КОНЦЕНТРУВАННЯ Gd(III) НА ЗАКАРПАТСЬКОМУ КЛИНОПТИЛОЛІТІ

O. Stashkiv, V. Vasylechko, I. Patsay, G. Gryshchouk

Анотація


Вивчено сорбційні властивості закарпатського клиноптилоліту стосовно слідових кількостей Gd(III) у динамічних умовах. Показано, що цей лантаноїд найефективніше сорбується зі слабколужних розчинів (рН 9,5). З метою забезпечення сталості рН та іонної сили розчинів запропоновано використання боратного буферного розчину з рН 9,5, хоча в його середовищі значення максимальної буферної ємності клиноптилоліту стосовно Gd(III) становить 65 % від сорбційної ємності, яку досягають з розчину Gd(III) з рН 9,5, створеного за допомогою NaOH. Проведений розрахунок розподілу різних форм Gd(III) у водних розчинах за різної загальної концентрації лантаноїду в діапазоні рН від 5 до 10. Визначено, що сорбція Gd(III) на клиноптилоліті відбувається переважно шляхом адсорбції розчинного нейтрального гідроксиду Gd на поверхні алюмосилікату. За оптимальних умов (діаметр зерен сорбенту – 0,200–0,315 мм; рН 9,5; температура попереднього прожарювання клиноптилоліту – 250 °С; швидкість пропускання розчину солі Gd(III) з концентрацією 0,5 мкг/мл через сорбент – 5 мл/хв)  ємність клиноптилоліту становить 6,5 мг/г. Відмінності в механізмі й оптимальних умовах сорбції Gd(III) та Nd(III), Tb(III), Eu(III) дають можливість розділяти Gd(III) від цих РЗЕ. Досліджено вплив поширених у воді іонів на концентрування Gd(III) клиноптилолітом. Показано, що сорбція слідових кількостей Gd(III) відбувається на тлі поширених компонентів вод. Найліпшим десорбентом Gd(III) є 1 М розчин KCl, підкислений до рН 2,6, який забезпечує повне вилучення Gd(III). Запропоновано метод концентрування слідових кількостей Гадолінію з водних розчинів у режимі твердофазової екстракції з подальшим визначенням цього лантаноїду спектрофотометричним методом з використанням арсеназо ІІІ.

 

Ключові слова: сорбція, концентрування, Гадоліній, твердофазова екстракція, клиноптилоліт.


Повний текст:

PDF

Посилання


Tatár E., Mihucz V. G., Virág I. et al. Effect of four bentonite samples on the rare earth element concentrations of selected Hungarian wine samples // Microchem J. 2007. Vol. 85. P. 132–135. DOI: https://doi.org/10.1016/j.microc.2006.05.009

Fisher A., Kara D. Determination of rare earth elements in natural water samples-A review of sample separation, preconcentration and direct methodologies // Anal. Chim. Acta. 2016. Vol. 935. P. 1–9. DOI: https://doi.org/10.1016/j.aca.2016.05.052

Tan X., Ren X., Chen C., Wang X. Analytical approaches to the speciation of lanthanides at solid-water interfaces // Trend. Anal. Chem. 2014. Vol. 61. P. 107–132. DOI: https://doi.org/10.1016/j.trac.2014.06.010

Li H., Cheng W., Wang Yu. et al. Surface modification and functionalization of microporans hybrid material for luminescence sensing // Chem. Eur. J. 2010. Vol. 16. P. 2125–2130. DOI: https://doi.org/10.1002/chem.200901687

Vasylechko V. O., Gryshchouk G. V., Zakordonskiy V. P. et al. Sorption – luminescence method for determination of terbium using Transcarpathian clinoptilolite // Talanta. 2017. Vol. 174. P. 486–492. DOI: https://doi.org/10.1016/j.talanta.2017.06.052

Vasylechko V. O., Gryshchouk G. V., Zakordonskiy V. P. et al. A solid-phase extraction method using Transcarpathian clinoptilolite for preconcentration of trace amounts of terbium in water samples // Chem. Central J. 2015. Vol. 9. No. 1:45. 7 p. DOI: https://doi.org/10.1186/s13065-015-0118-z

Vasylechko V. Environment protection aspects of zeolites from Ukrainian Transcarpathia application // Visnyk Shevchenko Sci. Soc. 2017. Vol. 57. P. 62–70 (in Ukrainian).

Vasylechko V, Gryshchouk G., Viter M., Kalychak Ya. Preconcentration of the Sm(III) on Transcarpathian clinoptilolite // Visnyk Lviv Univ. Ser. Chem. 2016. Vol. 57. Pt. 1. P. 232–241 (in Ukrainian).

Vasylechko V, Gryshchouk G., Nyznyk O., Kalychak Ya. Acid-modified Transcarpathian clinoptilolite as a sorbent for the elimination of trace amounts of europium(III) // Visnyk Lviv Univ. Ser. Chem. 2015. Vol. 56. Pt. 1. P. 192–202 (in Ukrainian).

Vyviurska О., Vasylechko V., Gryshchouk G. et al. Use of Na-modified clinoptilolite for the removal of terbium ions from aqueous solutions // Chem. of Metals and Alloys. 2012. Vol. 5. N 3/4. P. 136–141.

Vasylechko V., Gryshchouk G., Kalychak Ya. et. al. Method for luminescent determination of terbium. Patent of Ukraine for utility model No. 74229. 25.10.2012. Bul. No. 20 (in Ukrainian).

Vasylechko V., Gryshchouk G, Mel`nyk A., Kalychak Ya. Pre-concentration and determination of cerium using Transcarpathian clinoptilolite // Nauk. Zapysky NaUKMA Khim Nauky Technol. 2011. Vol. 118. P. 10–16 (in Ukrainian).

Vasylechko V., Gryshchouk G., Kalychak Ya., Voloshynovskyi A. Method for luminescent determination of terbium. Patent of Ukraine for utility model No. 52571. 25.08.2010. Bul. No. 16 (in Ukrainian).

Vasylechko V., Vyviurska O., Gryshchouk G., Kalychak Ya. Adsorption of Tb(III) on acid-modified Transcarpathian clinoptilolite // Visnyk Lviv Univ. Ser. Chem. 2010. Vol. 51. P. 151–160 (in Ukrainian).

Majdan M., Gładysz-Płaska A., Pikus S. et al. Tetrad effect in the distribution constans of the lanthanides in their adsorption on the Zeolite A // J. Mol. Struct. 2004. Vol. 702. P. 95–102. DOI: https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2004.06.016

Falabella Sousa-Aguiar E., Lúcia Doria Camorim V. et al. A Fourier transform infrared spectroscopy study of La-, Nd-, Sm-, Gd- and Dy-containing Y Zeolites // Micropor. Mezopor. Mat. 1998. Vol. 25. P. 25–34. DOI: https://doi.org/10.1016/S1387-1811(98)00169-3

Hazenkamp M. F., Van der Veen A. M. H., Blasse G. Hydrated Rare – earth – metal Ion – exchanged Zeolite A: Characterization by Luminescence Spectroscopy Part 1. –The Gd3+ Ion // J. Chem. Soc. Faraday Trans. 1992. Vol. 88 (1). P. 133–140. DOI: https://doi.org/10.1039/FT9928800133

Vasylechko V. O., Cryshchouk G. V., Lebedynets L. O. et al. Adsorption of Copper on Transcarpathian Сlinoptilolite // Adsorp. Sci. Technol. 1999. Vol. 17. No. 2. P. 125–134.

Tarasevich Y. I., Polyakov V. E. Penchov V. Z. et al. Ion-exchange qualities and structural features of clinoptilolites of various deposits. Khim Technol Vody. 1991. Vol. 13. No. 2. P. 132–140 (in Russian

Vasylechko V. O., Gryshchouk G. V., Kuz’ma Yu. B. et al. Adsorption of Copper on acid-modified Transcarpathian Mordenite // Adsorp. Sci. Technol. 1996. Vol. 14. No. 5. P. 267–277.

Vasylechko V. O., Gryshchouk G. V., Lebedynets L. O. et al. Adsorption of cadmium on acid-modified Transcarpathian clinoptilolite // Micropor. Mesopor. Mat. 2003. Vol. 60. P. 183–196. DOI: https://doi.org/10.1016/s1387-1811(03)00376-7

Vasylechko V.O., Korpalo Ch. B., Gryshchouk G. V. Acid – Modified Clinoptilolite – Effective Sorbent of Sc(III) from Aqueous Solutions // Solid State Phenomena. 2015. Vol. 230. P. 8–13. DOI: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/ssp.230.8

Vasylechko V. O., Gryshchouk G. V., Zakordonskiy V. P. et al. Sorption of terbium on Transcarpathian clinoptilolite // Micropor. Mesopor. Mat. 2013. Vol. 167. P. 155–161. DOI: https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2012.08.021

Usherenko L. N., Skorik N. A. Study of the hydrolysis of rare earth ions, yttrium, scandium and thorium in water and water-ethanol mixtures // Zh. Neorgan. Khim. 1972. Vol. 17. No. 11. P. 2918–2921 (in Russian).

Aksel’rud N. V. Basic chlorides and hydroxides of elements of the subgroup of scandium and lanthanides // Uspekhi Khim. 1963. Vol. 32. No. 6. P. 800–822 (in Russian).

Frolova U. K., Kumok V. N., Serebrennikov V. V. Hydrolysis of ions of rare earth elements and yttrium in aqueous solutions // Izvestiya VUZ USSR Khim & Khim Technol. 1966. Vol. 9. No. 2. P. 176–179 (in Russian).

Nazarenko V. A., Antonovich V. P., N’evskaya Ye. M. Hydrolysis of metal ions in dilute solutions. Atomizdat. Moscow, 1979 (in Russian).

Baes C. F., Mesmer R. E. The Hydrolysis of Cations. New York ; London ; Sydney ; Toronto, 1976.

Rizkalla E. N., Choppin G. R., in: K. A. Gshneider, Jr. and L. Eyring (Eds.) Hydration and hydrolysis of lanthanides. Handbook of Physics and Chemistry of Rare Earth. Elsevier. Amsterdam, 1991. Vol. 15. P. 393–442. DOI: https://doi.org/10.1016/S0168-1273(05)80009-1

Stechyns’ka E. T., Vasylechko V. O., Gryshchouk G. V. Preconcentration of trace amounts of Nd(III) on natural and acid-modified forms of the Transcarpathian clinoptilolite // Book of Abstr. Kyiv Conference on Analytical Chemistry. Modern Trends 2016. Kyiv. 2016. P. 32.

Zakordonski V., Vasylechko V.., Staszczuk P., Gryshchouk G. Water thermodesorbtion and adsorbtion properties of the Transcarpathian zeolites // Visnyk Lviv Univ. Ser. Chem. 2004. Vol. 44. P. 247–256 (in Ukrainian).

Hunger J., Beta I. A., Böhlig H. et al. Аdsorption Structures of Water in NaX Studied by DRIFT Spectroscopy and Neutron Powder Diffraction // J. Phys. Chem. B. 2006. Vol. 110. P. 342–353. DOI: https://doi.org/10.1021/jp054636u

Vasylechko V. O., Gryshchouk G. V., Derev’yanko M. et al. Adsorption of Eu(III) on Transcarpathian clinoptilolite // Visnyk Lviv Univ. Ser. Chem. 2008. Vol. 49. P. 170–179 (in Ukrainian).

Gregg S., Sing K. Adsorption, specific surface, porosity. Moscow : Mir, 1984 (in Russian).




DOI: http://dx.doi.org/10.30970/vch.5901.196

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.