevich E.V. // Solid Fuel Chemistry. 2019. Т. 53. № 1. С. 29.] DOI.org/10.1134/S0023117719010092
  27. Линкевич Е.В., Юдина Н.В., Савельева А.В // Журнал физической химии. 2020. Т. 94. № 4. С. 568–573. [Linkevich E.V., Yudina N.V., Sa- vel’eva A.V. // Russian Journal of Physical Chemistry. A. 2020. Т. 94. № 4. С. 742–747.] DOI.org/10.31857/S0044453720040093
  28. Линкевич Е.В., Юдина Н.В., Савельева А.В. и др. // Химия твердого топлива. 2022. № 2. С. 63–69. [Linkevich E.V., Yudina N.V., Savel’eva A.V. et al // Solid Fuel Chemistry. 2022. Т. 56. № 2. С. 145–151.] DOI.org/10.31857/S0023117722020049
  29. Мальцева Е.В., Филатов Д.А., Юдина Н.В. и др. // Химия твердого топлива. 2011. Вып. 45. С. 62. [Mal’tseva E.V., Filatov D.A., Yudina N.V. et al Solid Fuel Chemistry. 2011. Т. 45. № 1. С. 62.].
  30. Микроскопические методы определения размеров частиц дисперсных материалов: Учеб. пособие / Н.Н. Гаврилова, В.В. Назаров, О.В. Яровая. – М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2012. 52 с.
  31. Маслова М.В., Иваненко В.И., Герасимова Л.Г. // Журнал физической химии. 2009. Т. 93. № 7. С. 1002. [Maslova M.V., Ivanenko V.I., Gerasimova L.G. // Russian Journal of Physical Chemistry A. 2019. Т. 93. № 7. С. 1245] DOI.org/10.1134/S0044453719060219
  32. Tang C. et al. // RSC advances. 2017. Т. 7. № 26. С. 16092. DOI.org/10.1039/C6RA28035H
  33. Li Y. et al. // Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. 2008. Т. 65. № 1. С. 25–29. DOI.org/10.1016/ j.colsurfb.2008.02.014
  34. Liu C. et al. // Canadian Journal of Soil Science. 2001. Т. 81. № 3. С. 337. DOI.org/10.4141/S00-070
  35. Крижановская О.О., Синяева Н.А., Карпов С.И. и др. // Сорбционные и хроматографические процессы. 2014. Т. 14. Вып. 5. С. 784.
  36. Сютова Е.А., Джигола Л.А. // Сорбционные и хроматографические процессы. 2020. Т. 20. № 1. С. 64. DOI.org/10.17308/sorpchrom.2020. 20/2381
  37. Klučáková M., Kalina M. // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2015. Т. 483. С. 162. DOI.org/10.1016/j.colsurfa.2015.05.041
  38. Лебедева О.В. и др. // Физикохимия поверхности и защита материалов. 2016. Т. 52. № 2. С. 150. [Lebedeva O.V., Sipkina E.I., Pozhidaev Y.N., Chernigovskaya M.A., Raskulova T.V. Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces. 2016. Т. 52. № 2. С. 218.] DOI.org/10.7868/S0044185616020182
  39. Horsfall Jr.M., Abia A.A. // Water research. 2003. Т. 37. № 20. С. 4913. DOI.org/10.1016/j.watres.2003.08.020
  40. Town R.M., van Leeuwen H.P., Buffle J. // Environmental Science and Technology. 2012. Т. 46. № 19. С. 10487. DOI.org/10.1021/es3018013
  41. Li Y., Yue Q., Gao B. // J. of Hazardous Materials. 2010. Т. 178. № 1–3. С. 455. DOI.org/10.1016/ j.jhazmat.2010.01.103
  42. Struyk Z., Sposito G. // Geoderma. 2001. Т. 102. № 3–4. С. 329–346. DOI.org/10.1016/S0016- 7061(01)00040-4
  43. Kappler A., Brune A. // Soil Biology and Biochemistry. V. 34. Issue 2, 2002. P. 221. DOI.org/10.1016/S0038-0717(01)00176-6

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Фотографии поверхности гуминовых кислот при различном увеличении: а – вид пор гуминовых кислот, б – общая пористая поверхность гуминовых кислот

Скачать (166KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Дифференциальные кривые численного (1), поверхностного (2) и объемного (3) распределения пор гуминовых кислот

Скачать (69KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Массовое соотношение Fe(III) и ГКмод в комплексном сорбенте

Скачать (59KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Кинетическая зависимость сорбции Cd(II) гуминовым комплексом ГКмодFe из индивидуального раствора

Скачать (42KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Кинетические зависимости сорбции комплексным сорбентом Cd (II) из смешанного раствора (1), Cr (VI) из смешанного раствора (2), Cr (VI) из индивидуального раствора (3)

Скачать (64KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Внутричастичная диффузионная модель адсорбции ионов в координатах Вебера – Морриса гуминовым комплексом ГКмодFe: 1 – Cd(II) из смешанного раствора, 2 – Cr(VI) из смешанного раствора, 3 – Cr(VI) из индивидуального раствора

Скачать (67KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Кинетические кривые адсорбции в координатах диффузионной модели Бойда – Адамсона (а – внешняя диффузия, б – внутренняя диффузия) в системе комплексный сорбент – ионы металлов: 1 – Cd(II), 2 –Cr(VI) из смешанного раствора, 3 – Cr(VI) – из индивидуального раствора

Скачать (106KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Изменение окислительно-восстановительного потенциала водных растворов во времени, рН 3.8–4.0: 1 – Fe(OH)3 + Cd(II)+Cr(VI); 2 – ГКмодFe + Cd(II)+Cr(VI); 3 – ГКмодFe + Cr(VI)

Скачать (52KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Равновесное количество Fe(II) в растворе в системе комплексный сорбент – ионы металла во времени: 1 – ГКмодFe–Cd(ІІ), 2 – ГКмодFe–Cr(VI), 3 – ГКмодFe+ Cd(ІІ)+Cr(VI)

Скачать (53KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024