Magnetic composites Fe3O4 bаsed for the purification of polluted water

Editorial Board PCSS Journal; Андрій Коцюбинський; Діана Линник; Галина Грицуляк; Марія Лясковська; Юлія Коцюбинська; Віталій Грицуляк; Олександр Станецький

doi:10.15330/pcss.27.1.86-94

Автор(и)

Андрій Коцюбинський Кафедра технології захисту навколишнього середовища та безпеки праці, Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, м. Івано-Франківськ, Україна
Діана Линник Кафедра технології захисту навколишнього середовища та безпеки праці, Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, м. Івано-Франківськ, Україна
Галина Грицуляк Кафедра технології захисту навколишнього середовища та безпеки праці, Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, м. Івано-Франківськ, Україна
Марія Лясковська Кафедра технології захисту навколишнього середовища та безпеки праці, Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, м. Івано-Франківськ, Україна; Кафедра біологічної та медичної хімії імені академіка Г.О.Бабенка, Івано-Франківський національний медичний університет, Івано-Франківськ, Україна
Юлія Коцюбинська Кафедра судової медицини, медичного та фармацевтичного права, Івано-Франківський національний медичний університет, м. Івано-Франківськ, Україна
Віталій Грицуляк Кафедра технології захисту навколишнього середовища та безпеки праці, Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, м. Івано-Франківськ, Україна
Олександр Станецький Кафедра технології захисту навколишнього середовища та безпеки праці, Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, м. Івано-Франківськ, Україна

DOI:

https://doi.org/10.15330/pcss.27.1.86-94

Ключові слова:

очищення води, адсорбція, магнітні наночастинки, нанокомпозити, X-променевий аналіз

Анотація

Магнітний нанокомпозити на основі Fe₃O₄ були синтезовані різними методами: наночастинки Fe₃O₄ отримані шляхом спільного осадження солей у вуглецевій матриці (біовугілля, активоване вугілля) з утворенням нанокомпозитів Fe₃O₄/BC та Fe₃O₄/AC; та продукти спільного осадження FeCl₂/FeCl₃ з олеїновою кислотою з утворенням нанокомпозиту OL/Fe₃О₄. Методи характеристики, включаючи Х-променеву дифракцію, підтвердили структуру шпінелі композитної матриці з розміром кристалітів близько 20 нм. Х-променевий флуоресцентний аналіз показує наявність заліза та кисню, а також домішкових елементів, присутніх в олеїновій кислоті та вуглеці з біомаси. Адсорбційні властивості всіх зразків досліджували на видалення барвника метиленового синього (MB). Адсорбційні випробування проводили при кімнатній температурі з магнітною сепарацією відпрацьованого адсорбенту та фотометричним контролем при 665 нм. Було виявлено, що магнітні композити ефективно видаляють барвник, причому AC/Fe₃O₄ досягає до 96,6% видалення при концентрації MB 10⁻⁵ г/л.

Посилання

D.O. Lynnyk, & G.M. Hrytsuliak, Analysis of the state of atmospheric air in the city of Ivano-Frankivsk. In 17th International Conference Monitoring of Geological Processes and Ecological Condition of the Environment, 2023(1), 1 (2023). https://doi.org/10.3997/2214-4609.2023520140.

A. Gupta, V. Sharma, K. Sharma, V. Kumar, S. Choudhary, P. Mankotia, B. Kumar, H. Mishra, A. Moulick, A. Ekielski, et al. A review of adsorbents for heavy metal decontamination: Growing approach to wastewater treatment. Materials, 14, 4702 (2021); https://doi.org/10.1080/10643389.2019.1694820.

D.O. Lynnyk, H.M. Hrytsuliak, A.O. Kotsyubynsky, T.M. Marych, & O.V. Bodnarchuk, Assessment of Water Quality Indicators on the Territory of the Oil Products Storage Base. In 18th International Conference Monitoring of Geological Processes and Ecological Condition of the Environment, 2025 (1), 1 (2025); https://doi.org/10.3997/2214-4609.2025510139.

H. Hrytsuliak, M. Rimar, V. Lopushniak, A. Kotsyubynsky, T. Yatsyshyn, A. Iatsyshyn, & M. Fedak, Neural Network Modeling of Physicochemical Processes in Fluvisols with the Application of Sewage Sludge as Fertilizer for Energy Crops. Agriculture, 15(7), 727 (2025); https://doi.org/10.3390/agriculture15070727.

M.K. Hussain, S. Khatoon, G. Nizami, U.K. Fatma, M. Ali, B. Singh, ... & M. Saquib, Unleashing the power of bio-adsorbents: efficient heavy metal removal for sustainable water purification. Journal of Water Process Engineering, 64, 105705 (2024); https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2024.105705.

M. Liaskovska, Adsorption Properties of Magnetic CoFe2O4 Based Spinel Nanoparticles, Nanomater. Nanocomposites, Nanostructures, Their Appl. (2024); https://doi.org/10.1007/978-3-031-67519-5_13.

A. Othmani, S. Magdouli, P.S. Kumar, A. Kapoor, P.V. Chellam, & Ö. Gökkuş, Agricultural waste materials for adsorptive removal of phenols, chromium (VI) and cadmium (II) from wastewater: A review. Environmental Research, 204, 111916. (2022); https://doi.org/10.1016/j.envres.2021.111916.

G. Crini, E. Lichtfouse, L.D. Wilson, et al. Conventional and non-conventionaladsorbents for wastewater treatment. Environ Chem Lett 17, 195 (2019); https://doi.org/10.1007/s10311-018-0786-8.

M. He, Z. Xu, D. Hou, B. Gao, X. Cao, Y.S. Ok, ... & D.C. Tsang, Waste-derived biochar for water pollution control and sustainable development. Nature Reviews Earth & Environment, 3(7), 444 (2022); https://doi.org/10.1038/s43017-022-00306-8.

A.M. Badran, U. Utra, N.S. Yussof, & M.J. Bashir, Advancements in adsorption techniques for sustainable water purification: a focus on lead removal. Separations, 10(11), 565 (2023); https://doi.org/10.3390/separations10110565.

T. Tatarchuk, L. Soltys, & W. Macyk, Magnetic adsorbents for removal of pharmaceuticals: A review of adsorption properties. Journal of molecular liquids, 384, 122174 (2023); https://doi.org/10.1016/j.molliq.2023.122174.

V. Boychuk, L. Nykyruy, I. Yaremiy, V. Husak, Cobalt ferrite catalyst in the degradation of caffeine by hydrogen peroxide under induction heating. Physics and Chemistry of Solid State, 25(4), 885 (2024); https://doi.org/10.15330/pcss.25.4.885-891.

X. Li, C. Wang, J. Zhang, J. Liu, B. Liu, & G. Chen, Preparation and application of magnetic biochar in water treatment: A critical review. Science of the total environment, 711, 134847 (2020); https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.134847.

M. Liaskovska, T. Tatarchuk, V. Kotsyubynsky, Green Synthesis of Cobalt–Zinc Ferrites and Their Activity in Dye Elimination via Adsorption and Catalytic Wet Peroxide Oxidation, Metals (Basel), 15 (2025); https://doi.org/10.3390/met15010044.

J.O. Ighalo et al. Recent advances in hydrochar application for the adsorptive removal of wastewater pollutants. Chem Eng Res Des. (2022a); https://doi.org/10.1016/j.cherd.2022.06.028.

T. Sizmur, T. Fresno, G. Akgül, H. Frost, & E. Moreno-Jiménez, Biochar modification to enhance sorption of inorganics from water. Bioresource technology, 246, 34 (2017). https://doi.org/10.1016/j.biortech.2017.07.082.

M.A. Hodlevska, R. I. Zapukhlyak, V.M. Boychuk, V.O. Kotsyubynsky, A.I. Kachmar, & S.V. Fedorchenko, Cobalt-iron spinel/reduced graphene oxide composite material for supercapacitor applications. Molecular Crystals and Liquid Crystals, 717(1), 60 (2021); https://doi.org/10.1080/15421406.2020.1860529.

A. Thakur, A. Kumar, Magnetic Composites of Biochar and Its Applications. In: Nadda, A.K. (eds) Biochar and its Composites. Materials Horizons: From Nature to Nanomaterials. Springer, Singapore. (2023). https://doi.org/10.1007/978-981-99-5239-7_9.

T. Tatarchuk, L. Soltys, & W. Macyk, Magnetic adsorbents for removal of pharmaceuticals: A review of adsorption properties. Journal of molecular liquids, 384, 122174 (2023); https://doi.org/10.1016/j.molliq.2023.122174.

P.V. Nidheesh, A. Gopinath, N. Ranjith, A. Praveen Akre, V. Sreedharan, M. Suresh Kumar, Potential role of biochar in advanced oxidation processes: A sustainable approach. Chemical Engineering Journal, 126582 (2020); https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.126582.

V. Lopushniak, H. Hrytsuliak, D. Lynnyk, V. Shymanskyi, Y. Solodjuk, A. Kostyshyn, & Z. Kostyshyn, Innovative Approaches to Cleaning the Soil from Oil Products. In Systems, Decision and Control in Energy VII: Volume II: Power Engineering and Environmental Safety 627 (2025). Cham: Springer Nature Switzerland. https://doi.org/10.1007/978-3-031-90466-0_27.

A.I. Osman, E.M.A. El-Monaem, A.M. Elgarahy, et al. Methods to prepare biosorbents and magnetic sorbents for water treatment: a review. Environ Chem Lett 21, 2337 (2023); https://doi.org/10.1007/s10311-023-01603-4.

T. Tatarchuk, N. Danyliuk, A. Shyichuk, V. Kotsyubynsky, I. Lapchuk, V. Mandzyuk, Green synthesis of cobalt ferrite using grape extract: the impact of cation distribution and inversion degree on the catalytic activity in the decomposition of hydrogen peroxide, Emergent Mater. 5, 89 (2022); https://doi.org/10.1007/s42247-021-00323-1.

S.Y. Kim, J.J. Lee, & G. Lee, Comparative efficacies of iron oxide-modified biochar and pyrite-modified biochar for simultaneous passivation of cadmium and arsenic in aqueous solutions and lettuce (Lactuca sativa. L) cultivation. Appl Biol Chem 68, 13 (2025); https://doi.org/10.1186/s13765-025-00988-w.

A.A. Burbano, G. Gascó, F. Horst, V. Lassalle, & A. Méndez, Production, characteristics and use of magnetic biochar nanocomposites as sorbents. Biomass and Bioenergy, 172, 106772 (2023); https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2023.106772.

.N. Danyliuk, S. Lischynska, T. Tatarchuk, V. Kotsyubynsky, V. Mandzyuk. Magnetite nanoparticles synthesized using grape fruit extract: synthesis, morphology, hyperthermia application and catalytic activity in hydrogen peroxide decomposition, Physics and Chemistry of Solid State, 23(1), 77 (2022); https://doi.org/10.15330/pcss.23.1.77-88.