всероссийский научно-практический журнал
  • ISSN 2072-8158
  • -
  • Урал-Пресс: 012688

Сорбция шестивалентного хрома синтетическим наноразмерным магнетитом: кинетика и механизм процесса

Опубликовано в журнале «Вода: химия и экология» № 02 за 2016 год, стр. 71-82.
Рубрика: Химия воды и водных растворов

 

Линников О.Д. к.х.н., ведущий науч. сотрудник, Институт химии твёрдого тела УрО РАН
Родина И.В. научный сотрудник, Институт химии твёрдого тела УрО РАН

Аннотация:
Приведены результаты исследований кинетики и механизма сорбции хрома(VI) синтетическим наноразмерным магнетитом. Исследования проводились при разной температуре и рН модельного раствора, содержащего 400 мг/л сульфата натрия и 50 мг/л хрома(VI) в виде хромата калия. Частицы магнетита имели средний размер 32 нм и удельную поверхность (по БЭТ, тепловая десорбция аргона) – 36,3 м2/г. Установлено, что при сорбции хрома(VI) магнетитом одновременно протекают два процесса: (1) простая физическая адсорбция и (2) химическое взаимодействие хрома(VI) с магнетитом (хемосорбция). Определены параметры обоих процессов в зависимости от температуры и начального рН раствора, содержащего хром(VI). Процесс хемосорбции описывается уравнением реакции первого порядка относительно концентрации хрома(VI) в растворе. Полученные зависимости позволяют оценить количество магнетита, необходимого для достижения требуемой глубины очистки загрязнённого раствора от хрома(VI). Для проверки установленных закономерностей проведены эксперименты по очистке сточных вод одного из предприятий Свердловской области от хрома(VI) с помощью магнетита. В результате получено удовлетворительное совпадение экспериментальных и расчётных данных.

Ключевые слова: магнетит, наночастицы, очистка воды, сорбция, уравнение реакции., шестивалентный хром

Ссылка для цитирования:
Линников О.Д., Родина И.В. Сорбция шестивалентного хрома синтетическим наноразмерным магнетитом: кинетика и механизм процесса // Вода: химия и экология. — 2016. — № 02. — c. 71-82. — http://watchemec.ru/article/27846/

Литература:
1. Линников О.Д. Сорбция шестивалентного хрома из водного раствора наноразмерным магнетитом / О.Д. Линников, И.В. Родина, В.Г. Шевченко, А.Е. Ермаков, И.В. Медведева, А.А. Мысик, М.А. Уймин, Н.Н. Щеголева, В.В. Платонов, В.В. Осипов // Вода: химия и экология. 2011. № 5. С. 68-75.
2. Linnikov O. Removal of Cr(VI) from aqueous solutions by magnetite nanoparticles with different sizes and crystal structure / O. Linnikov, I. Rodina, V. Shevchenko, I. Medvedeva, M. Uimin, N. Schegoleva, A. Yermakov, V. Platonov, V. Osipov // Desalination and water treatment. 2014. Vol. 52. Issue 1-3. P. 324-330, doi: 10.1080/19443994.2013.786654.
3. Вайнштейн И.А. Очистка и использование сточных вод травильных отделений. / И.А. Вайнштейн. - М., Металлургия, 1986, с. 82-83.
4. Медведева И.В. Седиментация нанопорошков магнетита в водном растворе в неоднородном магнитном поле / И.В. Медведева, О.Д. Линников, М.А. Уймин, А.Е. Ермаков, А.А. Мысик, И.В. Бызов, Т.А. Набокова, С.В. Жаков, В.Г. Гавико, Н.Н. Щеголева, В.А. Цурин, И.В. Родина, В.В. Платонов, В.В. Осипов, А.В. Ханькова // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов: межвуз. сб. науч тр. / под общей редакцией В.М. Самсонова, Н.Ю. Сдобнякова. Вып. 3. Тверь: Тверской государственный университет, 2011. С. 134-142.
5. Medvedeva I. Sedimentation of Fe3O4 nanosized magnetic particles in water solution enhanced in a gradient magnetic field / I. Medvedeva, M. Uimin, A. Yermakov, A. Mysik and I. Byzov, T. Nabokova, V. Gaviko, N. Shchegoleva, S. Zhakov, V. Tsurin, O. Linnikov, I. Rodina, V. Platonov, V. Osipov // Journal of Nanoparticle Research. 2012. Vol. 14. Number. 3. P. 740-750.
6. Лесникович А.И. Адсорбция Cr(VI) из водных растворов ферритами кобальта, марганца и железа / А.И. Лесникович, С.А. Воробьёва, Н.В. Карпенко // Журнал прикладной химии. 1994. Т. 67. В. 3. С. 500-502.
7. Булдакова Л.Ю. Вольтамперометрическое изучение нанопорошков магнетита после сорбции шестивалентного хрома из водного раствора / Л.Ю. Булдакова, О.Д. Линников, И.В. Родина, М.Ю. Янченко // Неорганические материалы. 2015. Т. 2. №2. С. 180-183.
8. Кузнецов М.В. РФЭС-исследование поверхности нанопорошков магнетита после сорбции хрома(VI) из водных растворов / М.В. Кузнецов, О.Д. Линников, И.В. Родина // Неорганические материалы. 2012. Т. 48. № 2. С. 213-219.
9. Yuan P. Montmorillonite-supported magnetite nanoparticles for the removal of hexavalent chromium [Cr(VI)] from aqueous solutions / P. Yuan, M. Fan, D. Yang, H. He, D. Liu, A. Yuan, J. Zhu, T. Chen // J. of Hazardous Materials. 2009. Vol. 166. Issues 2-3. P. 821-829.
10. Yuan P. Removal of hexavalent chromium [Cr(VI)] from aqueous solutions by the diatomite-supported/unsupported magnetite nanoparticles / P. Yuan, D. Liu, M. Fan, D. Yang, R. Zhu, F. Ge, J. Zhu, H. He // J. of Hazardous Materials. 2010. Vol. 173. P. 614-621.
11. Chowdhury S.R. Arsenic and chromium removal by magnetite-maghemite nanoparticles and the effect of phosphate on removal / S.R. Chowdhury, E.K. Yanful // Journal of Environmental Management. 2010. Vol. 91. P. 2238-2247.
12. Chowdhury S.R. Chemical states in XPS and Raman analysis during removal of Cr(VI) from contaminated water by mixed maghemite-magnetite nanoparticles / S.R. Chowdhury, E.K. Yanful, A.R. Pratt // Journal of Hazardous Materials. 2012. Vol. 235-236. P. 246-256.
13. Линников О.Д. Строение и морфология наночастиц магнетита (Fe3O4) при сорбции шестивалентного хрома из водного раствора / О.Д. Линников, А.М. Мурзакаев, И.В. Родина, А.П. Тютюнник, Д.И. Мамцев, Н.А. Хлебников, В.Г. Шевченко // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов: межвуз. сб. науч. тр. / под общей редакцией В.М. Самсонова, Н.Ю. Сдобнякова. Вып. 5. Тверь: Тверской государственный университет, 2013. С. 165-171.
14. Унифицированные методы анализа сточных вод. / Изд. 2-е, исправл. Под ред. Ю.Ю. Лурье. – М.: Химия, 1973. – 376 с.
15. Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии. Поверхностные явления и дисперсные системы. / Ю.Г. Фролов. Изд. 2-е исправл. и допол. - М: Химия, 1988. 464 с.
16. Venditti F. Effect of sulfate ions and slightly acidic pH conditions on Cr(VI) adsorption onto silica gelatin composite / F. Venditti, F. Cuomo, A. Ceglie, L. Ambrosone, F. Lopez // Journal of Hazardous Materials. 2010. Vol. 173. P. 552-557.
17. Vidojkovic S. Electrophoretic mobility of magnetite particles in high temperature water / S. Vidojkovic, V. Rodriguez-Santiago, M.V. Fedkin, D.J. Wesolowski, S.N. Lvov // Chemical Engineering Science. 2011. Vol. 66. P. 4029-4035.
18. Tombácz E. Ageing in the inorganic nanoworld; Eample of magnetite nanoparticles in aqueous medium // E. Tombácz, E. Illés, A. Majzik, A. Hajdú, N. Rideg, M. Szekeres // Croatica Chemica Acta CCACCA. 2007. Vol. 80. N 3-4. P. 503-515.