Изучение адсорбции ионов кадмия из растворов на природном и модифицированных диатомитах

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Поиск новых технологий очистки природных и сточных вод не теряет своей актуальности. Тяжелые металлы являются наиболее опасными загрязнителями. Наибольшей токсичностью среди них обладает кадмий, вызывая при техногенном загрязнении водной среды серьезные экологические проблемы, поэтому его извлечение является актуальной задачей. Проведен анализ зарубежных исследований по извлечению ионов кадмия. Адсорбция кадмия исследовалась многими авторами и описана во многих работах на каолинах оксидах/гидрооксидах железа, в отличие от кремнистых пород. Для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов предлагается сорбционный метод с использованием природного и модифицированного диатомита. Целью явилось изучение сорбционной активности диатомита по отношению к ионам кадмия. В статических условиях были исследованы процессы физико-химического модифицирования диатомита для извлечения ионов кадмия из водных растворов, изучено влияние времени и рН на величину сорбции, определены оптимальные условия сорбционного извлечения, построены изотермы адсорбции, получены количественные характеристики величин адсорбции ионов кадмия на поверхности модифицированных сорбентов, оценена принципиальная возможность использования диатомитов для очистки кадмий содержащих сточных вод. На основании полученных данных можно заключить, что кислотная активация не способствует адсорбции (наблюдается даже отрицательная адсорбция), что подтверждает подвижность кадмия в области низких рН. С увеличением щелочности велика вероятность образования катиона гидроксокадмия (CdOH)+, что также понижает мобильность этого металла. Термическая активация показывает стабильную адсорбцию по отношению к Cd+2, что дает основание предположить возможность использования такой активации диатомита для сорбции кадмия и других металлов, то есть при комплексном загрязнении.

Об авторах

Дмитрий Евгеньевич Борисков

Пензенский государственный технологический университет

ORCID iD: 0000-0003-4151-8351
Россия, 440039, г. Пенза, проезд Байдукова/ул. Гагарина, д. 1а/11

Сания Юнусовна Ефремова

Пензенский государственный технологический университет

ORCID iD: 0000-0002-9520-4094
Россия, 440039, г. Пенза, проезд Байдукова/ул. Гагарина, д. 1а/11

Надежда Алексеевна Комарова

Пензенский государственный технологический университет

ORCID iD: 0000-0001-6972-1744
Россия, 440039, г. Пенза, проезд Байдукова/ул. Гагарина, д. 1а/11

Список литературы

  1. Moore J. W., Ramamoorthy S. Heavy metals in natural waters. N.Y. : Springer, 1983. 268 p.
  2. Алыков Н. М., Шачнева Е. Ю., Арчибасова Д. Е. Изучение адсорбции кадмия из водных растворов на модифицированных сорбентах // Научный потенциал регионов на службу модернизации : межвуз. сб. науч. ст. / гл. ред. Д. П. Ануфриев. Астрахань : АИСИ, 2012. № 2 (3). 170 с.
  3. Forbes E. A., Posner A. M., Quirk J. P. The specifi c adsorption of divalent Cd, Co, Cu, Pb, and Zn on goethite // J. Soil Sci. 1976. Vol. 27. P. 154–166.
  4. Бузаева М. В., Климов Е. С. Физико-химические свойства природных сорбентов Ульяновской области // Башкирский химический журнал. 2010. № 4. С. 37–40.
  5. Пимнева Л. А., Искакова А. И. Термодинамика адсорбции ионов кадмия на каолине// Современные наукоемкие технологии. 2019. № 3, ч. 1. С. 60–64.
  6. Femina Carolin C., Senthil Kumar P., Saravanan A., Janet Joshiba G., Naushad Mu. Effi cient techniques for the removal of toxic heavy metals from aquatic environment // Journal of Environmental Chemical Engineering. 2017. Vol. 5, № 3. P. 2782–2799.
  7. Mona Abbasi, Edwin Safari, Majid Baghdadi, Mehran Janmohammadi. Enhanced adsorption of heavy metals in groundwater using sand columns enriched with graphene oxide: Lab-scale experiments and process modeling // Journal of Water Process Engineering. 2021. Vol. 40. https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2021.101961
  8. Sarthak Gupta, Sireesha S., Sreedhar I., Patel Chetan M., Anitha K. L. Latest trends in heavy metal removal from wastewater by biochar based sorbents // Journal of Water Process Engineering. 2020. Vol. 38. https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2020.101561
  9. Gang Cao, Jiaxue Sun, Menghua Chen, Huimin Sun, Guilong Zhang. Co-transport of ball-milled biochar and Cd2+ in saturated porous media // Journal of Hazardous Materials. 2021. Vol. 416. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2021.125725
  10. Xiaoqiang Cui, Jianwei Zhang, Minghui Pan, Qiang Lin, Muhammad Bilal Khan, Xiaoe Yang, Zhenli He, Beibei Yan, Guanyi Chen. Double-edged effects of polyvinyl chloride addition on heavy metal separation and biochar production during pyrolysis of Cd/Zn hyperaccumulator // Journal of Hazardous Materials. 2021. Vol. 416. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2021.125793
  11. Борисков Д. Е., Блинохватов А. А. Диатомиты Пензенской области и их использование в качестве универсальных сорбентов при очистке воды для нужд пищевой промышленности // Инновационная техника и технология. Пенза : Изд-во «Фролов Дмитрий Иванович», 2018. № 1 (14). С. 47–49.
  12. Максатова А. М., Везенцев А. И., Михайлюкова М. О., Калашникова Л. А. Физико-химические основы получения адсорбента на основе диатомита // Вестник современных исследований. 2017. № 7-1 (10). С. 162–169.
  13. Борисков Д. Е., Кузьмин А. А., Комарова Н. А., Давыдова М. А. Влияние типа модификации диатомита на его сорбционную способность // Инновационная техника и технология. 2019. № 3 (20). С. 68–74.
  14. Клочков Е. П., Павленко В. И., Матюхин П. В., Ястребинская А. В. Модифицирование природных минеральных систем для очистки воды от радионуклидов // Совр. проблемы науки и образования. 2012. № 6. С. 32–35.
  15. Лисин С. А. Модифицирование биогенного кремнезема и пути его использования : автореф. дис. ... канд. хим. наук. Казань, 2004. 23 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».