Adsorption of Barium and Zinc Ions by Mesoporous TiO2 with Chemosorbed Carbonate Groups

Г. Васильєва; І. Миронюк; І. Микитин; Н. Данилюк

doi:10.15330/pcss.20.3.282-290

Автор(и)

Г. Васильєва Ужгородський національний університет
І. Миронюк Прикарпатський національний університет ім. Василя Стефаника
І. Микитин Прикарпатський національний університет ім. Василя Стефаника
Н. Данилюк Ужгородський національний університет

DOI:

https://doi.org/10.15330/pcss.20.3.282-290

Ключові слова:

мезопористий ТіО2, адсорбція, цинк, барій

Анотація

У даній роботі запропоновано мезопористий TiO2 з хемосорбованими карбонатними групами у якості адсорбенту для вилучення катіонів цинку і барію із водних розчинів. Досліджено залежність величини адсорбції від тривалості взаємодії, кислотності розчину, рівноважної концентрації катіонів Zn²⁺ і Ba²⁺ а також модифікації поверхні ТіО₂. До одержаних результатів застосовано чотири найбільш поширені кінетичні моделі: Лагергрена псевдо-першого та псевдо-другого порядку, модель внутрішньочастинкової дифузії та модель хемосорбції Еловича. Показано, що експериментальні величини адсорбції Zn²⁺ і Ba²⁺ апроксимуються кінетичною моделлю Лагергрена псевдо-другого порядку з великою степінню достовірності ( R2= 0.99). Досліджено рівноважну адсорбцію у інтервалі концентрацій важких металів 27.46 мг/л - 7809 мг/л. До одержаних експериментальних даних застосовано теорії адсорбції Ленгмюра і Дубініна- Радушкевича. З використанням рівняння Дубініна-Радушкевича розраховано енергію адсорбції цинку і барію модифікованим і немодифікованим ТіО₂, значення якої лежать у межах 15.82 - 9.399 кДж/моль, що відповідає механізмові фізичної адсорбції. Експериментальні результати адсорбції катіонів барію і цинку добре описуються теорією Ленгмюра (R2 =0,99). Мезопористий ТіО₂ з хемосорбованими карбонатними групами є дуже ефективним адсорбентом щодо катіонів Zn²⁺ і Ba²⁺. Він здатний адсорбувати катіони Zn²⁺ і Ba2⁺ як із індивідуальних розчинів, так і з сумішей. Досліджений адсорбент є кращим у цьому плані, ніж більшість світових аналогів.

Посилання

Aditya Rageev. Kaveshwar at all. Journal of cleaner production 193, 1 (2018) (https://dio.org/10.1016/j.clepro.2018.05.041).

J. M. Lacob, Ch. Karthik, R. Ganes Saratale at all. Journal of Environmental Management 217, 56 (2018) (https://dio.org/10.1016/j.jenvman.2018.03.077).

Eveliina Muuri. The sorption and diffusion of 133Ba in granitic rocks. (Master’s thesis University of Helsinki Faculty of Science Department of Chemistry Laboratory of Radiochemistry, 2015).

T. R. De Gardo, Mu. K.Pandey, J. F.Byrne, H. P.Engensbercht at all. Nucl. Med. August 55(8), 1348 (2014) (https://dio.org.10.2967/jnumed.114.141218).

J.W. Engle, V. Loper-Rodrigues, R.E. Gaspar-Carcamo, H.F. Valdovinos, M. Valle-Gonzalez at all., Appl. Radiat. Isot: 70(8), 1792 (2012) (https://doi.org.10.1016/j.apradiso.2012.03.030).

Phoebe Zito Ray, Heather J. Shipley. RSC Advances 5 (2015) (https://doi.10.1039/c5ra02714d).

E.A. Abdel-Galila, H. Moloukhiaa, M. Abdel-Khalikb, Sara S. Mahrou, Applied radiation and isotopes 140, 363 (2018) (https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2018.07.022).

J. Anastopoulos, A. Mittal, M. Usman, J. Mittal at all, Journal of moleqular liquids 269, 855 (2018) (https://doi.org/10.1016/j.molliq.2018.08.104).

A. Kayyvani Fard, G. McKay, R. Chamoun at all, Chemical engineering journal (317), 331 (2017) (https://doi.org/10.1016/j.cej.2017.02.090).

M. Karanas, M.B. Dolich, D. Velijovich, V.N. Rajakovich-Ognjianovich at all, Waste Management 78, 366 (2018) (https://doi.org/10.1016/j.wasman.2018.05.052).

L. Giraldo, A. Erto, J.C. Moreno-Piraja ´n, Adsorption 19, 465 (2013) (https://www.doi.org//10.1007/s10450-012-9468-1).

U. Kouakou, A.S. Ello, J. Aboua Yapo, A. Trokourey, Journal of Environmental Chemistry and Ecotoxicology 5(6), 168 (2013) (https://www.doi.org//10.5897/JECE2013.0264)

D.A. Gkika, E.V. Liakos, N. Vordos, Ch. Kontogoulidou, L. Magafas, D.N. Bikiaris, D.V. Bandekas, A.C. Mitropoulos, G.Z. Kyzas, Polymers 11, 925 (2019) (https://www.doi.org/10.3390/polym11050925).

H.N. Tran, H.Ch. Nguyen, S.H. Woo, T.V. Nguyen, S. Vigneswaran, A. Hosseini-Bandegharaei, J. Rinklebe, A.K. Sarmah, A. Ivanets, G.L. Dotto, T.T. Bui, R.-S. Juang, H.-P. Chao, Critical Reviews in Environmental Science and Technology, (2019) (https://www.doi.org:10.1080/10643389.2019.1607442. To link to this article: https://doi.org/10.1080/10643389.2019.1607442).

G. Shipra Mital, T. Manoj, Review Chinese Science Bulletin Physical Chemistry 56(16), 1639 (2011) (https://www.doi.org//10.1007/s11434-011-4476-1).

L.I. Myronyuk, I.F. Myronyuk, V.L. Chelyadyn, V.M. Sachko, M.A. Nazarkovsky, R. Leboda, J. Skubiszewska-Zięba, V.M. Gun’ko, Chem. Phys. Lett. 583, 103 (2013) (https://doi:10.1016/J.CPLETT.2013.07.068).

I. Mironyuk, T. Tatarchuk, Mu. Naushad, H. Vasylyeva, I. Mykytyn, Journal of Molecular Liquids 285, 742 (2019) (https://doi.org/10.1016/j.molliq.2019.04.111).

K.M. Mackay, R.A. Mackay, W. Henderson, Introduction to modern inorganic chemistry 5th edition, (Blackie Academic and professional, and imprint of Chapman and Hall, 2-6 Boundary Row, London SE1 8NH, UK, 1996, ISBN 0751403733).

J.P. Birk, Characteristic Reactions of Barium (Ba2+) Libre texts (https://status.libretexts.org).

H.N. Tran, S.-J. You at all, Water Res. 120, 88 (2017) (https://doi.org/10.1016/j.waters.2017.04.014).

A.W. Adamson, Physical Chemistry of Surfaces. (Third edition. Мир, Москва, 1979).

H.N. Tran, S.-J. You, H.P. Chao, J. Environ. Manag. 188, 322 (2017).

H.N. Tran, S.-J. You, H.P. Waste, Manag. Res. 34(2), 129 (2015).

G. Zhao, X. Wu, X. Tan, X. Wang, The Open Colloid Science Journal 4, 19 (2011).

Atlas of Eh-pH diagrams Inter comparison of thermodynamic databases Geological Survey of Japan Open File Report No.419.

M. Karanas, M. B. Dolich, D. Velijovich, V.N. Rajakovich-Ognjianovich at all, Waste Management 78, 366 (2018) (https://doi.org/10.1016/j.wasman.2018.05.052).

A.Q. Selim, L. Sellaoui, S.A. Ahmed, M. Mobarak, E.A. Mohamed, A. Ben Lamine, A. Erto, A. BonillaPetriciolet Moaaz K. Seliem 7(4), 103 (2019) (https://doi.org/10.1016/j.jece.2019.103217).

I.F. Mironyuk, V.M. Gun’ko, H.V. Vasylyeva, O.V. Goncharuk, T.R. Tatarchuk, V.I. Mandzyuk, N.A. Bezruka, T.V. Dmytrotsa, Microporous Mesoporous Mater. 277, 95 (2019). (https://doi.org:10.1016/J.MICROMESO.2018.10.016).