Одержання гранульованих адсорбентів на основі біополімерів та глинистих мінералів
DOI:
https://doi.org/10.20535/2617-9741.3.2024.312425Ключові слова:
адсорбент, сапоніт, біополімер, модифікування, гранулювання, очищення водАнотація
Представлені результати досліджень реологічних характеристик суспензій на основі сапоніту та альгінату натрію з різним їх масовим співвідношенням. Показано, що дані системи є тиксотропними і їх вʾязкість залежить від вмісту твердої фази у суміші при однаковому вмісті полімеру. Визначено необхідні умови гранулювання для одержання адсорбентів. Встановлено, що на стійкість гранул у водному середовищі впливає кількість введеного альгінату натрію у глинисту суспензію. Досліджено структурно-сорбційні характеристики гранульованих матеріалів на основі природного та модифікованого феригідритом сапоніту. Показано, що при гранулюванні питома поверхня зразку з нанесеним шаром оксигідроксидів заліза становить 109 м2/г, що менше від 173 м2/г для його порошкоподібної форми, але в 2 рази більше у порівнянні з вихідним мінералом (52 м2/г). За допомогою методів диференційно-термічного аналізу та термічної гравіметрії вивчено процеси та фазові перетворення, що відбуваються у гранульованих матеріалах, які містять як алюмосилікат, так і органічний біополімер. Показано перспективність одержаних адсорбентів для очищення вод від забруднення іонами важких металів.
Посилання
Gisi De S., Lofrano G., Grassi M., Notarnicola M. Characteristics and adsorption capacities of low-cost sorbents for wastewater treatment: A review // Sustainable Materials and Technologies. 2016. Vol. 9. P.10-40. doi: https://doi.org/10.1016/j.susmat.2016.06.002
Chowdhury I.R., Chowdhury S., Mazumder M.A.J., Al-Ahmed A. Removal of lead ions (Pb2+) from water and wastewater: a review on the low-cost adsorbents // Applied Water Science. 2022. Vol. 12:185. doi: https://doi.org/10.1007/s13201-022-01703-6
Tony M.A. Low-cost adsorbents for environmental pollution control: a concise systematic review from the prospective of principles, mechanisms and their applications // Journal of Dispersion Science and Technology. 2021. Vol. 43(11). P. 1612-1633. doi: https://doi.org/10.1080/01932691.2021.1878037
Aboudi Mana S.C., Hanafiah M.M., Chowdhury A.J.K. Environmental characteristics of clay and clay-based minerals // Geology, Ecology, and Landscapes. 2017. Vol. 1(1). P. 155-161. doi: https://doi.org/10.1080/24749508.2017.1361128
Xie F., Gao C., Averous L. Alginate-based materials: Enhancing properties through multiphase formulation design and processing innovation // Materials Science and Engineering R. 2024. Vol. 159. P. 100799. doi: https://doi.org/10.1016/j.mser.2024.100799
Karapinar N. Removal of heavy metal ions by ferrihydrite: an opportunity to the treatment of acid mine drainage // Water, Air, & Soil Pollution. 2016. Vol. 227:193. doi: https://doi.org/10.1007/s11270-016-2899-7
Rout K., Mohapatra M., Anand S. 2-Line ferrihydrite: synthesis, characterization and its adsorption behaviour for removal of Pb(II), Cd(II), Cu(II) and Zn(II) form aqueous solituions // Dalton Transactions. 2012. Vol. 41. P. 3302-3312. doi: https://doi.org/10.1039/c2dt11651k
Jasim A.Q., Ajjam S.K. Removal of heavy metal ions from wastewater using ion exchange resin in a batch process with kinetic isotherm // South African Journal of Chemical Engineering. 2024. Vol. 49. P. 43-54. doi: https://doi.org/10.1016/j.sajce.2024.04.002
Carbon based materials: a review of adsorbents for inorganic and organic compounds / Sabzehmeidani M.M., Mahnaee S., Ghaedi M., Heidari H., Roy V.A.L. // Materials Advances. 2021. Vol. 2. P. 598-627. doi: https://doi.org/10.1039/d0ma00087f
Eberle S., Börnick H., Stolte S. Granular natural zeolites: cost-effective adsorbents for the removal of ammonium from drinking water // Water. 2022. Vol. 14(6):939. doi: https://doi.org/10.3390/w14060939
Sutirman Z.A., Sanagi M.M., Aini W.I.W. Alginate-based adsorbents for removal of metal ions and radionuclides from aqueous solutions: A review // International Journal of Biological Macromolecules. 2021. Vol. 174. P. 216-228. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2021.01.150
Recent advances in alginate-based adsorbents for heavy metal retention from water: a review / Elwakeel K.Z., Ahmed M.M., Akhdhar A., Sulaiman M.G.M., Khan Z.A. // Desalination and Water Treatment. 2022. Vol. 272. P. 50-74. doi: https://doi.org/10.5004/dwt.2022.28834
Effects of processing conditions on the properties of porous diatomite granules prepared by sodium alginate gelation / Sosa Lucio M.D., Oh E.-J., Ha J.-H., Lee J., Lee H.-J., Song I.-H. // Applied Sciences. 2023. Vol. 13(16):9474. doi: https://doi.org/10.3390/app13169474
Kołodyńska D., Gęca M., Skwarek E., Goncharuk O. Titania-coated silica alone and nodified by sodium alginate as sorbents for heavy metal ions // Nanoscale Research Letters. 2018. Vol. 13:96. doi: https://doi.org/10.1186/s11671-018-2512-7
Pylypenko I.V. Removal of chromium (VI) from aqueous solutions by granular composites based on laponite and alginate ionotropically cross-linked by iron and zirconium ions // Voprosy khimii i khimicheskoi tekhnologii. 2024. Vol. 2. P. 75-82. doi: https://doi.org/10.32434/0321-4095-2024-153-2-75-82
Tzu T.W., Tsuritani T., Sato K. Sorption of Pb(II), Cd(II), and Ni(II) toxic metal ions by alginate-bentonite // Journal of Environmental Protection. 2013. Vol. 4. P. 51-55. doi: https://doi.org/10.4236/jep.2013.41b010
Hood C., Pensini E. Alginate-bentonite clay composite porous sorbents for Cu(II) and Zn(II) removal from water // Water, Air, & Soil Pollution. 2022. Vol. 233:137. doi: https://doi.org/10.1007/s11270-022-05609-6
Zhao L., Basly J.-Ph., Baudu M. Simultaneous adsorption of chromate and arsenate onto ferrihydrite/alginate composite beads: competition and mechanism // Environmental Research. 2024. Vol. 250. P. 118440. doi: https://doi.org/10.1016/j.envres.2024.118440
Bondarieva A., Tobilko V., Kholodko Yu., Kornilovych B. Obtaining of iron-containing silicate composites for contaminated water purification from arsenic compounds // Technology Audit and Production Reserves. 2019. Vol. 3(3(47). P. 14-19. doi: https://doi.org/10.15587/2312-8372.2019.173710
Łętocha A., Miastkowska M., Sikora E. Preparation and characteristics of alginate microparticles for food, pharmaceutical and cosmetic applications // Polymers. 2022. Vol. 14(18):3834. doi: https://doi.org/10.3390/polym14183834
Zlopasa J., Norder B., Koenders E.A.B., Picken S.J. Rheological investigation of specific interactions in Na Alginate and Na MMT suspension // Carbohydrate Polymers. 2016. Vol. 151. P. 144-149. doi: https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2016.05.055
Rheological, electrokinetic, and morphological characterization of alginate-bentonite biocomposites / Benli B., Boylu F., Can M.F., Karakaş F., Çinku K., Ersever G. // Journal of Applied Polymer Science. 2011. Vol. 122(1). P. 19-28. doi: https://doi.org/10.1002/app.33627
Handbook of Clay Science / Eds. Bergaya F., Theng B.K.G., Lagaly G. Amsterdam: Elsevier, 2006. 1224 p.
Structural and physical properties of alginate pretreated by high-pressure homogenization / Zhang X., Chen J., Shao X., Li H., Jiang Y., Znang Y., Yang D. // Polymers. 2023. Vol. 15:3225. doi: https://doi.org/10.3390/polym15153225
Thermal stability and decomposition products of P-doped ferrihydrite / Pieczara G., Manecki M., Pzepa G., Borkiewicz O., Gaweł A. // Materials. 2020. Vol. 13(18):4113. doi: https://doi.org/10.3390/ma13184113
The fabrication of calcium alginate beads as a green sorbent for selective recovery of Cu(II) from metal mixtures / Yang N., Wang R., Rao P., Yan L., Zhang W., Wang J., Chai F. // Crystals. 2019. Vol. 9(5):255. doi: https://doi.org/10.3390/cryst9050255
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 Олександр Лаврович Маковецький, Ольга Володимирівна Фоменко, Антоніна Ігорівна Бондарєва, Вікторія Юріївна Тобілко, Цзюньцзє Юй
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
