Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов
Основан в 2009 году

Сорбция катионов La3+ цеолитами из водных растворов

Ю.В. Рех1, С.А. Бибанаева2, М.С. Валова1, В.М. Скачков2, О.В. Федорова1, Н.А. Сабирзянов2

1 ФГБУН «Институт органического синтеза им. И.Я. Постовского Уральского отделения РАН»
2 ФГБУН «Институт химии твердого тела Уральского отделения РАН»

DOI: 10.26456/pcascnn/2024.16.960

Оригинальная статья

Аннотация: Показано, что сорбция катионов лантана синтетическим алюмосиликатным цеолитом, в отличие от природного, увеличивается, как в кислых, так и в нейтральных условиях в 4 раза (с 8 до 26%) и 8 раз (с 4 до 33%), а сорбционная ёмкость увеличивается в 3-8 раз до 145 и 184 мг/г соответственно. Сделан сравнительный анализ применимости адсорбционных моделей Ленгмюра, Фрейндлиха,Темкина, Дубинина-Радушкевича для описания экспериментальных изотерм адсорбции катионов лантана на синтетическом цеолите. Показано, что в водных средах лучше всего подходит модель Ленгмюра (R2 = 0,9996). Это свидетельствует о том, что в результате сорбции образуется однородная монослойная поверхность. По моделям псевдо-первого, псевдо-второго порядка и модели внутричастичной диффузии сделано предположение об ионообменном характере сорбции. Было показано, что цеолиты могут почти количественно извлекать катионы La3+ из водных растворов ипредставляют интерес в качестве сорбентов, обладающих высокой сорбционной способностью.

Ключевые слова: сорбция, очистка, сорбционная активность, синтетический цеолит, алюмосиликат, лантан, модель Лэнгмюра

  • Рех Юлия Викторовна – инженер-лаборант лаборатории гетероциклических соединений, ФГБУН «Институт органического синтеза им. И.Я. Постовского Уральского отделения РАН»
  • Бибанаева Светлана Александровна – научный сотрудник лаборатории химии гетерогенных процессов, ФГБУН «Институт химии твердого тела Уральского отделения РАН»
  • Валова Марина Сергеевна – к.х.н., научный сотрудник лаборатории медицинской химии, ФГБУН «Институт органического синтеза им. И.Я. Постовского Уральского отделения РАН»
  • Скачков Владимир Михайлович – к.х.н., старший научный сотрудник лаборатории химии гетерогенных процессов, ФГБУН «Институт химии твердого тела Уральского отделения РАН»
  • Федорова Ольга Васильевна – к.х.н., старший научный сотрудник лаборатории гетероциклических соединений, ФГБУН «Институт органического синтеза им. И.Я. Постовского Уральского отделения РАН»
  • Сабирзянов Наиль Аделевич – д.т.н., главный научный сотрудник лаборатории химии гетерогенных процессов, ФГБУН «Институт химии твердого тела Уральского отделения РАН»

Ссылка на статью:

Рех, Ю.В. Сорбция катионов La3+ цеолитами из водных растворов / Ю.В. Рех, С.А. Бибанаева, М.С. Валова, В.М. Скачков, О.В. Федорова, Н.А. Сабирзянов // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — 2024. — Вып. 16. — С. 960-970. DOI: 10.26456/pcascnn/2024.16.960.

Полный текст: загрузить PDF файл

Библиографический список:

1. Weitkamp, J. Zeolites and catalysis / J. Weitkamp // Solid State Ionics. – 2000. – V. 131. – I. 1-2. – P. 175-188. DOI: 10.1016/s0167-2738(00)00632-9.
2. Толмачев, А.М. Ионообменные свойства и применение синтетических и природных цеолитов / А.М. Толмачев, В.А. Никашина // В кн.: Ионный обмен; под ред. М.М. Сенявина. – М.: Наука, 1981. – C. 45-63.
3. Bacakova, L. Applications of zeolites in biotechnology and medicine – a review / L. Bacakova, M. Vandrovcova, I. Kopova, I. Jirka // Biomaterials Science. – 2018. – V. 6. – I. 5. – P. 974-989. DOI: 10.1039/c8bm00028j.
4. Eroglu, N. Applications of natural zeolites on agriculture and food production / N. Eroglu, M. Emekci, C.G. Athanassiou // Journal of the Science of Food and Agriculture. – 2017. – V. 97. – I. 11. – P. 3487-3499. DOI: 10.1002/jsfa.8312.
5. Sultanbayeva, G.S. Removal of Fe2+, Cu2+, Al3+ and Pb2+ ions from phosphoric acid by sorption on carbonate-modified natural zeolite and its mixture with bentonite / G.S. Sultanbayeva, R. Holze, R.M. Chernyakova, U.Z. Jussipbekov // Microporous and Mesoporous Materials. – 2023. – V. 170. – P. 173-180. DOI: 10.1016/j.micromeso.2012.11.022.
6. Abdel-Magied, A.F. Hierarchical porous zeolitic imidazolate frameworks nanoparticles for efficient adsorption of rare-earth / A.F. Abdel-Magied, N.A. Hani, M.A. Radwa et al. // Microporous and Mesoporous Materials. – 2019. – V. 278. – P. 175-184. DOI: 10.1016/j.micromeso.2018.11.022.
7. Aissa, A. Covalent modification of calcium hydroxyapatite surface by grafting phenyl phosphonate moieties / A. Aissa, M. Debbabi, M. Gruselle et al. // Solid State Chemistry. – 2007. – V. 180. – I. 8. – P. 2273-2278. DOI: 10.1016/j.jssc.2007.05.016.
8. Дампилова, Б.В. Равновесие и кинетика сорбции ионов лантана на природных цеолитах / Б.В. Дампилова, Э.Л. Зонхоева // Сорбционные и хроматографические процессы. – 2019. – Т. 19. – № 3. – С. 325-333. DOI: 10.17308/sorpchrom.2019.19/749.
9. Федорова, Ю.С. Сорбция NdF3 и ThF4 активированными углями и цеолитами из расплава LiF-NaF-KF / Ю.С. Федорова, В.В. Самонин, А.С. Зотов et al. // Радиохимия. – 2022. – Т. 64. – № 3. – С. 241-247. DOI: 10.31857/S0033831122030066.
10. Бибанаева, С.А. Синтез и исследование функциональных характеристик композиционных материалов на основе наноразмерного гидроксиапатита и синтетических цеолитов / С.А. Бибанаева, Е.А. Богданова, B.М. Скачков // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2023. – Вып. 15. – С. 913-923. DOI: 10.26456/pcascnn/2023.15.913.
11. Seisenbaeva, G.A. Mesoporous silica adsorbents modified with amino polycarboxylate ligands – functional characteristics, health and environmental effects / G.A. Seisenbaeva, M.A.Ali Lamiaa, A. Vardanyan et al. // Journal of Hazardous Materials. – 2021. – V. 406. – I. 4. – Art. № 124698. – 16 p. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2020.124698.
12. Cheng, J. Synthesis of high-crystallinity Zeolite A from rare earth tailings: investigating adsorption performance on typical pollutants in rare earth mines / J. Cheng, X. Hua, G. Zhang, M. Yu, Z. Wang, Y. Zhang, W. Liu, Y. Chen, H. Wang, Y. Luo, X. Hou, X. Xie // Hazardous Materials. – 2024. – V. 486. – Art. № 124698. – 12 p. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2024.133730.
13. Бибанаева, С.А. Синтез алюмосиликатных цеолитов в условиях глиноземного производства / С.А. Бибанаева // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2022. – Вып. 14. – С. 747-753. DOI: 10.26456/pcascnn/2022.14.747.
14. Бибанаева, С.А. Сорбция тяжелых металлов из водных растворов синтетическими цеолитами / С.А. Бибанаева, В.М. Скачков // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2023. – Вып. 15. – С. 924-929. DOI: 10.26456/pcascnn/2023.15.924.
15. Пат. 2780972 Российская Федерация, МПК C01B39/02. Способ получения синтетического алюмосиликатного цеолита / Бибанаева С.А., Скачков В.М., Сабирзянов Н.А.; заявитель и патентообладатель: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела УрО РАН. – № 2022101691; заявл. 26.01.2022; опубл. 04.10.2022, Бюл. № 28. – 7 с.
16. Hogendoorn, С. Facile Arsenazo III-based assay for monitoring rare earth element depletion from cultivation media for methanotrophic and methylotrophic bacteria / C. Hogendoorn, P. Roszczenko-Jasińska, N.C. Martinez-Gomez et al. // Applied and Environmental Microbiology. – 2018. – V. 84. – I. 8. – Art. № e02887-17. – 9 p. DOI: 10.1128/AEM.02887-17.
17. Джайлс, Ч. Адсорбция из растворов на поверхностях твердых тел / Ч. Джайлс, Б. Инграм, Дж. Клюни; ред. Г. Парфит, К. Рочестер; пер. с англ. Б. Н. Тарасевича, под. ред. В.И. Лыгина. − М.: Мир, 1986. – 488 с.
18. Al-Yaari, M. Removal of mercury from polluted water by a novel composite of polymer carbon nanofiber: kinetic, isotherm, and thermodynamic studies / M. Al-Yaari, T.A. Salehb, O. Saber // The Royal Society of Chemistry. – 2021. – V. 11. – I. 1. – P. 380-389. DOI: 10.1039/d0ra08882j.
19. Нo, Y.S. Kinetics of pollutant sorption by biosorbents: review / Y.S. Нo, J.C.Y. Ng, G. McKay // Separation and Purification Methods. – 2000. – V. 29. – I. 2. – P. 189-232. DOI: 10.1081/spm-100100009.
20. Cheung, W.H. Kinetic analysis of the sorption of copper (II) ions on chitosan / W.H. Cheung, J.C.Y. Ng, G. McKay // Journal of Chemical Technology and Biotechnology. – 2003. – V. 78. – I. 5. – P. 562-571. DOI: 10.1002/jctb.836.

⇐ Предыдущая статья | Содержание | Следующая статья ⇒