ekipЭкология и промышленность РоссииEcology and Industry of Russia1816-03952413-6042ООО "Калвис"10.18412/1816-0395-2020-4-30-35ekip-1503Research ArticleНАУЧНЫЕ РАЗРАБОТКИSCIENTIFIC DEVELOPMENTSСорбция катионов цветных металлов на аморфном фосфате титанаSorption of Non-Ferrous Metals on Amorphous Titanium PhosphateМасловаМ.В.MaslovaM.V.

д-р техн. наук, гл. науч. сотрудник

Dr. Sci. (Eng.), Chief Research Fellow

podpiska@kalvis.ruГерасимоваЛ.Г.GerasimovaL.G.

д-р техн. наук, гл. науч. сотрудник

Dr. Sci. (Eng.), Chief Research Fellow

podpiska@kalvis.ruИнститут химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наукРоссияTananaev Institute of Chemistry — Subdivision of the Federal Research Centre "Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences" Science Centre of Russian Academy of SciencesRussian Federation2020270420202443035Copyright © ООО "Калвис", 20202020ООО "Калвис"ООО "Калвис"https://www.ecology-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.ecology-kalvis.ru/jour/article/view/1503

Представлены результаты исследований сорбции катионов цветных металлов (Zn2+, Co2+, Cd2+ и Pb2+) на фосфате титана состава TiO(OH)(H2PO4)2·H2O. Согласно изотермам сорбции максимальная сорбционная способность для выбранных катионов составляет, мг/г: Co2+ – 66,1; Zn2+ – 73,5; Cd2+ – 179,1; Pb2+ – 403,6. Мезопористая структура сорбента обеспечивает высокие кинетические показатели сорбции и для разбавленных растворов. Для полного поглощения катионов токсичных металлов достаточно 5–15 мин. Наличие сильнокислотных групп в составе сорбента определяет его успешную работу при низких значениях рН. На примере модельных и реальных многокомпонентных растворов, содержащих катионы цветных металлов, показана перспективность использования нового материала. Состав очищенной воды удовлетворяет требованиям ПДК для природных вод.

The results of research of the sorption behavior of non-ferrous metal ions (Zn2+, Co2+, Cd2+ и Pb2+ ions ) on amorphous titanium phosphate, with TiO(OH)(H2PO4)2·H2O chemical composition are presented. According to the adsorption isotherms the maximum sorption capacity was found to be (mg/g): Co2+ –66.1; Zn2+ –73.5; Cd2+ –179.1; Pb2+ –403.6. Mesoporous structure of the sorbent provides the high sorption kinetics and uptake of studied ions occurs up to 15 min. The presents of strongly acid functional groups in the sorbent matrix governs its successful operation under acid conditions. Simulated and real sewage multicomponent solution were tested and shown that titanium phosphate is a promising material for toxic metal removal. The chemical composition of purified water meets the requirements of the MPC for natural water.

фосфат титанасинтезцветные металлыионный обменизотермы сорбциикинетика сорбциимногокомпонентные сточные водыtitanium phosphatesynthesisnon-ferrous metalsion-exchangersorption isothermssorption kineticscomplex solutionsReferencesBarrios-Estrada C., Rostro-Alanis M., Muñoz-Gutiérrez B.D., Iqbal H.M.N., Kannan S., Parra-Saldívar R. Emergent contaminants: Endocrine disruptors and their laccase-assisted degradation. A review. Science Total Environmental. 2018. V. 612. P. 1516—1531.Barrios-Estrada C., Rostro-Alanis M., Muñoz-Gutiérrez B.D., Iqbal H.M.N., Kannan S., Parra-Saldívar R. Emergent contaminants: Endocrine disruptors and their laccase-assisted degradation. A review. Science Total Environmental. 2018. V. 612. P. 1516—1531.Dixit R., Malaviya D., Pandiyan K., Singh U.B., Sahu A., Shukla R., Singh B.P., Rai J.P., Sharma P.K., Lade H. Bioremediation of heavy metals from soil and aquatic environment: An overview of principles and criteria of fundamental processes. Sustainability. 2015. № 7. Р. 2189—2212.Dixit R., Malaviya D., Pandiyan K., Singh U.B., Sahu A., Shukla R., Singh B.P., Rai J.P., Sharma P.K., Lade H. Bioremediation of heavy metals from soil and aquatic environment: An overview of principles and criteria of fundamental processes. Sustainability. 2015. № 7. Р. 2189—2212.Oyaro N., Juddy O., Murago E.N.M., Gitonga E. The contents of Pb, Cu, Zn and Cd in meat in Nairobi, Kenya. J. Food, Agric. Environ. 2007. N 5. P. 119—121.Oyaro N., Juddy O., Murago E.N.M., Gitonga E. The contents of Pb, Cu, Zn and Cd in meat in Nairobi, Kenya. J. Food, Agric. Environ. 2007. N 5. P. 119—121.Bazrafshan E., Mohammadi L., Ansari-Moghaddam A., Marvi A.H. Heavy metals removal from aqueous environments by electrocoagulation. Journal of .Environmental Heath Science and Engineering. 2015. V. 13. P. 1—16.Bazrafshan E., Mohammadi L., Ansari-Moghaddam A., Marvi A.H. Heavy metals removal from aqueous environments by electrocoagulation. Journal of .Environmental Heath Science and Engineering. 2015. V. 13. P. 1—16.Sancey B., Charles J., Trunfio G., Badot P.-M., Jacquot M., Hutinet X., Gavoille S., Crini G. Effects of additional sorption treatment of industrial water discharge by cross-linked starch. Indust. Eng. Chem. Res. 2011. V.50. P. 1749—1756.Sancey B., Charles J., Trunfio G., Badot P.-M., Jacquot M., Hutinet X., Gavoille S., Crini G. Effects of additional sorption treatment of industrial water discharge by cross-linked starch. Indust. Eng. Chem. Res. 2011. V.50. P. 1749—1756.Hunsom M., Pluksathom K., Damronglered S., Vergnes H., Duverneuil P. Electrochemical treatment of heavy metals from industrial effluent and modeling of copper reduction. Water Research. 2005. V. 39. P. 610—616.Hunsom M., Pluksathom K., Damronglered S., Vergnes H., Duverneuil P. Electrochemical treatment of heavy metals from industrial effluent and modeling of copper reduction. Water Research. 2005. V. 39. P. 610—616.Shen C., Zhao Y., Li W., Yang Y., Liu R., Morgen D. Global profile of heavy metals and sedimentals adsorption using drinking water treatment residual: a review, Chem.Eng. J. 2019. V. 372. P. 1019—1027.Shen C., Zhao Y., Li W., Yang Y., Liu R., Morgen D. Global profile of heavy metals and sedimentals adsorption using drinking water treatment residual: a review, Chem.Eng. J. 2019. V. 372. P. 1019—1027.Герасимова Л.Г., Маслова М.В., Николаев А.И., Охрименко Р.Ф. Способ переработки сфенового концентрата. Пат. РФ 2323881. Заявл. 29.06.2006. Опубл.10.05.2008. БИ № 13.Герасимова Л.Г., Маслова М.В., Николаев А.И., Охрименко Р.Ф. Способ переработки сфенового концентрата. Пат. РФ 2323881. Заявл. 29.06.2006. Опубл.10.05.2008. БИ № 13.Maslova M.V., Ivanenko V.I., Gerasimova L.G., Rizuk N.L. Effect of Synthesis Method on the Phase Composition and Ion-Exchange Properties of Titanium Phosphate. Russian Journal of Inorganic Chemistry. 2018. V. 63(9). P. 1141—1148.Maslova M.V., Ivanenko V.I., Gerasimova L.G., Rizuk N.L. Effect of Synthesis Method on the Phase Composition and Ion-Exchange Properties of Titanium Phosphate. Russian Journal of Inorganic Chemistry. 2018. V. 63(9). P. 1141—1148.Маслова М.В., Герасимова Л.Г., Щукина Е.С., Рыжук Н.В. Способ получения фосфата титана. Пат. РФ 2647304. Заявл. 03.05.2017. Опубл. 15.03.2018. БИ № 8.Маслова М.В., Герасимова Л.Г., Щукина Е.С., Рыжук Н.В. Способ получения фосфата титана. Пат. РФ 2647304. Заявл. 03.05.2017. Опубл. 15.03.2018. БИ № 8.Bedin K.C., Martins A.C., Cazetta A.L., Pezoti O., Almeida V.C. KOH-activated carbon prepared from sucrose spherical carbon: Adsorption equilibrium, kinetic and thermodynamic studies for Methylene Blue removal. Chemical Engineering Journal. 2016. V. 286. P. 476—484.Bedin K.C., Martins A.C., Cazetta A.L., Pezoti O., Almeida V.C. KOH-activated carbon prepared from sucrose spherical carbon: Adsorption equilibrium, kinetic and thermodynamic studies for Methylene Blue removal. Chemical Engineering Journal. 2016. V. 286. P. 476—484.Rosa S., Airoldi C. Thermodynamic dare of ion exchange on amorphous titanium (IV) phosphate. Thermochemica Acta. 1996. V. 284. P. 289—297.Rosa S., Airoldi C. Thermodynamic dare of ion exchange on amorphous titanium (IV) phosphate. Thermochemica Acta. 1996. V. 284. P. 289—297.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.