АДСОРБЦИОННОЕ УДАЛЕНИЕ ИОНОВ НИКЕЛЯ (II) ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ ШАРОВИДНЫМ УГЛЕРОДНЫМ СОРБЕНТОМ НА ОСНОВЕ LITSEA GLUTINOSA
Аннотация
В настоящей работе путем карбонизации семян литсеи клейкой (Litsea glutinosa) получен шаровидный углеродный сорбент с целью его использования для удаления ионов никеля (II) из водных растворов. Для исследования равновесной адсорбции ионов никеля (II) на полученном сорбенте исследования проводили для различных интервалов времени от 15 мин до 600 мин при дозе адсорбента 8 г/л, температуре 25 °С, pH 4 и начальной концентрации раствора 20 мг/л. Концентрацию ионов никеля (II) определяли фотометрически с использованием диметилглиоксима при длине волны 470 нм. По значениям адсорбционной емкости углеродного сорбента сделан вывод о максимальной скорости адсорбционного процесса в течение его первых 120 мин. На основе исследования кинетических и изотермических характеристик было установлено, что процесс адсорбции ионов никеля (II) адекватно описывается изотермой Ленгмюра и характеризуется кинетикой псевдо-второго порядка, что свидетельствует о химических взаимодействиях оксигенированных активных центров на поверхности сорбента и молекул адсорбата. Проведенные эксперименты показали, что максимальная сорбционная емкость шаровидного углеродного сорбента по ионам никеля (II) составила 7,2 мг/г. Сопоставление этих данных с эффективностью адсорбционных материалов на основе растительного сырья и отходов позволяет сделать вывод, что полученный углеродный сорбент может быть рекомендован для очистки воды от ионов никеля (II). Кроме этого, были определены основные термодинамические параметры адсорбции ионов никеля в интервале температур от 298 до 318 К. Исследование термодинамики изученного процесса показало, что данный процесс характеризуется как самопроизвольный эндотермический.
Литература
Kapahi M., Sachdeva S. Bioremediation options for heavy metal pollution. J. Heal. Pollut. 2019. V. 9. N 24. P. 191203. DOI: 10.5696/2156-9614-9.24.191203.
W.H. Organization, Water, Sanitation and Health Team., Guidel. Drink. Qual. Inc. First Add. 1 [electronic resource]. 2006. https://apps.who.int/iris/handle/10665/43428.
Le V.T., Dao M.U., Le H.S., Tran D.L., Doan V.D., Nguyen H.T. Adsorption of Ni(II) ions by magnetic activated carbon/chitosan beads prepared from spent coffee grounds, shrimp shells and green tea extract. Environ. Tekhnol. 2020. V. 41. N 21. P. 2817-2832. DOI: 10.1080/09593330.2019.1584250.
Dudarev V.I., Irinchinova N. V., Filatova E.G. Adsorption of ions of nickel (II) from water solutions with carbon adsorbents. ChemChemTech. [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2017. V. 60. N 1. P. 75–80. DOI: 10.6060/tcct.2017601.5455.
Stepanova S.V., Shaihiev I.G. Waste from grain processing as sorption materials for nickel ions. Vestn. Kazan. Tekhnol. Univ. 2014. V. 17. P. 181-183.
Mallampati R., Xuanjun L., Adin A., Valiyaveettil S. Fruit peels as efficient renewable adsorbents for removal of dissolved heavy metals and dyes from water. ACS Sustain. Chem. Eng. 2015. V. 3. P. 1117–1124. DOI: 10.1021/acssuschemeng.5b00207.
Ahmed A.M., Ali A.E., Ghazy A.H. Adsorption Separation of Nickel from Wastewater by using Olive Stones. Adv. J. Chem. A. 2019. P. 79–93. DOI: 10.29088/sami/ajca.2019.2.7993.
Qu T., Guo W., Shen L., Xiao J., Zhao K. Experimental study of biomass pyrolysis based on three major components: Hemicellulose, cellulose, and lignin. Ind. Eng. Chem. Res. 2011. V. 50. P. 10424–10433. DOI: 10.1021/ie1025453.
Li S., Xu S., Liu S., Yang C., Lu Q. Fast pyrolysis of biomass in free-fall reactor for hydrogen-rich gas. Fuel Process. Technol. 2004. V. 85. P. 1201–1211. DOI: 10.1016/j.fuproc.2003.11.043.
Dao M.U., Le H.S., Hoang H.Y., Tran V.A., Doan V.D., Le T.T.N., Sirotkin A., Le V.T. Natural core-shell structure activated carbon beads derived from Litsea glutinosa seeds for removal of methylene blue: Facile preparation, characterization, and adsorption properties. Environ. Res. 2020. V. 198. P. 110481. DOI: 10.1016/j.envres.2020.110481.
Аli Т.А., Salam H.М.А.E., Ali H.R., Mustafa Yu.М. Evaluation of the behavior of Ca (II) and Mg (II) ions, which were adsorbed from water (water hardness) using a potentiometric sensor with an electrode based on a modified organometallic copper core structure. Electrokhimiya. 2019. V. 55. P. 808–824. DOI: 10.1134/s0424857019070028.
Le V.T., Doan V.D., Nguyen D.D. A Novel Cross-Linked Magnetic Hydroxyapatite/Chitosan Composite : Preparation, Characterization, and Application for Ni ( II ) Ion Removal from Aqueous Solution. Water, Air, Soil Pollut. 2018. V. 229. DOI: 10.1007/s11270-018-3762-9.
Han Q., Wang J., Goodman B.A., Xie J., Liu Z. High adsorption of methylene blue by activated carbon prepared from phosphoric acid treated eucalyptus residue. Powder Technol. 2020. V. 366. P. 239–248. DOI: 10.1016/j.powtec.2020.02.013.
Álvarez-Torrellas S., Muñoz M., Zazo J.A., Casas J.A., García J. Synthesis of high surface area carbon adsorbents prepared from pine sawdust-Onopordum acanthium L. for nonsteroidal anti-inflammatory drugs adsorption. J. Environ. Manag. 2016. V. 183. P. 294–305. DOI: 10.1016/j.jenvman.2016.08.077.
Kousha M., Daneshvar E., Dopeikar H., Taghavi D., Bhatnagar A. Box-Behnken design optimization of Acid Black 1 dye biosorption by different brown macroalgae. Chem. Eng. J. 2012. V. 179. P. 158–168. DOI: 10.1016/j.cej.2011.10.073.
William Kajjumba G., Emik S., Öngen A., Kurtulus Özcan H., Aydın S. Modelling of Adsorption Kinetic Pro-cesses—Errors, Theory and Application. Adv. Sorption Pro-cess Appl. 2019. P. 1–19. DOI: 10.5772/intechopen.80495.
Коtоvа D.L., Pham Т.G., Кrysanova Т.А., Vasileva S.Yu., Timchenko Yu.А., Beketov B.N. Description of the sorption isotherm of pyridoxine hydrochloride on clinoptilolite tuff. Sorbts. Khromatograf. Analiz. 2014. V. 14. N 4. P. 572–577 .
Shen Z., Zhang Y., Jin F., Alessi D.S., Zhang Y., Wang F., McMillan O., Al-Tabbaa A. Comparison of nickel ad-sorption on biochars produced from mixed softwood and Miscanthus straw. Environ. Sci. Pollut. Res. 2018. V. 25. P. 14626–14635. DOI: 10.1007/s11356-018-1674-2.
Denisova T.R., Sippel I.Y., Nguyen K.T.T., Galimova R.Z., Shaikhiev I.G. Investigation of nickel ions adsorption by Acacia auriculiformis components. Int. J. Green Pharm. 2018. V. 12. P. S895–S899. DOI: 10.22377/ijgp.v12i04.2294.
Shen Z., Zhang Y., McMillan O., Jin F., Al-Tabbaa A. Characteristics and mechanisms of nickel adsorption on biochars produced from wheat straw pellets and rice husk. Environ. Sci. Pollut. Res. 2017. V. 24. P. 12809–12819. DOI: 10.1007/s11356-017-8847-2.
Galimova R.Z., Shaihiev I.G. Adsorption of nickel (II) ions by acacia leaves. Coll. of Rep. of the Internat. Sci. and Techn. Conf. "Rational Use of Natural Resources and Processing of Technogenic Raw Materials. Fundamental Problems of Science, Materials Science, Chemistry and Biotechnology". Alushta-Belgorod. 2020. P. 53-57.
Almeida C.A.P., Zanela T.M.P., Machado C., Flores J.A.A., Scheibe L.F., Hankins N.P., Debacher N.A. Re-moval of methylene blue by adsorption on aluminosilicate waste: equilibrium, kinetic and thermodynamic parameters. Water Sci. Technol. 2016. V. 74. P. 2437–2445. DOI: 10.2166/wst.2016.408.
Zafar S., Khan M.I., Khraisheh M., Lashari M.H., Shahida S., Azhar M.F., Prapamonthon P., Mirza M.L., Kha-lid N. Kinetic, equilibrium and thermodynamic studies for adsorption of nickel ions onto husk of oryza sativa. Desalin. Water Treat. 2019. V. 167. P. 277–290. DOI: 10.5004/dwt.2019.24646.
