АДСОРБЦІЙНЕ ВИДАЛЕННЯ ОКСІАНІОНІВ Cr(VI) КОМПОЗИТОМ КАОЛІН/ПОЛІАНІЛІН ІЗ ВОДНИХ РОЗЧИНІВ

M. Sydorko, Yu. Stetsiv, M. Yatsyshyn, N. Dumanchuk, I. Marchuk, O. Reshetnyak

Анотація


Зразки поліаніліну (ПАн) та композита каолін/поліанілін (Кн/ПАн) досліджено для адсорбційного видалення Cr(VI) із модельних водних розчинів у концентраційних межах оксіаніонів 100-500 мг/л.

Показано, що процес видалення та адсорбції Cr(VI) є тристадійними процесами і залежать від початкової концентрації Cr(VI) у розчинах. Відсотки видалення та значення величин адсорбції на першій стадії є більшими за такі самі параметри на другій і третій стадії. Сумарний відсоток видалення Cr(VI) становить практично 93–99 %.

Дослідження кінетики процесу адсорбції оксіаніонів Cr(VI) показало, що кінетика адсорбції добре описується кінетичним рівнянням псевдо-другого порядку, а адсорбція краще відповідає моделі ізотерми Ленгмюра.

Частинки каоліну, використовувані в дослідженні, слугували одночасно матрицями-носіями поліаніліну як адсорбенту для Cr(VI) та комплексоутворювача для Cr(III). Комплексування поліаніліну з полідисперсним каоліном забезпечувало синергічну дію на детоксикацію Cr(VI) із модельних водних розчинів.

 

Ключові слова: каолін, поліанілін, каолінін/поліанілін, адсорбція, хром.


Повний текст:

PDF

Посилання


Taghizadeh A., Taghizadeh M., Jouyandeh M. et al. Conductive polymers in water treatment: A review // J. Mol. Liq. 2020. Vol. 312. P. 113447. DOI: https://doi.org/10.1016/j.molliq.2020.113447

Qasem N. A., Mohammed R. H., Lawal D. U. Removal of heavy metal ions from wastewater: A comprehensive and critical Review // NPJ Clean. Water. 2021. Vol. 4. P. 36. DOI: 10.1038/s41545-021-00127-0

Balali-Mood M., Naseri K., Tahergorabi Z. et al. Toxic mechanisms of five heavy metals: Mercury, lead, chromium, cadmium, and arsenic // Front. Pharmacol. 2021. Vol. 12. P. 227. DOI: https://doi.org/10.3389/fphar.2021.643972

Raji Z., Karim A., Karam A., Khalloufi S. Adsorption of Heavy Metals: Mechanisms, Kinetics, and Applications of Various Adsorbents in Wastewater Remediation-A Review // Waste. 2023. Vol. 1. P. 775–805. DOI: https://doi.org/10.3390/waste1030046

Zlati M. L., Georgescu L. P., Iticescu C. et al. New approach to modelling the impact of heavy metals onthe European Union’s water resources // Int. J. Environ. Res. Public Health. 2022. Vol. 20. P. 45. DOI: https://doi.org/10.3390/ijerph20010045

Samadi A., Xie M., Li J. et al. Polyaniline-based adsorbents for aqueous pollutants removal: A review // Chem. Eng. J. 2021. Vol. 418. P. 129425. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.129425

Khan M., Almesfer M., Elkhaleefa A. et al. Conductive polymers and their nanocomposites as adsorbents in environmental applications // Polymers. 2021. Vol. 13, Iss. 21. P. 3810. DOI: https://doi.org/10.3390/polym13213810

Yatsyshyn М., Makogon V., Tsiko U., Reshetnyak О. Composite materials based on polyaniline and natural minerals: short review. 1. Features of synthesis, properties and applications // Proc. Shevchenko Sci. Soc. Chem. Sci. 2018. Vol. 53. Р. 92−131 (in Ukrainian).

Uddin M. K. A review on the adsorption of heavy metals by clay minerals, with special focus on the past decade // Chem. Eng. J. 2016. Vol. 308. P. 438–462. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cej. 2016.09.029

Gupta S. S., Bhattacharyya K. G. Adsorption of heavy metals on kaolinite and montmorillonite: a review // Phys. Chem. Chem. Phys. 2012. Vol. 14, Iss. 19. P. 6698–6723. DOI: https://doi.org/10.1039/C2CP40093F

Otunola B. O., Ololade O. O. A review on the application of clay minerals as heavy metal adsorbents for remediation purposes // Environ. Technol. Innov. 2020. Vol. 18. Р. 100692. DOI: https://doi.org/10.1016/j.eti.2020.100692

Cheng Y., Xing J., Bu C. et al. Dehydroxylation and structural distortion of kaolinite as a high temperature sorbent in the furnace // Minerals. 2019. Vol. 9, Iss. 10. P. 1–18. DOI: https://doi.org/10.3390/min9100587

Murray H. H. Chapter 2. Structure and Composition of the Clay Minerals and their Physical and Chemical Properties // Dev. Clay Sci. 2006. Vol. 2. P. 7–31. DOI: 10.1016/S1572-4352(06)02002-2

Rouibah K., Ferkous H., Abdessalam-Hassan M. et al. Exploring the Efficiency of Algerian Kaolinite Clay in the Adsorption of Cr(III) from Aqueous Solutions: Experimental and Computational Insights // Molecules. 2024. Vol. 29, Iss. 9. P. 2135. DOI: https://doi.org/10.3390/molecules29092135

Tehrani-Bagha A. R., Nikkar H., Mahmoodi N. M. et al. The sorption of cationic dyes onto kaolin: Kinetic, isotherm and thermodynamic studies // Desalination. 2011. Vol. 266, Iss. 1–3. P. 274–80. DOI: 10.1016/j.desal.2010.08.036

Li T., Huang X., Wang Q., Yang G. Adsorption of metal ions at kaolinite surfaces: Ion-specific effects, and impacts of charge source and hydroxide formation // Appl. Clay Sci. 2020. Vol. 194. P. 105706. DOI: https://doi.org/10.1016/j.clay.2020.105706

Arias M., Barral M. T., Mejuto J. C. Enhancement of copper and cadmium adsorption on kaolin by the presence of humic acids // Chemosphere. 2002. Vol. 48, Iss. 10. P. 1081–1088. DOI: https://doi.org/10.1016/S0045-6535(02)00169-8

Huang Q., Liu M., Deng F. et al. Mussel inspired preparation of amine-functionalized Kaolin for effective removal of heavy metal ions // Mater. Chem. Phys. 2016. Vol. 181. P. 116–125. DOI: 10.1016/j.matchemphys.2016.06.041

Dawodu F. A., Akpomie K. G. Simultaneous adsorption of Ni(II) and Mn(II) ions from aqueous solution unto a Nigerian kaolinite clay // J. Mater. Res. Technol. 2014. Vol. 3, Iss. 2. P. 129–141. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2014.03.002

Bounab N. A., Boukhalfa C., Reinert L., Duclaux L. Characterization of Cr(III) interaction with kaolinite – Effect of the presence of Cr(VI) // ASN. 2021. Vol. 8, No. 3. P. 10-20. DOI: https://doi.org/10.2478/asn-2021-0024

Kwak S., Yoo J.-C., Moon D. H., Baek K. Role of clay minerals on reduction of Cr(VI) // Geoderma. 2018. Vol. 312. P. 1–5. DOI: https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2017.10.001

Kabdaşlı, I., Tünay O. Hexavalent Chromium Removal from Water and Wastewaters by Electrochemical Processes: Review // Molecules. 2023. Vol. 28. P. 2411. DOI: https://doi.org/10.3390/molecules28052411

Szewczuk-Karpisz K., Fijalkowska G., Wiśniewska M., Wójcik G. Chromium(VI) reduction and accumulation on the kaolinite surface in the presence of cationic soil flocculant // J. Soils Sediment. 2020. Vol. 20. P. 3688–3693. DOI: https://doi.org/10.1007/s11368-020-02677-1

Turan P., Doğan M., Alkan M. Uptake of Trivalent Chromium Ions from Aqueous Solutions Using Kaolinite // J. Hazard. Mater. 2007. Vol. 148. P. 56–63. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2007.02.007

Mustapha S., Ndamitso M. M. Abdulkareem A. S. et al. Potential of using kaolin as a natural adsorbent for the removal of pollutants from tannery wastewater // Hellion. 2019. Vol. 5, Iss. 11. P. e02923. DOI: https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2019.e02923

El-Rabiei M. M., El-Hafeez A., Ghada M. Kaolin and Their Application in Removing Heavy Metals Ions from Real Municipal Wastewater // Labyrinth Fayoum J. Sci. Interdiscip. Stud. 2023. Vol. 1. P. 17–22. DOI:10.21608/ifjsis.2023.230083.1039

Lasheen M. R., El-Sherif I. Y., Sabry D. Y. et al. Adsorption of heavy metals from aqueous solution by magnetite nanoparticles and magnetite-kaolinite nanocomposite: equilibrium, isotherm and kinetic study // Desalin. Water Treat. 2016. Vol. 57, Iss. 37. P. 17421-17429. DOI: https://doi.org/10.1080/19443994.2015.1085446

Fida H., Guo S., Zhang G. Preparation and characterization of bifunctional Ti-Fe kaolinite composite for Cr(VI) removal // J. Colloid Interf. Sci. 2014. Vol. 442. P. 30–38. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jcis.2014.11.023

Jadoun S., Fuentes J. P., Urbano B. F., Yáñez J. A review on adsorption of heavy metals from wastewater using conducting polymer-based materials // J. Environ. Chem. Eng. 2023. Vol. 11, Iss. 1. P. 109226. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jece.2022.109226

Sydorko M., Nesterivska S., Yatsyshyn M. et al. Cr(VI) adsorption by the polyanyline and zeolite/polyaniline–sulphuric acid composite // Visnyk Lviv Univ. Ser. Chem. 2022. Vol. 63. P. 314–336. DOI: https://doi.org/10.30970/vch.6301.314

Sydorko M. S., Yatsyshyn M. M., Marchuk I. E. et al. Zeolite/polyaniline composite: synthesis and adsorptive properties regarding Cr(VI) from aqueous solutions // Polymer J. 2023. Vol. 45, No. 1. P. 69–78. DOI: https://doi.org/10.15407/polymerj.45.01.069

Sydorko M., Yatsyshyn M., Zelinskiy A. et al. Comparison of adsorption properties of polyaniline and zeolite/polyaniline composite with respect to Cr(VI) // Visnyk Lviv Univ. Ser. Chem. 2024. Iss. 65. P. 244-263. DOI: https://doi.org/10.30970/vch.6501.244

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

Piri S., Zanjani Z. A., Piri F. et al. Potential of polyaniline modified clay nanocomposite as a selective decontamination adsorbent for Pb(II) ions from contaminated waters; kinetics and thermodynamic study // J. Environ. Health Sci. Eng. 2016. Vol. 14, Iss. 1. P. 20. DOI: https://doi.org/10.1186/s40201-016-0261-z

Unuabonah E. I., Olu-Owolabi B. I., Adebowale K. O., Ofomaja A. E. Adsorption of lead and cadmium ions from aqueous solutions by tripolyphosphate-impregnated Kaolinite clay // Colloids Surf., A. 2007. Vol. 292, Iss. 2–3. P. 202–211. DOI: https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2006.06.02

Ashour E. A., Tony M. A. Eco‑friendly removal of hexavalent chromium from aqueous solutionusing natural clay mineral: activation and modification effects // SN Appl. Sci. 2020. Vol. 2, Iss. 12. P. 2042. DOI: https://doi.org/10.1007/s42452-020-03873-x

Kohila N., Subramaniam P. Removal of Cr(VI) using polyaniline based Sn(IV), Ce(IV) and Bi(III) iodomolybdate hybrid ion exchangers: Mechanistic and comparative study // J. Environ. Chem. Eng. 2020. Vol. 8, Iss. 5. P. 104376. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jece.2020.104376

Yuan X., Li J., Luo L. et al. Advances in Sorptive Removal of Hexavalent Chromium (Cr(VI)) in Aqueous Solutions Using Polymeric Materials // Polymers. 2023. Vol. 15. P. 388. DOI: https://doi.org/10.3390/polym15020388

Yatsyshyn M., Saldan I., Milanese C. et al. Properties of Glauconite/Polyaniline Composite Prepared in Aqueous Solution of Citric Acid // J. Polym. Environ. 2016. Vol. 24. P. 196–205. DOI: https://doi.org/10.1007/s10924-016-0763-x

Nesterivska S., Makogon V., Yatsyshyn M. et al. Properties of the composites made of glauconite and polyaniline in aqueous solutions of phosphoric acid // Chem. Chem. Technol. 2020. Vol. 14, No. 4. P. 487–495. DOI: https://doi.org/10.23939/chcht14.04.487

Boudjelida S., Li X., Djellali S. et al. Synthesis and Characterization of Polyaniline Emeraldine Salt (PANI-ES) Colloids Using Potato Starch as a Stabilizer to Enhance the Physicochemical Properties and Processability // Materials. 2024. Vol. 17. P. 2941. DOI: https://doi.org/10.3390/17122941

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

Chen Z., Wei B., Yang S. et al. Synthesis of PANI/AlOOH composite for Cr(VI) adsorption and reduction from aqueous solutions // Chem. Select. 2019. Vol. 4, Iss. 8. P. 2352–2362. DOI: https://doi.org/10.1002/slct.201803898

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

Al-Odayni A.-B., Alsubaie F. S., Saeed W. S. Nitrogen-Rich Polyaniline-Based Activated Carbon for Water Treatment: Adsorption Kinetics of Anionic Dye Methyl Orange // Polymers. 2023. Vol. 15. P. 806. DOI: https://doi.org/10.3390/polym15040806




DOI: http://dx.doi.org/10.30970/vch.6601.268

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.