СОРБЦІЯ ІОНІВ ЛІТІЮ З ВОДНИХ РОЗЧИНІВ НА ЗАКАРПАТСЬКОМУ КЛИНОПТИЛОЛІТІ

L. Shevchuk, V. Vasylechko, Ya. Kalychak

Анотація


Одержання літію з водних ресурсів є екологічно й економічно доцільнішим, якщо порівнювати з мінералами. Однак існує обмежена кількість селективних методів визначення слідових кількостей літію. Оскільки в природних водах та більшості технологічних розчинах літій міститься у незначних кількостях, актуальним є розроблення методів концентрування та вилучення цього металу.

Оптимізовано спектрофотометричну методику з використанням торону для визначення моменту проскакування літію під час його сорбції на закарпатському клиноптилоліті.

Досліджено селективність цієї методики стосовно катіонів, що можуть вимиватися з цеолітної матриці і, відповідно, впливати на аналітичний сигнал. Результати свідчать, що іони Na+, K+, Mg2+, Ca2+, Al3+, Fe3+, які містяться у клиноптилоліті, не заважають визначенню Li+ в аналізованих модельних розчинах.

Вивчено сорбційні властивості природного закарпатського клиноптилоліту щодо слідових кількостей літію у водних розчинах та з’ясовано, що цей природний алюмосилікат можна використовувати як сорбент у методі твердофазової екстракції. Найефективніше сорбція відбувається з розчинів за рН 6,5 зразками клиноптилоліту, попередньо прожареними за температури 350 °C. За оптимальних умовах сорбційна ємність клиноптилоліту стовно літію становить 538 мкг/г.

 

Кючові слова: сорбція, твердофазова екстракція, літій, природний клиноптилоліт.

Повний текст:

PDF (English)

Посилання


Wiśniewska M., Fijałkowska G., Ostolska I. et al. Investigations of the possibility of lithium acquisition from geothermal water using natural and synthetic zeolites applying poly(acrylic acid) // J. Cleaner Prod. 2018. Vol. 195. P. 821–830. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2018.05.287

Molenda J. Lithium-ion batteries – State of art Novel phospho-olivine cathode materials // Mater. Sci.-Pol. 2006. Vol. 24. P. 61–67.

Bruce P. G., Scrosati B., Tarascon J.-M. Nanomaterials for Rechargeable Lithium Batteries // Angew. Chem. 2008. Vol. 47. P. 2930–2946. DOI: https://doi.org/10.1002/anie.200702505

Languang L., Xuebing H., Jianqiu L., Jianfeng H. et al. A review on the key issues for lithium-ion battery management in electric vehicles // J. Power Sources. 2013. Vol. 226. P. 272–288. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2012.10.060

Samadiy M., Deng T. Lithium Recovery from Water Resources by Ion Exchange and Sorption Method // J. Chem. Soc. Pak. 2021. Vol. 43, No. 04. P. 406–416. DOI: https://doi.org/10.52568/000585

Guo G.-C., Wang D., Wei X.-L. First-principles study of phosphorene and graphene heterostructure as anode materials for rechargeable Li batteries // J. Phys. Chem. Lett. 2015. Vol. 6, Iss. 24. P. 1–16. DOI: https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.5b02513

Swain B. Recovery and recycling of lithium: a review // Sep. Purif. Technol. 2017. Vol. 172. P. 388–403. DOI: https://doi.org/10.1016/j.seppur.2016.08.031

Meshram P., Pandey B. D., Abhilash. Perspective of availability and sustainable recycling prospects of metals in rechargeable – A resource overview // Resour. Policy. 2019. Vol. 60. P. 9–22. DOI: https://doi.org/10.1016/j.resourpol.2018.11.015

U. S. Geological Survey (USGS). Mineral commodity summaries 2024. P. 110. DOI: https://doi.org/10.3133/mcs2024

Arustamian O., Tkachishin V., Kondratiuk V. The use of lithium salts in medicine and symptoms of the poisoning with them // Emergency Medicine. 2018. No. 1.88. P. 30–36 (in Ukrainian). DOI: https://doi.org/10.22141/2224-0586.1.88.2018.124966

Umeno A., Miyai Y., Takagi N. et al. Preparation and adsorptive properties of membrane-type adsorbents for lithium recovery from seawater // Ind. Eng. Chem. Res. 2002. Vol. 41, Iss.17. P. 4281–4287. DOI: https://doi.org/10.1021/ie010847j

Yoshizuka K., Kitajou A., Holba M. et al. Selective recovery of lithium from seawater using a novel MnO2 type adsorbent III–benchmark evaluation // Ars Separatoria Acta. 2006. Vol. 4. P. 78–85.

Kitajou A, Suzuki T., Nishihama S. et al. Selective recovery of lithium from seawater using a novel MnO2 type adsorbent II – enhancement of lithium ion selectivity of the adsorbent // Ars Separatoria Acta. 2003. Vol. 2. P. 97–106.

Ooi K., Miyami Y., Katoh S. et al. Topotactic Li+ insertion to λ-MnO2 in the aqueous phase // Langmuir. 1989. Vol. 5, Iss. 1. P. 150–157.

Ooi K., Miyai Y., Sakakihara J. Mechanism of Li+ insertion in spinel-type manganese oxide. Redox and ion-exchange reactions // Langmuir. 1991. Vol. 7. P. 1167–1171.

Yoshizuka K., Fukui K., Inoue K. Selective recovery of lithium from seawater using a novel MnO2 type adsorbent // Ars Separatoria Acta. 2002. Vol. 1. P. 79–86.

Chaban M., Dzyazko Y., Bystryk O. Materials based on titanium and manganese oxides for selective recovery of lithium from water sources // Ukr. Chem. J. 2019. Vol. 85, No. 2. P. 88–100. DOI: https://doi.org/10.33609/0041-6045.85.2.2019.88.2019.88-100

Bukowsky H., Uhlemann E., Steinborn D. The recovery of pure lithium chloride from “brines” containing higher contents of calcium chloride and magnesium chloride // Hydrometallurgy. 1991. Vol. 27, Iss. 3. P. 317–325. DOI: https://doi.org/10.1016/0304-386X(91)90056-R

Alberti G., Massucci M. A. Crystalline insoluble acid salts of tetravalent metals–IX: Thorium arsenate, a new inorganic ion exchanger specific for lithium // J. Inorg Nucl. Chem. 1970. Vol. 32. P. 1719–1727. DOI: https://doi.org/10.1016/0022-1902(70)80662-5

Marinsky J. A., Marcus Y. Ion Exchange and Solvent Extraction: A Series of Advances. Taylor & Francis, 1995. 472 p.

Navarrete-Casas R., Navarrete-Guijosa A., Valenzuela-Calahorro С. et al. Study of lithium ion exchange by two synthetic zeolites: Kinetics and equilibrium // J. Colloid Interface Sci. 2007. Vol. 306, Iss. 2. P. 345–353. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jcis.2006.10.002

Kayiran S., Darkrim F., Gicquel A. et al. Hydrogen adsorption in lithium exchanged Na A zeolites. In: A. Galarneau, F. Di Renzo, F. Fajula, J. Vedrine (Eds.) / Studies in surface science and catalysis. Zeolites and Mesoporous Materials Paveliat the Dawn of the 21st Century. Elsevier Science BV. Amsterdam, 2001. Vol. 135.

Tarasevich Yu. I., Kardasheva M. V., Polyakov V. E. Ion-exchange eguilibria on clinoptilolite // Journal of Water Chemistry and Technology. 1996. Vol. 18, No. 4. P. 346–352.

Pat. WO2010018418A1 (Croatia). Formulation based on micronized clinoptilolite as therapeutic agent providing highly bioavailable silicon / Lelas A., Cepanac I. 12.08.2008, publ. 18.02.2010.

Armbruster T. Clinoptilolite-heulandite: applications and basic research. In: A. Galarneau, F. Di Renzo, F. Fajula, J. Vedrine (Eds.) / Studies in surface science and catalysis. Zeolites and Mesoporous Materials Paveliat the Dawn of the 21st Century. Elsevier Science BV. Amsterdam, 2001. Vol. 135. P. 13–27.

Tarasevich Yu. I. Surface Phenomena on Dispersed Materials. Kyiv: Naukova Dumka, 2011. 390 p.

Gualtieri A. F. The structure of Li-phillipsite. In: A. Galarneau, F. Di Renzo, F. Fajula, J. Vedrine (Eds.) / Studies in surface science and catalysis. Zeolites and Mesoporous Materials Paveliat the Dawn of the 21st Century. Elsevier Science BV. Amsterdam. 2001. Vol. 135. 8 p.

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. DOI: https://doi.org/10.1177/026361749901700206

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

Vasylechko V. O., Gryshchouk G. V., Kuz’ma Yu. B. et al. Adsorption of Copper on asid-modified Thanscarpation Mordenite // Adsorp. Sci. Technol. 1996. Vol. 14, No. 5. P. 267–277. DOI: https://doi.org/10.1177/02636174960140050

Thomason P. F. Spectrophotometric Determination of Lithium // Anal. Chem. 1956. Vol. 28, Iss. 10. P. 1527–1530.

Shevchuk L., Kostiv O., Vasylechko V., Kalychak Ya. Research on the selectivity of the method for determining the breakthrough point for evaluating the adsorption properties of Transcarpathian clinoptilolite regarding Li(I) Kyiv Conference on Analytical Chemistry: Modern Trends 2024. Lviv, 2024. 16–18 October. P. 101.

Słota E., Vasylechko V., Patsay I. et al. The use of H-form clinoptilolite to preconcentrate trace amounts of Nd(III) from aqueous solution under dynamic conditions // Micropor. Mesopor. Mater. 2022. Vol. 333. 111739. DOI: https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2022.111739

Kuzniatsova T., Kim Y., Shqau K. et al. Zeta potential measurements of zeolite Y: Application in homogeneous deposition of particle coatings // Micropor. Mesopor. Mater. 2007. Vol. 103, Iss. 1–3. P. 102–107. DOI: https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2007.01.042

Vasylechko V. O., Cryshchouk G. V., Kuz’ma Yu. B. et al. Adsorption of cadmium on acid-modified transcarpathian clinoptilolite // Micropor. Mesopor. Mater. 2003. Vol. 60, Iss. 1–3. P. 183–196.

Vasylechko V., Gryschouk G., Bielikova A., Kuz’ma Yu. Adsorption of Cr(III) on Transcarpathian clinoptilolite // Visnyk Lviv Univ. Ser. Chem. 2005. Iss. 46. P. 148–156 (in Ukrainian).

Zakordonskiy V., Vasylechko V., Stashchuk P., Gryschouk G. Thermal desorption of water and adsorption properties of Transcarpathian zeolites // Visnyk Lviv Univ. Ser. Chem. 2004. Iss. 44. P. 247–256.

Vasylechko V. O., Gryschouk G. V., Zakordonskiy V. P. et. al. Sorption of terbium on Transcarpatian clinoptilolite // Micropor. Mesopor. Mat. 2013. Vol. 167. P. 155–161.

Argun M. Use of clinoptilolite for the removal of nickel ions from water: Kinetics and thermodynamics // J. Hazard. Mater. 2008. Vol. 150, Iss. 3. P. 587–595. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2007.05.008

Tsitsishvili G. V., Andronikashvili T. G., Kirov G. R. et. al. Natural Zeolites. Chichester: Ellis Horwood, 1991. 297 p.




DOI: http://dx.doi.org/10.30970/vch.6601.137

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.