АДСОРБЦІЯ КОНГО ЧЕРВОНОГО З РОЗЧИНУ ПОВЕРХНЕЮ НІКЕЛЬ-ІТРІЄВОГО ГРАНАТУ
DOI:
https://doi.org/10.35546/kntu2078-4481.2024.3.22Ключові слова:
нікель-ітрієвий гранат, наноадсорбент, адсорбція барвників, конго червоний, ізотерми адсорбції, моделі ізотерм.Анотація
На сучасному етапі розвитку нанохімії та нанотехнологій складнооксидні матеріали зі структурою шпінелі викликають великий інтерес у дослідників. До таких матеріалів належать ітрієві гранати. Завдяки ізоморфним заміщенням, широко дозволеним у структурі гранатів, можна отримати матеріали із унікальним набором фізико-хімічних властивостей шляхом включення нових елементів, наприклад Ni. Для дослідження процесів адсорбції конго червоного з водних розчинів синтезовано нікель-ітрієвий гранат золь-гель методом автогоріння (Печіні). Отримані зразки досліджено методами рентгенофлуоресцентної та ІЧ-Фур’є спектроскопії. На основі елементного аналізу визначено, що формула нікель-ітрієвого гранату становить Ni2Y9O14, а утворені частинки схильні до агрегації. У роботі проведено адсорбцію конго червоного з водних розчинів поверхнею нікель-ітрієвого гранату. Встановлено, що ступінь вилучення барвника понад 78% за температури 293 К досягається за перші 30 хвилин від початку контакту адсорбат-адсорбент. Адсорбційна рівновага на межі поділу задовільно описується кінетичною моделлю псевдо-другого порядку. Визначено, що адсорбційна ємність становить 3,14 мг/г, а характер кривої ізотерми нагадує криві ізотерм Ленгмюра (L3-тип) відповідно до класифікації Гільса, без виходу на насичення. Такий тип ізотерм характерний для адсорбентів з малою енергією взаємодії адсорбат-адсорбент. Показано, що ізотерми адсорбції задовільно описуються моделлю мономолекулярної адсорбції Фрейндліха, в порівнянні з іншими моделями, про що свідчить коефіцієнт кореляції (R2 = 0,973). Це означає, що адсорбція барвника проходить на гетерогенних (нерівноцінних) центрах поверхні, на яких відбувається нерівномірний розподіл за енергіями. Розраховано, що для адсорбції конго червоного величина енергії адсорбції становить 2,06 кДж/моль, що вказує на суто фізичну адсорбцію молекул барвника на поверхні.
Посилання
Liu S., Ding Y., Li P., et al. Adsorption of the anionic dye Congo red from aqueous solution onto natural zeolites modified with N,N-dimethyl dehydroabietylamine oxide. Chemical Engineering Journal. 2014. Vol. 248. P. 135-144. DOI: 10.1016/j.cej.2014.03.026.
Yang Q., Song H., Li Y., et al. Flower-like core-shell Fe3O4@MnO2 microspheres: Synthesis and selective removal of Congo red dye from aqueous solution. Journal of Molecular Liquids. 2017. Vol. 234. P. 18-23. DOI: 10.1016/j.molliq.2017.03.028.
Xiong Z., Zheng H., Hu Y., et al. Selective adsorption of Congo red and Cu(II) from complex wastewater by core-shell structured magnetic carbon@zeolitic imidazolate frameworks-8 nanocomposites. Separation and Purification Technology. 2021. Vol. 277. 119053. DOI:10.1016/j.seppur.2021.119053.
Liu J., Wang N., Zhang H., Baeyens J. Adsorption of Congo red dye on FexCo3-xO4 nanoparticles. Journal of Environmental Management. 2019. Vol. 238. P. 473-483. DOI: 10.1016/j.jenvman.2019.03.009.
Jia Y., Ni J., Wu P.-Y., Fang F., Zhang Y.-X. Fast removal of Congo red from aqueous solution by adsorption onto micro/nanostructured NiO microspheres. Materials Science and Engineering: B. 2021. Vol. 270. 115228. DOI: 10.1016/j.mseb.2021.115228.
Harja M., Buema G., Bucur D. Recent advances in removal of Congo Red dye by adsorption using an industrial waste. Scientific Reports. 2022. Vol. 12. 115228. DOI: 10.1038/s41598-022-10093-3.
Бушкова В. С., Остафійчук Б. К., Копаєв О.В. Особливості синтезу складних оксидних систем з використанням ЗГА-методу. Фізика і хімія твердого тіла. 2014. Т. 15, № 1. С. 182-185. http://nbuv.gov.ua/UJRN/PhKhTT_2014_15_1_29.
Modi K. B., Vara R. P.,. Vora H. G, Chhantbar M. C., Joshia H. H. Infrared spectroscopic study of Fe3+ substituted yttrium iron garnet. Journal of materials science. 2004. Vol. 39. Р. 2187-2189.
Tripathy S., Raichur A. Abatement of fluoride from water using manganese dioxide-coated activated alumina. Journal of Hazardous Materials. 2008. Vol. 153, No 3. P. 1043-1051. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2007.09.100
Onyango M., Kojima Y., Aoyi O., Bernardo E., Matsuda H. Adsorption equilibrium modeling and solution chemistry dependence of fluoride removal from water by trivalent-cation-exchanged zeolite F-9. Journal of Colloid and Interface Science. 2004. Vol. 279, No 2. P. 341-350. DOI: 10.1016/j.jcis.2004.06.038.
Камінський О. М., Денисюк Р. О., Чайка М. В., Писаренко С. В., Панасюк Д. Ю. Сорбція йонних форм Цинку(ІІ) з водних розчинів поверхнями магніточутливих нанокомпозитів, модифікованих гідроксиапатитом. Український журнал природничих наук. 2023. № 5. С. 70-79. DOI: 10.32782/naturaljournal.5.2023.8.
