CОРБЦІЯ СПОЛУК СКАНДІЮ ТА ІТРІЮ ЦИРКОНІЙ-КРЕМНЕЗЕМНИМ НАНОСОРБЕНТОМ

Автор(и)

  • О. В. Перлова Одеський національний університет імені І. І. Мечникова, факультет хімії та фармації, кафедра фізичної та колоїдної хімії, Україна https://orcid.org/0000-0001-9139-9165
  • А. О. Овчаренко Одеський національний університет імені І. І. Мечникова, факультет хімії та фармації, кафедра фізичної та колоїдної хімії, Україна
  • А. О. Ширикалова Одеський національний медичний університет, медичний факультет, кафедра клінічної хімії і лабораторної діагностики, Україна https://orcid.org/0000-0001-8385-1879

DOI:

https://doi.org/10.18524/2304-0947.2023.2(85).286606

Ключові слова:

сорбція, наносорбент, скандій, ітрій, кінетика сорбції, ізотерми сорбції, моделювання сорбції

Анотація

Встановлено деякі фізико-хімічні закономірності сорбційного вилучення сполук скандію та ітрію з розбавлених водних розчинів цирконій-кремнеземним наносорбентом (питома поверхня 900-1000 м2/г, радіус пор 3,5-7,6 нм, вміст ZrO2 29%). Встановлено, що досліджуваний сорбент ефективно (> 99%) вилучає скандій та ітрій при рН 8 – 10 (Sc) і 9 – 10,5 (Y), при витраті сорбенту 0,4 г/дм3 і часі сорбції 240 хв (Sc) та 210 хв (Y). Сорбція перебігає у змішанодифузійному режимі і підпорядковуються моделі псевдодругого порядку. Ізотерми сорбції описуються моделями Фрейндліха, Фрумкіна-Фаулера-Гуггенгейма і Дубініна-Радушкевича. За даних умов дослідів сорбційна ємність сорбенту складає 7,65 мг Sc/г і 17,09 мг Y/г.

Посилання

Mikhailov V. A. Redkozemelnie rudi mira: Geologiya, resursi, ekonomika: monografіya, IPTs “Kievskii universitet”, Kyiv, 2010, 223 р. (in Russian)

Mosai A.K., Tutu H. Simultaneous sorption of rare earth elements (including scandium and yttrium) from aqueous solutions using zeolite clinoptilolite: A column and speciation study. Miner. Eng., 2021, vol. 161, 106740. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2020.106740

Syrvatka V., Rabets A., Gromyko O., Luzhetskyy A., Fedorenko V. Scandium–microorganism interactions in new biotechnologies. Trends Biotechnol., 2022, vol. 40, no 9, pp. 1088–1101. https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2022.02.006

Mukhachov A. P., Kharitonova E. A., Skipochka D. G. Scandium and its alloys with aluminum. Problems of atomic science and technology (PAST), 2016, no 1(101), pp. 45–50.

Yuksekdag A., Kose-Mutlu B., Siddiqui A. F., Wiesner M.R., Koyuncu I. A holistic approach for the recovery of rare earth elements and scandium from secondary sources under a circular economy framework - A review. Chemosphere, 2022, vol. 293, 133620. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2022.133620

Dai X., Hong N. T., Hamza M. F., Guo Y., Chen L., He C., Ning S., Wei Y., Dodbiba G., Fujita T. Selective adsorption and recovery of scandium from red mud leachate by using phosphoric acid pre-treated pitaya peel biochar. Separ. Pur. Technol., 2022, vol. 292, no 16, 12104. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2022.121043

Mala gіrnicha yentsiklopedіya: u 3 t. za red. V. S. Bіletskogo. Skhіdnii vidavnichii dіm, Donetsk, 2013, 644 p. (in Ukrainian)

Dubey S. S, Grandhi S. Sorption studies of yttrium (III) ions on nano maghemite. J. Env. Chem. Eng., 2016, vol. 4, no 4, pp. 4719–4730. https://doi.org/10.1016/j.jece.2016.11.006

Thapa R., Nissinen T., Turhanen P., Määttä J., Vepsäläinen J., Lehto V.-P., Riikonen J. Bisphosphonate modified mesoporous silicon for scandium adsorption. Microporous Mesoporous Mater., 2020, vol. 296, 109980 https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2019.109980

Yu Q., Ning S., Zhang W., Wang X., We Y. Recovery of scandium from sulfuric acid solution with a macro porous TRPO/SiO2-P adsorbent. Hydrometall., 2018, vol. 181, pp. 74–81. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2018.07.025

Iftekhar S., Srivastava V., Sillanpää M. Enrichment of lanthanides in aqueous system by cellulose based silica nanocomposite. Chem. Eng. J., 2017, vol. 320, pp. 151–159. https://doi.org/10.1016/j.cej.2017.03.051

Burakova I. V., Burakov A. E., Tkachev A. G., Troshkina I. D., Veselova O. A., Babkin A. V., Aung W. M., Ali I. Kinetics of the adsorption of scandium and cerium ions in sulfuric acid solutions on a nanomodified activated carbon. J. Mol. Liq., 2018, vol. 253, pp. 277–283. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2018.01.063

Vasylyeva H., Mironyuk I., Mykytyn I., Savka K. Equilibrium studies of yttrium adsorption from aqueous solutions by titanium dioxide. Appl. Radiat. Isot., 2021, vol. 168, 109473. https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2020.109473

Pęgier M., Dróżdż P., Pomarański P., Pyrzyńska K. Magnetic hybrid nanoparticles modified with morin for the removal of Sc(III) from aqueous solutions. Microchem. J., 2021, vol. 170, 106683. https://doi.org/10.1016/j.microc.2021.106683

Han X., Wang L., Wang Y., Yang J., Wan X., Liang T., Song H., Elbana T. A., Rinklebe J. Mechanisms and influencing factors of yttrium sorption on paddy soil: Experiments and modeling. Chemosphere, 2022, vol. 307, Part 1, 135688. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2022.135688

Xiao Y., Huang L., Long Z., Feng Z., Wang L. Adsorption ability of rare earth elements on clay minerals and its practical performance. J. Rare Earths, 2016, vol. 34, no 5, pp. 543–548. https://doi.org/10.1016/S1002-0721(16)60060-1

Peng C., Zhong Y., Wang G., Min F., Qin L. Atomic-level insights into the adsorption of rare earth Y(OH)3-nn+ (n = 1–3) ions on kaolinite surface. Appl. Surf. Sci., 2019, vol. 469, pp. 357–367. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2018.11.022

Hamza M. F., Salih K. A. M., Abdel-Rahman A. A.-H., Zayed Y. E., Wei Y., Liang J., Guibal E. Sulfonic-functionalized algal/PEI beads for scandium, cerium and holmium sorption from aqueous solutions (synthetic and industrial samples). Chem. Eng. J., 2021, vol. 403, an 126399. https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.126399

Yaroshenko N. A., Perlova O. V., Sazonova V. F., Perlova N. А. Sorption of Uranium Compounds by Zirconium-Silica Nanosorbents. Russ. J. Appl. Chem., 2012, vol. 85, no 6, pp. 849–855. https://doi.org/10.1134/S107042721206002X

Baes C. F., Mesmer R. E. The hydrolysis of cations. John Wiley & Sons, New York, 1976, 489 p.

Liu Z., Li H. Metallurgical process for valuable elements recovery from red mud – A review. Hydrometall., 2015, vol. 155, pp. 29–43. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2015.03.018

Shvartsenbakh R., Flashka R. Kompleksonometrichnoe titrovanie. Per. s nem. Khimiya, Moscow, 1970, 360 p. (in Russian)

Busev A. I., Tiptsova V. G., Ivanov V. M. Rukovodstvo po analiticheskoi khimii redkikh elementov. Khimiya, Moscow, 1978. 432 p. (in Russian)

GOST 11739.25-90. Splavi alyuminievie liteinie i deformiruemie. Metodi opredeleniya skandiya, 105 p. (in Russian)

Nazarenko V. A., Antonovich V. P., Nevskaya Ye. M. Gidroliz ionov metallov v razbavlennikh rastvorakh. Atomizdat, Moscow, 1979. 192 p. (in Russian)

Soldatkina L. M. Adsorbenty ta adsorbtsiini protsesy v rozviazanni problemy okhorony navkolyshnoho seredovyshcha: metodychni vkazivky do laboratornoho praktykumu dlia studentiv 4 kursu d/v khim. f-tu. ONU, Odesa, 2012. 40 p. (in Ukrainian)

Adsorbtsiya iz rastvorov na poverkhnostyakh tverdikh tel. pod red. G. Parfita, K. Rochestera. Per. s angl. Mir, Moscow, 1986. 488 p. (in Russian)

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-09-12

Як цитувати

Перлова, О. В., Овчаренко, А. О., & Ширикалова, А. О. (2023). CОРБЦІЯ СПОЛУК СКАНДІЮ ТА ІТРІЮ ЦИРКОНІЙ-КРЕМНЕЗЕМНИМ НАНОСОРБЕНТОМ. Вісник Одеського національного університету. Хімія, 28(2(85), 83–97. https://doi.org/10.18524/2304-0947.2023.2(85).286606

Номер

Том 28 № 2(85) (2023)

Розділ

Статті

Ліцензія

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.

Правовласниками опублікованого матеріалу являються авторський колектив та засновник журналу на умовах, що визначаються видавничою угодою, що укладається між редакційною колегією та авторами публікацій. Ніяка частина опублікованого матеріалу не може бути відтворена без попереднього повідомлення та дозволу автора.

Публікація праць в Журналі здійснюється на некомерційній основі. Комісійна плата за оформлення статті не стягується.