Theoretical Foundations of Chemical EngineeringTheoretical Foundations of Chemical EngineeringТеоретические основы химической технологии0040-35713034-6053The Russian Academy of Sciences68129610.31857/S0040357124060115VHDIBZArticlesСтатьиResearch ArticleКинетика десорбции катионов тяжелых металлов на фосфате титанаКинетика десорбции катионов тяжелых металлов на фосфате титанаМасловаМ. В.
Russian Federation

Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева

marmaslova@yandex.ruЕвстроповаП. Е.
Russian Federation

Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева

marmaslova@yandex.ruМудрукН. В.
Russian Federation

Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева

marmaslova@yandex.ruСемушинаЮ. П.
Russian Federation

Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева

marmaslova@yandex.ruФГБУН Федеральный исследовательский центр “Кольский научный центр Российской академии наук”1512202458678479029052025Copyright ©; 2024, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2024, Российская академия наук2024Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://transsyst.ru/0040-3571/article/view/681296

Исследована кинетика десорбции двухвалентных ионов (Cu2+, Mn2+, Co2+, Ni2+) на аморфном фосфате титана. Установлено, что десорбции катионов тяжелых металлов на фосфате титана реализуются по смешанному механизму: внешнедиффузионному и внутридиффузионному. Рассчитаны коэффициенты диффузии, и показано, что диффузия в порах сорбента протекает без стерических затруднений. Для всех изученных ионов химическое взаимодействие адекватно описывается реакцией псевдовторого порядка. Доказано, что скорость и селективность десорбции во многом определяются эффективным радиусом гидратированных ионов.

Исследована кинетика десорбции двухвалентных ионов (Cu2+, Mn2+, Co2+, Ni2+) на аморфном фосфате титана. Установлено, что десорбции катионов тяжелых металлов на фосфате титана реализуются по смешанному механизму: внешнедиффузионному и внутридиффузионному. Рассчитаны коэффициенты диффузии, и показано, что диффузия в порах сорбента протекает без стерических затруднений. Для всех изученных ионов химическое взаимодействие адекватно описывается реакцией псевдовторого порядка. Доказано, что скорость и селективность десорбции во многом определяются эффективным радиусом гидратированных ионов.

сорбентыфосфат титанадесорбциякатионы тяжелых металловкинетикаThe research was carried out with the financial support of the Russian Science Foundation (RSF) within the framework of scientific project No. 23-23-00187.Исследования выполнены при финансовой поддержке Российского научного фонда (РНФ) в рамках научного проекта № 23-23-00187.Lata S., Singh P.K., Samadder S.R. Regeneration of adsorbents and recovery of heavy metals: a review. // Int. J. Sci. Technol. 2015. V. 12, P. 1461.Renge V.C., Khedkar S.V., Pandey Shraddha V. Removal of heavy metals from wastewater using low cost adsorbents: a review // Sci. Rev. Chem. Commun. J. 2012. № 2(4). Р. 580.Bazrafshan E., Mohammadi L., Ansari–Moghaddam A., Mahvi A.H. Heavy metals removal from aqueous environments by electrocoagulation process – a systematic review // Journal of Environmental Health Science & Engineering. 2015. № 13. Р. 74.Barakat M.A. New trends in removing heavy metals from industrial wastewater // Arabian Journal of Chemistry. 2011. № 4. Р. 361.Maftouh A., El Fatni O., El Hajjaji S., Jawish M.W., Sillanpää M. Comparative review of different adsorption techniques used in heavy metals removal in water // Biointerface Research in applied Chemistry. 2023. V. 13. № 4. Р. 387.Naga B.A., Raja S.T., Srinivasa R.D., Suresh K.G., Krishna M.G.V. Experimental and statistical analysis of As(III) adsorption from contaminated water using activated red mud doped calcium-alginate beads // Environmental Technology. 2021. № 42(12). Р. 1810.Chang Q., Wang G. Study on the macromolecular coagulant PEX which traps heavy metals // Chem Eng Sci. 2007. № 62. Р. 4636.Korus I., Loska K. Removal of Cr(III) and Cr(VI) ions from aqueous solutions by means of polyelectrolyte-enhanced ultrafiltration // Desalination. 2009. № 5. Р. 247.Shrestha R., Ban S., Devkota S., Sharma S., Joshi R., Tiwari A.P., Kim H.Y., Joshi M.K. Technological trends in heavy metals removal from industrial wastewater: A review // Journal of Environmental Chemical Engineering. 2021. № 9. Р. 105688.Burakov A.E., Galunin E.V., Burakova I.V., Kucherova A.E., Agarwal S., Tkachev A.G., Gupta V.K. Adsorption of heavy metals on conventional and nanostructured materials for wastewater treatment purposes: A review // Ecotoxicology and Environmental Safety. 2018. № 148. Р. 702.Jia K., Pan B., Zhang Q., Zhang W., Jiang P., Hong Ch., Pan B., Zhang Q. Adsorption of Pb 2+ , Zn 2+ and Cd 2+ from waters by amorphous titanium phosphate // Journal of Colloid and Interface Science. 2008. № 318. Р. 160.Maslova M., Ivanenko V., Yanicheva N., Gerasimova L. The effect of heavy metal ions hydration on their sorption by a mesoporous titanium phosphate ion-exchanger // J. Water Process Eng. 2020. № 35. Р. 101233.Gerasimova L.G., Maslova M.V., Shchukina E.S. The technology of sphene concentrate treatment to obtain titanium salts // Theor. Found. Chem. Eng. 2009. № 43. Р. 464.Maslova M., Mudruk N., Ivanenko V., Gerasimova L. Highly efficient synthesis of titanium phosphate precursor for electroactive materials // Ceramic International. 2022. № 48. Р. 2257.Viegas R.M.C., Campinas M., Costa H., Rosa M.J. How do the HSDM and Boyd’s model compare for estimating intraparticle diffusion coefficients in adsorption processes // Adsorption. 2014. № 20.Boyd G.E., Adamson A.W., Myers L.S. The Exchange Adsorption of Ions from Aqueous Solutions by Organic Zeolites. II. Kinetics // J. Am. Chem. Soc. 1947. № 69. Р. 2836.Znamensky Y.P. Apprecating expression for solving Boyd’s diffusion equation // Russ. J. Phys. Chem. 1993. № 679. Р. 1924.Rieman W., Walton H.F. Ion Exchange in Analytical Chemistry. V. 38. Oxford.: Pergamon Press.1970.Sparks D.L., Suarez D.L., Aharoni C., Sparks D.L. Kinetics of soil chemical reactions – A theoretical treatment. In. 1991.Douven S., Paez C.A., Gommes, C.J. The range of validy of sorption kinetic models // J. Colloid Interface Sci. 2015. № 448. Р. 437.Liu Ch., Zhao X., Zhu H., Yue X. Adsorption and desorption of Cu / Zn ions with triethylenetetramine-functionalized adsorbents: kinetics study // Applied Mechanics and Materials. 2012. V. 209–211. Р. 1999.