Исследование адсорбции ионов Ni(II) корой акации ушковидной (Acacia auriculiformis), модифицированной растворами кислот

Р. З. Галимова; Д. А. Нгуен; И. Г. Шайхиев; Т. К. Т. Нгуен

doi:10.25514/CHS.2022.2.23009

Р. З. Галимова Казанский национальный исследовательский технологический университет», Казань, Россия https://orcid.org/0000-0003-3043-8292
Д. А. Нгуен Казанский национальный исследовательский технологический университет», Казань, Россия https://orcid.org/0000-0002-9961-7304
И. Г. Шайхиев Казанский национальный исследовательский технологический университет, Казань, Россия https://orcid.org/0000-0003-0542-0963
Т. К. Т. Нгуен Индустриальный университет Вьетчи, Вьетчи, Вьетнам https://orcid.org/0000-0002-3367-1818

DOI: https://doi.org/10.25514/CHS.2022.2.23009

Ключевые слова: ионы Ni(II), кора Acacia auriculiformis, модификация, адсорбция, изотерма, кинетика, термодинамические параметры

Аннотация

Кора акации ушковидной (Acacia auriculiformis), модифицированная разбавленными (1 – 3%) растворами азотной и фосфорной кислот, изучена в качестве биосорбента для удаления ионов Ni²⁺ в статических условиях. Результаты проведенного исследования показали, что изотермы адсорбции ионов Ni²⁺на образцах нативной и модифицированной растворами кислот коры Acacia auriculiformis относятся к изотермам I типа, согласно классификации ИЮПАК и L-типу, согласно классификации Гильса. Максимальная сорбционная ёмкость нативной коры Acacia auriculiformis по ионам Ni²⁺составляет 9,0 мг/г. Выявлено, что с увеличением концентрации растворов минеральных кислот, сорбционная ёмкость модифицированных образцов коры Acacia auriculiformis по ионам Ni²⁺ увеличивается. Определено, что изотермы адсорбции наиболее адекватно описываются моделью Ленгмюра. Показано, что кинетическое уравнение псевдо-второго порядка достаточно хорошо согласуется с экспериментальными данными. Результаты расчетов термодинамических параметров (ΔH⁰, ΔS⁰и ΔG⁰) свидетельствуют о самопроизвольном протекании процесса физической адсорбции. При рассмотрении кинетических зависимостей в рамках диффузионной модели Бойда рассчитаны коэффициенты внешней и внутренней диффузии, а также критерий Био, значения которого для всех исследуемых процессов указывают на то, что лимитирующей стадией процесса является смешанная диффузия.

Литература

Order of the Ministry of Agriculture of the Russian Federation of December 13, 2016 N 552 “On approval of water quality standards for water bodies of fishery significance, including standards for maximum permissible concentrations of harmful substances in the waters of water bodies of fishery significance” (as amended and supplemented on March 10, 2020). http://publication.pravo.gov.ru/Document/View/0001201701160006?rangeSize=50 (accessed 31.08.2022) (in Russ.).

Ivanishchev, V.V. (2021). Nickel in the environment and its effect on plants. News of TulGU. Earth Sciences, 2, 38–53 (in Russ.).

Vinogradov, S.S. (2002). Environmentally friendly electroplating. M.: Globus.

Šváb, M., Sukdolová, K., & Švábová, M. (2011). Competitive adsorption of toxic metals on activated carbon. Central European Journal of Chemistry, 9, 437–445. https://doi.org/10.2478/s11532-011-0021-y

Sen, A., Olivella, A., & Villaescusa, I. (2015). Heavy metals removal in aqueous environments using bark as a biosorbent. International journal of Environmental Science and Technology, 12(1), 391-404. https://doi.org/10.1007/s13762-014-0525-z

Ighalo, J.O., & Adeniyi, A.G. (2020). Adsorption of pollutants by plant bark derived adsorbents: An empirical review. Journal of Water Process Engineering, 35(101228), 136. http://dx.doi.org/10.1016/j.jwpe.2020.101228.

Akar, S., Lorestani, B., Sobhanardakani, S. et al. (2019). Surveying the efficiency of Platanus orientalis bark as biosorbent for Ni and Cr(VI) removal from plating wastewater as a real sample. Environmental Monitoring Assess, 191(373), 119. https://doi.org/10.1007/s10661-019-7479-z

Salem, N.M., & Awwad, A.M. (2014). Biosorption of Ni(II) from electroplating wastewater by modified (Eriobotrya japonica) loquat bark. Journal of Saudi Chemical Society, 18(5), 379–386. https://doi.org/10.1016/j.jscs.2011.07.008

Reddy, D.H.K., Ramana, D.K.V., Seshaiah, K., & Reddy A.V.R. (2011). Biosorption of Ni(II) from aqueous phase by Moringa oleifera bark, a low cost biosorbent. Desalination, 268(1–3), 150–157. https://doi.org/10.1016/j.desal.2010.10.011

Arim, A.L., Guzzo, G., Quina, M.J., & Gando-Ferreira, L.M. (2018). Single and binary sorption of Cr(III) and Ni(II) onto modified pine bark. Environmental Science and Pollution Research, 25, 28039–28049. https://doi.org/10.1007/s11356-018-2843-z

Gharde, B.D. (2010). Removal of Cu (II) and Ni (II) from aqueous solution using Tectona grandis bark substrate. Oriental Journal of Chemistry, 26(1), 175–180.

Rozaini, C.A., Jain, K., Oo, C.W. et al. (2010). Optimization of Nickel and Copper ions removal by modified Mangrove barks. International Journal of Chemical Engineering and Applications, 1(1), 84–89.

Ngah, W.S.W., & Hanafiah, M.A.K.M. (2008). Removal of heavy metal ions from wastewater by chemically modified plant wastes as adsorbents: A review. Bioresource Technology, 99(10), 3935–3948.

Rao, P.S., Reddy, K.V.N.S., Kalyani, S., Krishnaiah, A. (2007). Comparative sorption of copper and nickel from aqueous solutions by natural neem (Azadirachta indica) sawdust and acid treated sawdust. Wood Science and Technology, 41, 427–442.

Miftakhova, F.R., Nguyen, T.K.T., Galimova, R.Z., & Shaikhiev, I.G. (2019). Influence of the concentration of phosphoric acid in the processing of acacia sawdust (Acacia auriculiformis) on the sorption characteristics of zinc ions. Bulletin of the Technological University, 22(2), 37–43 (in Russ.).

Miftakhova, F.R., Nguyen, T.K.T., Galimova, R.Z. et al. (2019). Investigation of the adsorption of zinc ions by acid-modified sawdust of acacia (Acacia auriculiformis). Sorption and chromatographic processes, 19(5), 588–595 (in Russ.).

Galimova, R.Z., Nguyen, T.K.T., Shaikhiev, I.G., Sverguzova, S.V. (2019). Sulfuric acid-modified acacia sawdust (Acacia auriculiformis) for wastewater treatment from copper (II) ions. Chemical Bulletin, 2(4), 12–23 (in Russ.).

Galimova R.Z., Shaikhiev I.G., & Nguyen T.K.T. (2020). Adsorption of copper (II) ions on the modified bark of the acacia (Acacia auriculiformis). Environmental Chemistry, 29(4), 196–200 (in Russ.).

Desta, M.B. (2013). Batch sorption experiments: Langmuir and Freundlich isotherm studies for the adsorption of textile metal ions onto teff straw (Eragrostis tef) agricultural waste. Journal of Thermodynamics, 375–383. https://doi.org/10.1155/2013/375830

Ozer, A., & Pirinc, H.B. (2006). The adsorption of Cd(II) ions on sulphuric acid-treated wheat bran. Journal of Hazardous Materials, 137(2), 849–855. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2006.03.009

Ibrahim, M.B., & Sani, S. (2014). Comparative isotherms studies on adsorptive removal of Congo red from wastewater by watermelon rinds and neem-tree leaves. Open Journal of Physical Chemistry, 4(4), 139–146. http://dx.doi.org/10.4236/ojpc.2014.44017