АДСОРБЦІЯ Cr(VI) ПОЛІАНІЛІНОМ ТА КОМПОЗИТОМ ЦЕОЛІТ/ПОЛІАНІЛІН-СУЛЬФАТНА КИСЛОТА

М. Sydorko, S. Nesterivska, M. Yatsyshyn, I. Marchuk, N. Dumanchuk, R. Serkiz, A. Zelinskiy, O. Reshetnyak

Анотація


Досліджено адсорбційні властивостей зразків поліаніліну (ПАн) та композита цеоліт/поліанілін (Цт/ПАн) стосовно Cr(VI). Зразки ПАн та Цт/ПАн були приготовлені у 0,5 М водних розчинах сульфатної кислоти (СК) окиснювальною поліконденсацією аніліну амоній пероксидисульфатом відповідно у відсутності та за наявності порошкоподібного цеоліту в реакційній суміші. При цьому молярне співвідношення анілін : амоній пероксодисульфат становило 1 : 1,1, тоді як масове співвідношення анілін : цеоліт - 1 : 1. Утворення ПАн та композита Цт/ПАн підтверджено Х-променевим фазовим аналізом, ІЧ–ФП спектроскопією, дериватографічними дослідженнями та результатами вимірювання електропровідності. Аналіз спектральних, термічних та електричних властивостей синтезованих зразків композитів Цт/ПАн показав їхню суттєву відмінність стосовно чистого цеоліту та поліаніліну.

Виявлено, що структура поліаніліну в синтезованих зразках ПАн та  Цт/ПАн є аморфною з незначними включеннями кристалітів поліаніліну у вигляді емеральдинової солі СК, осаджених на полікристалічних частинках цеоліту як матрицях-носіях. Термогравіметричні дослідження зразків ПАн та композитів Цт/ПАн підтвердили склад композитів та залежність їхньої термічної стійкості від вмісту природного мінералу. Отримані значення питомої електропровідності синтезованих зразків композитів цеоліт/поліанілін підтвердили наявність в складі композитів сульфатної кислоти. Результатом дослідження з’ясовано можливість та високу ефективність використання ПАн та композитів Цт/ПАн, в яких поліанілін допований сульфатною кислотою в процесі синтезу, для сорбції Cr(VI) із водних розчинів.

 

Ключові слова: поліанілін, цеоліт/поліанілін, властивості, адсорбція Cr(VI).


Повний текст:

PDF

Посилання


Brillas E., Sires I., Oturan M. A. Electro-Fenton process and related electrochemical technologies based on Fenton's reaction chemistry // Chem. Rev. 2009. Vol. 6570. DOI: https://doi.org/10.1021/cr900136g

Fu F., Wang Q. Removal of heavy metal ions from wastewaters: A review // J. Environ. Manage. 2011. Vol. 92, Is. 3. P. 407–418.DOI: https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2010.11.011

Jin W., Du H., Zheng S., Zhang Y. Electrochemical processes for the environmental remediation of toxic Cr(VI): A review // Electrochim. Acta. 2016. DOI: https://doi.org/10.1016/j.electacta.2016.01.130

Costa M., Klein C. B. Toxicity and Carcinogenicity of Chromium Compounds in Humans // Crit. Rev. Toxicol. 2006. Vol. 36, Is. 2. P. 155–163. DOI: https://doi.org/10.1080/10408440500534032

Anjum M., Miandad R., Waqas M. et al. Remediation of wastewater using various nano-materials // Arab. J. Chem. 2016. DOI: https://doi:10.1016/j.arabjc.2016.10.004

Xiang W., Zhang X., Chen J. et al. Biochar technology in wastewater treatment: A critical review // Chemosphere, 2020. Vol. 252. Р. 126539. DOI: https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2020.126539

Kimbrough D. E., Cohen Y., Winer A. M. et al. Critical assessment of chromium in the environment. Crit. Rev. Environ. Sci. Technol. 1999. Vol. 29, Is.1. P. 1–46. DOI: https://doi.org/10.1080/10643389991259164

Xia S., Song Z., Jeyakumar P. et al. A critical review on bioremediation technologies for Cr(VI)-contaminated soils and wastewater // Crit. Rev. Environ. Sci. Technol. 2019. Vol. 49, Is. 12. P. 1027–1078. DOI: https://doi.org/10.1080/10643389.2018.1564526

Zhitkovich A. Chromium in drinking water: Sources, metabolism, and cancer risks // Chem. Res. Toxicol. 2011. Vol. 24. P. 1617–1625. DOI: https://doi.org/10.1021/tx200251t

Gorny J., Billon G., Noiriel C. et al. Chromium behavior in aquatic environments: a review // Environ. Rev. 2016. Vol. 24, Is. 4. P. 503–516. DOI: https://doi.org/10.1139/er-2016-0012

Aigbe U. O., Osibote O. A. A review of hexavalent chromium removal from aqueous solutions by sorption technique using nanomaterials // J. Environ. Chem. Engineer. 2020. P. 104503. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jece.2020.104503

Qasem N. A. A., Ramy H. M., Lawal D. U. Removal of heavy metal ions from wastewater: a comprehensive and critical review // npj Clean Water. 2021. Vol. 4. P. 1–15. DOI: https://doi.org/10.1038/s41545-021-00127-0

Reid S. D. Molybdenum and chromium / In: Homeostasis and toxicology of essential metals / Ed. Chris M., Wood A. P. F., Colin J. B. Fish Physiology // Academic Press. 2011. Vol. 31, Pt. A. P. 375–415.

Fenti A., Chianese S., Iovino P. et al. Cr(VI) Sorption from Aqueous Solution: A Review // Appl. Sci. 2020. Vol. 10, Is. 18. P. 6477–6498. DOI: https://doi.org/10.3390/app10186477

Li Y., Gao B., Wu T. et al. Hexavalent chromium removal from aqueous solution by adsorption on aluminum magnesium mixed hydroxide // Water. Res. 2009. Vol. 43, Is. 12. P. 3067-3075. DOI: https://doi.org/10.1016/j.watres.2009.04.008

Kotaś J., Stasicka Z. Chromium occurrence in the environment and methods of its speciation // Environ. Pollut. 2000. Vol. 107, Is. 3. P. 263-283. DOI: https://doi.org/10.1016/S0269-7491(99)00168-2

Kan С.-C., Ibe A. H., Rivera K. K. P. et al. Hexavalent chromium removal from aqueous solution by adsorbents synthesized from groundwater treatment residuals // Sustainable Environ. Res. 2017. Vol. 27, Is. 4. P. 163–171.DOI: https://doi.org/10.1016/j.serj.2017.04.001

WHO Guidelines for Drinking-Water Quality, fourth edition, World Health Organization // Geneva. 2011.

Pradhan D., Sukla L. B., Sawyer M., Rahman P. K. S. M. Recent bioreduction of hexavalent chromium in wastewater treatment: a review // J. Ind. Eng. Chem. 2017. Vol. 55. P. 1–20. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jiec.2017.06.040

Eskandari E., Kosari M., Farahani D. A. et al. A Review on Polyaniline-Based Materials Applications in Heavy Metals Removal and Catalytic Processes // Sep. Purif. Technol. 2020. Vol. 231. P. 115901. DOI: https://doi.org/10.1016/j.seppur.2019.115901

Song E., Choi J.-W. Conducting Polyaniline Nanowire and Its Applications in Chemiresistive Sensing // Nanomater. 2013. Vol. 3, Is. 3. P. 498–523. DOI: https://doi.org/10.3390/nano3030498

Stetsiv Y. A., Yatsyshyn M. M., Nykypanchuk D. M. et al. Characterization of polyaniline thin films prepared on polyethylene terephthalate substrate // Pol. Bull. 2020. Vol. 77, Is. 12. P. 6251-6265. DOI: https://doi.org/10.1007/s00289-020-03426-7

Jiang Y., Liu Z., Zeng G. et al. Polyaniline-based adsorbents for removal of hexavalent chromium from aqueous solution: a mini review // Environ. Sci. Pollut. R. 2018. Vol. 25, Is. 7. P. 6158–6174. DOI: https://doi.org/10.1007/s11356-017-1188-3

Karthik R., Meenakshi S. Removal of hexavalent chromium ions using polyaniline/silica gel composite // India J. Water Proc. Engineer. 2014. Vol. 1. P. 37–45. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2014.03.001

Chowdhury P., Roy K., Mondal P. HCl doped polyaniline: an adsorbent for the treatment of Cr(VI)-contaminated wastewater // J. Polym. Mater. 2008. Vol. 25, Iss. 4. P. 589–600.

Wang J., Zhang K., Zhao L. Sono-assisted synthesis of nanostructured polyaniline for adsorption of aqueous Cr(VI): Effect of protonic acids // Chem. Engineer. J. 2014. Vol. 239. P. 123–131. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cej.2013.11.006

Baruah P., Mahanta D. Adsorption and reduction: combined effect of polyaniline emeraldine salt for removal of Cr(VI) from aqueous medium // Bull. Mater. Sci. 2016. Vol. 39, No. 3. P. 875–882. DOI: https://doi.org/10.1007/s12034-016-1204-0

Ryabchenko K., Yanovska E. S., Melnyk M. et al. Adsorption properties of bentonite with in situ immobilized polyaniline towards anionic forms of Cr(VI), Mo(VI), W(VI), V(V) // Mater. Sci. 2016. Vol. 22, Is. 2. P. 249–255. DOI: https://doi.org/10.5755/j01.ms.22.2.6976

Al-kinani E. M. Studies on Removal of Hexavalent Chromium Ion from Aqueous Solution Using Polyaniline Composite // J. Al-Nahrain Univer. 2016. Vol. 19, Is. 2. P. 58–68.

Sydorko M., Nesterivs’ka S., Yatsyshyn М. et al. Properties of natural mineral/polyanilyline composites doped by sulfuric acid // Visnyk Lviv Univ. Ser. Chem. 2020. Iss. 61 (2). P. 321–333. DOI: https://doi.org/10.30970/vch.6102.321

Nesterivska S., Makogon V., Yatsyshyn М. et al. Adsorption properties of glauconite/poly­aniline-phosphate acid composites with regard to Cr(VI) // Visnyk Lviv Univ. Ser. Chem. 2020. Iss. 61 (2). P. 363–373. DOI: https://dx.doi.org/10.30970/vch.6102.363

Ertekin B., Cimen Z., Yilmaz H., Yilmaz U. T. Synthesis and Characterization of Polyaniline/Ignimbrite Nano-Composite Material // J. Mater. Sci. Engineer. 2016. Vol. 5, Is. 3. P. 1000237. DOI: https://doi.org/10.4172/2169-0022.1000237

Chen J., Hong X., Zhao Y., Xia Y., Li D., Zhang Q. Preparation of flake-like polyaniline/montmorillonite nanocomposites and their application for removal of Cr(VI) ions in aqueous solution // J. Mater. Sci. 2013. Vol. 48, Is. 21. P. 7708–7717. DOI: https://doi.org/10.1007/s10853-013-7591-3

Wang J. H., Han X. J., Ji Y. F., Ma H. R. Adsorption of Cr(VI) from aqueous solution onto short-chain polyaniline/palygorskite composites // Desalin. Water Treat. 2015. Vol. 56, Is. 2. P. 356–365. DOI: https://doi.org/10.1080/19443994.2014.935805

Chen J., Hong X. Q., Xie Q. D. et al. Highly efficient removal of chromium(VI) from aqueous solution using polyaniline/sepiolite nanofibers // Water. Sci. Technol. 2014. Vol. 70, Is. 7. P. 1236–1243. DOI: https://doi.org/10.2166/wst.2014.361

Shyaa A. A., Hasan O. A., Abbas A. M. Synthesis and characterization of polyaniline/zeolite nanocomposite for the removal of chromium(VI) from aqueous solution // J. Saudi Chem. Soc. 2015. Vol. 19, Is. 1. P. 101–107. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jscs.2012.01.001

Adam M. R., Salleh N. M., Othman M. H. D. et al. The adsorptive removal of chromium (VI) in aqueous solution by novel natural zeolite based hollow fibre ceramic membrane // Environ. Manag. 2018. Vol. 224. P. 252–262. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2018.07.043

YatsyshynM., DozhdzhanykV., Nesterivs’kaS. et al. Synthesis of the zeolite/polyaniline composites and their application for the disposal of Cr(VI) from water solutions // Proc. Sevchenko Sci. Soc. Chem. nayky. 2019. Vol. 56. P. 130–143. DOI: https://doi.org/10.37827/ntsh.chem.2019.56.130

Shaheen S. M., Derbalah A. S., Moghanm F. S. Removal of Heavy Metals from Aqueous Solution by Zeolite in Competitive Sorption System // Inter. J. Environ. Sci. Development. 2012. Vol. 4, Is. 4. P. 362–367. DOI: https://doi.org/10.7763/IJESD.2012.V3.248

Rosales-Landeros C., Barrera-Díaz C. E., Bilye B. et al. A Review on Cr(VI) Adsorption Using Inorganic Materials // Am. J. Anal. Chem. 2013. Vol. 4, No. 7A. P. 8–16. DOI: https://doi.org/10.4236/ajac.2013.47A002

Tsiko U., Yatsyshyn M., German N. et al. Comparative analysis of properties of mechanochemical and chemically synthesized polyaniline and composites zeolite/polyaniline // Visnyk Lviv Univ. Ser. Chem. 2018. Iss. 59 (2). P. 363–376. DOI: https://dx.doi.org/10.30970/vch.5902.363

Sukhara A., Vereshchagin O., Yatsyshyn М. Synthesis and properties of the composites cellulose/polyaniline, citric acid doped // Visnyk Lviv Univ. Ser. Chem. 2018. Iss. 59 (2). P. 414–424. DOI: https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2011.04.001

Zhang R. Ma H., Wang B. Removal of Chromium(VI) from Aqueous Solutions Using Polyaniline Doped with Sulfuric Acid // Industri. Engineer. Chem. Res. 2010. Vol. 49, Is. 20. P. 9998–10004. DOI: https://doi.org/10.1021/ie1008794

Zhou T., Li C., Jin H. et al. Effective Adsorption/Reduction of Cr(VI) Oxyanion by Halloysite@Polyaniline Hybrid Nanotubes // ACS Appl. Mater. Inter. 2017. Vol. 9, Is. 7. P. 6030–6043. DOI: https://doi.org/10.1021/acsami.6b14079

Chaqmaqchee F. A. I., Baker A. G. Study and Characterization of Polyaniline at Various Doping of LiCl wt. % Using Electrical Measurements and XRF Analysis // J. Res. Updat. Polym. Sci. 2015. Vol. 4. P. 188-190.DOI: https://doi.org/10.6000/1929-5995.2015.04.04.3




DOI: http://dx.doi.org/10.30970/vch.6301.314

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.