АДСОРБЦІЙНА ОЧИСТКА ВОДИ ВІД ІОНІВ CD(ІІ) МАГНІТОЧУТЛИВИМ НАНОАДСОРБЕНТОМ FE3O4/ГІДРОКСИАПАТИТ

Анотація

В Україні як ніколи гостро стоїть проблема боротьби з наслідками стихійних забруднень навколишнього середовища, природних водойм та ґрунтів, а також харчових продуктів, зокрема питної води. Також потенційну небезпеку несуть забруднювачі воєнного походження (залишки снарядів, техніки, зброї тощо). Надзвичайно шкідливими забруднювачами є іони важких металів, наприклад Феруму, Купруму, Мангану, Кадмію та інших. Накопичення таких забруднювачів в організмі живих істот призводить до різноманітних патологій, розвитку та посилення захворювань. Однією з причин такого впливу іонів важких металів на живі організми є те, що їх досить важко вивести з організму, що тільки загострює проблему. Відповідно до Директиви ЄС «Directive (EU) 2020/2184 of the European Parliament and of the Council of 16 December 2020 on the quality of water intended for human consumption» одним із важливих харчових продуктів визнано питну воду, для якої прийняті стандарти вмісту важких металів, зокрема кадмію, та інших забруднювачів (барвники, пестициди, гербіциди тощо). З метою вивчення можливості адсорбційного вилучення іонів Cd(ІІ) з водних розчинів проведено синтез магнетиту золь – гель методом співосадження Елмора. Синтезовані зразки досліджено методами ТЕМ-мікроскопії та встановлено, що частинки Fe3O4 кулястої форми, схильні до утворення агрегатів. Розмір кристалітів становить 3–23 нм. Здійснено модифікування поверхні магнетиту гідроксиапатитом з метою одержання магніточутливого наноадсорбента щодо вилучення іонів Cd(ІІ). За допомогою ТЕМ встановлено відсутність впливу модифікування поверхні магнетиту на розмір та морфологію частинок. Здійснено порівняльний аналіз адсорбції іонів Cd(ІІ) з водних розчинів поверхнями Fe3O4 та Fe3O4/гідроксиапатит. Встановлено, що ступінь вилучення понад 60,0 % іонів Cd(ІІ) з водного розчину у діапазоні рН = 7,9–8,1 за температури 293 К досягається за перші 60–90 хвилин від початку контакту адсорбат – адсорбент. Адсорбційна рівновага на межі поділу для обох поверхонь задовільно описується моделлю псевдодругого порядку. Визначено, що адсорбційна ємність становить 21,1 та 22,3 мг/г для поверхонь Fe3O4 та Fe3O4/гідроксиапатит відповідно. Показано, що ізотерми адсорбції задовільно описуються моделлю Ленгмюра, що вказує на мономолекулярну адсорбцію іонів Cd(ІІ) на енергетично однорідних центрах поверхні.