СОРБЦІЯ ЙОНІВ ЛІТІЮ З ВОДНИХ РОЗЧИНІВ НА Na-ФОРМІ ЗАКАРПАТСЬКОГО КЛИНОПТИЛОЛІТУ

L. Shevchuk, V. Vasylechko


DOI: http://dx.doi.org/10.30970/vch.6701.128

Анотація


Вивчено сорбційні властивості Na-форми закарпатського клиноптилоліту стосовно слідових кількостей Li(I) у динамічних умовах та з’ясовано, що цей алюмосилікат можна використати як сорбент у методі твердофазової екстракції. Виявлено залежності сорбційної ємності Na-клиноптилоліту від pH розчину солі літію, а також від попередньої термічної обробки сорбенту, які свідчать про катіонообмінний механізм сорбції Li(I) Na-формою закарпатського клиноптилоліту. За оптимальних умов (діаметр зерен сорбенту – 0,200–0,315 мм; pH 5,0; температура попереднього прожарювання Na-клиноптилоліту – 350 °C; швидкість пропускання Li(I) з концентрацією 0,5 мкг/мл через сорбент – 5 мл/хв) сорбційна ємність Na-клиноптилоліту становить 1,79 мг/г. З’ясовано, що зі зменшенням швидкості пропускання розчину Li(I) до 3 мл/хв сорбційна ємність Na-клиноптилоліту щодо Li(I) збільшується до 2,95 мг/г, що в 5,5 раза більше супроти природної форми цього цеоліту.

 

Ключові слова: сорбція, Na-клиноптилоліт, твердофазова екстракція, літій.


Повний текст:

PDF

Посилання


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

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

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

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

Perepelytsia O.P. Ecochemistry and Endoecology of Elements: A Handbook on Environmental Protection: NUFT, Ekokhim. Kyiv, 2004. 736 p. (in Ukrainian).

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

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

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

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

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

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

Shestopalov V. M. Formation of mineral waters of Ukraine. Kyiv: Nauk. Dumka, 2009. 320 p. (in Ukrainian).

Kavanagh L., Keohane J., Cleary J. et al. Lithium in the Natural Waters of the South East of Ireland // Int. J. Environ. Res. Public Health. 2017. Vol. 14(6). 561. DOI: https://doi.org/10.3390/ijerph14060561

Benson T. R., Coble M. A., Dilles J. H. Hydrothermal enrichment of lithium in intracaldera illite-bearing claystones // Science Advances. Vol. 9(35). DOI: https://doi.org/10.1126/sciadv.adh8183

Ergürhan O., Erdoğan B. Effect of NH4NO3 pre-treatment on hydrogen adsorption properties of Na+, K+, Ag+, Li+, H+, Ni2+, Ca2+, Cu2+ and Mg2+ exchanged natural clinoptilolite // Int. J. Hydrogen Energy. 2025. Vol. 144. P. 200–210. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2025.06.054

Kumar N., Singh R. K., Kumar V. et al. Physical properties of Pr-substituted Li/Ni ferrite magnetic materials at nanometric scale for its multifunctional applications in industries/environment and their cytotoxicity, lymphocyte studies as nanomedicine // Appl. Nanosci. 2021. Vol. 11. P. 2847–2859. DOI: https://doi.org/10.1007/s13204-021-02198-4

Poole C. F. New trends in solid-phase extraction // Trends Anal. Chem. 2003. Vol. 22. No. 6. P. 362–373.

Camel V. Solid phase extraction of trace elements // Spectrochim. Acta. Part B: At. Spectrosc. 2003. Vol. 587. P. 1177–1233.

Shevchuk L., Vasylechko V., Kalychak Ya. Sorption of lithium ions from aqueous solutions on Transcarpathian clinoptilolite // Visnyk Lviv Univ. Ser. Chem. 2025. Iss. 66. P. 137–145. DOI: https://doi.org/10.30970/vch.6601.137

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.

Tarasevich Yu. I., Kardasheva M. V., Polyakov V. E. Ion-exchange eguilibria on clinoptilolite // J. Water Chem. Technol. 1996. Vol. 18, No. 4. P. 346–352.

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.

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.

Yang P., Armbruster T. X-ray single-crystal structure refinement of NH4-exchanged heulandite at 100 K // Eur. J. Mineral. Vol. 10, No. 3. P. 461–471. DOI: https://doi.org/10.1127/ejm/10/3/0461

Tarasevich Y. I. Surface Phenomena on Dispersed Materials // Kyiv: Nauk. Dumka, 2011. 390 p.

Woods R.-M., Gunter M. E. Na- and Cs-exchange in a clinoptilolite-rich rock: Analysis of the outgoing cations in solution // Amer. Min. 2001. Vol. 86. P. 424–430. DOI: https://doi.org/10.2138/am-2001-0405

Yang P., Stolz J., Armbruster T. et al. Na, K, Rb, and Cs exchange in heulandite single crystals: Diffusion kinetics // Amer. Min. 1997. Vol. 82. P. 517–525. https://rruff.info/uploads/AM82_517.pdf

Vyviurska O., Vasylechko V., Gryshchouk G., Kalychak Ya. et al. Use of Na-modified clinoptilolite for the removal of terbium ions // Chem. Met. Alloys. 2012. Vol. 5. P. 136–141.

Vasylechko V. О., Gryshchouk G. V., Kalychak Ya. M., Gladysheskii R. E. et al. Sorption of Lead on Na-modified Transcarpathian Clinoptilolite // Acta Physica Polonica A. 2022. Vol. 141, No. 4. P. 328–332. DOI: https://doi.org/10.12693/APhysPolA.141.328

Słota E. T., Vasylechko V. O., Yaremko Z. M. et al. Neodymium sorption on the Na-form of Transcarpathian clinoptilolite // Heliyon. 2023. Vol. 9, No. 11. Art. e21264. DOI: https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e21264

Vasylechko V., Fedorenko V.; Gromyko O., Gryshchouk G. et al. A novel solid-phase extraction method for preconcentration of silver and antimicrobial properties of the Na-clinoptilolite-Ag composite. Mater. Today: Proc. 2021. Vol. 35. P. 548-551. DOI: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2019.10.049

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 // J. Water Chem. Technol. 1991. Vol. 13, No. 2. P. 132–140.

Tarasevich Y. I., Polyakova I. G., Polyakov V. E. Microcalorimetric Study of the Interaction between Water and Cation-Substituted Clinoptilolites // Colloids J. 2003. Vol. 65. P. 493–499. DOI: https://doi.org/10.1023/A:1025133221812

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, 16–18 October 2024. P. 101.

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

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

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

Sak H., Vasylechko V., Gryshchouk G. et al. Preconcentration of the cobalt using modified forms of the Transcarpathian clynoptylolite // Visnyk Lviv Univ. Ser. Chem. 2020. Iss. 61(1). P. 152–164. DOI: https://doi.org/10.30970/vch.6101.152

Tomazović B., Ćeranic T., Sijarić G. The properties of the NH4-clinoptilolite // Zeolites. 1996. Vol. 16, Pt. 1. P. 301–308. DOI: https://doi.org/10.1016/0144-2449(95)00118-2

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. DOI: https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2012.08.021

Tomazović B., Ćeranić T., Sijarić G. The properties of the NH4-clinoptilolite // Zeolites. 1996. Vol. 16, Pt. 2. P. 309–312. DOI: https://doi.org/10.1016/0144-2449(95)00117-4

Argun M. E. Use of clinoptilolite for the removal of nickel ions from water: Kinetics and thermodynamics // J. Hazard. Mater. 2008. Vol. 150. P. 587–595.

Jin C., Sheng O., Chen M. et al. Armed lithium metal anodes with functional skeletons // Materials Today Nano. 2021. Vol. 13. 100103. DOI: https://doi.org/10.1016/j.mtnano.2020.100103


Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.