Изучение сорбции ионов Сe(III) хелатообразующим синтетическим сорбентом на основании сополимера стирола с малеиновым ангидридом и м-аминофенола

В данной статье представлены результаты исследования сорбции ионов церия(III) хелатообразующим синтетическим сорбентом. На основании сополимера стирола с малеиновым ангидридом и амина – м-аминофенола, синтезирован новый полимерный хелатообразующий сорбент и изучены сорбционные характеристики данного сорбента по отношению к ионам церия (III). Синтез сорбента был осуществлен в присутствии формалина, который в данном случае играет роль сшивающего агента. В ходе исследований изучены различные параметры, влияющие на сорбцию, в частности определены: оптимальное значение рН; ионная сила; время, необходимое для установления полного сорбционного равновесия; влияние начальной концентрации ионов церия (III) на процесс сорбции. Исследования показали, что максимальная сорбционная емкость сорбента по отношению к ионам церия (III) составляет 540 мг/г при оптимальном значении рН = 5. В ходе изучения влияния ионной силы на процесс сорбции было установлено, что до определенного значения ионной силы – 0,2–1,0 моль/л, присутствие ионов K+ и Cl- не влияет на сорбционную емкость сорбента. Также был изучен обратный процесс десорбции и установлен оптимальный элюент с использованием различных минеральных кислот одинаковой концентрации: 0,5 М растворы HCl, HNO3, H2SO4, CH3COOH. Установлено, что наилучшую десорбирующую способность по отношению к ионам церия проявляет 0,5 моль/л раствор HNO3. Структура синтезированного сорбента, присутствие тех или иных функциональных групп была исследована методом инфракрасной спектроскопии в области от 400 до 4000 см-1 .

сорбция, церий(III), хелатообразующий сорбент, параметры процесса, десорбция

1. Abiman P., Wildgoose G.G., Crossley A., Compton R.G. Quantitative studies of metal ion adsorption on a chemically modified carbon surface: Adsorption of Cd(II) and Hg(II) on glutathione modified carbon // Electroanalysis. 2009. Vol. 21. No. 8. P. 897–903. DOI: 10.1002/elan.200804519

2. Wasewar K.L., Kumar P., Chand S., Padmini B.N., Teng T.T. Adsorption of Cadmium ions From Aqueous Solution Using Granular Activated Carbon and Activated Clay // Clean – Soil, Air, Water. 2010. Vol. 38. Issue 7. P. 649–656. DOI: 10/1002/clen.201000004

3. Cao Ch.-Y., Qu J., Wei F., Liu H., Song W.-G. Superb Adsorption Capacity and Mechanism of Flowerlike Magnesium Oxide Nanostructures for Lead and Cadmium Ions // Applied Materials Interfaces. 2012. Vol. 4. Issue 8. P. 4283–4287. DOI: 10.1021/am300972z

4. Cheraghi E., Ameri E., Moheb A. Adsorption of Cadmium Ions from Aqueous Solutions Using Sesame as a Low-cost Biosorbent: kinetics and equilibrium Studies // International Journal of Environmental Science and Technology. 2015. Vol. 12. Issue 8. P. 2579–2592.

5. Srivastava V.C., Mall I.D., Mishra I.M. Removal of Cadmium (II) and Zn (II) Metal Ions from Binary Aqueous Solution by Rice Husk Ash // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2008. Vol. 312. Issue 2-3. P. 172–184. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2007.06.048

6. Rao R.A.K., Kashifuddin M. Adsorption Studies of Cd(II) on Ball Clay: Comparison with Other Natural Clays // Arabian Journal of Chemistry. 2016. Vol. 9. P. S1233–S1241. 2012. DOI: 10.1016/j.arabjc.2012.01.010

7. Halili L., Mele A., Arbneshi T., Halili A., Mehmeti V., Jusufi K., Berisha A. The evaluation of the dithizone performance as a complexing reagent for supercritical CO2 extraction of heavy metals from aqueous solutions // Rad Conference Proceedings. 2016. Vol. 4. P. 114–116. DOI: 10.21175/RadProc.2016.27

8. Li X.-J., Yan C.-J., Luo W.-J., Gao Q., Zhou Q, Liu C., Zhou S. Exceptional cerium(III) adsorption performance of poly(acrylic acid) brushes-decorated attapulgite with abundant and highly accessible binding sites // Chemical Engineering Journal. 2016. Vоl. 284. P. 333–342. DOI: 10.1016/j.cej.2015.09.003

9. Hema M., Srinivasan K. Removal of Cadmium(II) from Wastewater Using Activated Carbon Prepared from Agro Industrial By-products // Journal of Environmental Engineering and Science. 2011. Vol. 53. Issue 4. P. 387–396.

10. Kuang X., Shao J., Chen A., Luo S., Peng L., Wu G., Gu J.-D. Effects of Bloom-forming Cyanobacterial Extracelluar Polymeric Substances on the Adsorption of Cadmium onto kaolinite // Springer Plus. 2016. Vol. 5. P. 542–553. DOI: 10.1186/s40064-016-2191-8

11. Elkhatib E., Mahdy A.M., Sherif F., Elshemy W. Competitive Adsorption of Cadmium (II) from Aqueous Solutions onto Nanoparticles of Water Treatment Residual // Journal of Nanomaterials. 2016. Vol. 1. P. 10–20. DOI: 10.1155/2016/8496798

12. Özdemir S., Gul-Guven R., Kilinc E., Dogru M., Erdogan S. Preconcentration of cadmium and nickel using the bioadsorbent Geobacillus thermoleovorans subsp. stromboliensis immobilized on Amberlite XAD4 // Microchimica Acta: 2010. Vol. 169. No. 1-2. P. 79– 85. DOI: 10.1007/s00604-010-0300-x

13. Zhou Q., Yan C., Luo W. Preparation of a novel carboxylate-rich wheat straw through surface graft modification for efficient separation of Ce(III) from wastewater // Materials and Design. 2016. Vol. 97. P. 195–203. DOI: 10.1016/j.matdes.2016.02.081

14. Abd El-Rehim H.A., Hegazy E.A., El-Hag Ali A. Selective Removal of Some Heavy Metal Ions from Aqueous Solution using Treated Polyethylene-g-styrene/maleic anhydride Membranes // Reactive and Functional Polymers. 2000. Vol. 43. Issue 1. P. 105–116. DOI: 10.1016/S1381-5148(99)00009-7

15. Hasanzadeh R., Moghadam P.N., Samadi N., Synthesis and Application of Modified Poly(styrene‐ alt‐maleic anhydride) Networks as a Nano Chelating Resin for Uptake of Heavy Metal Ions // Polymers for Advanced Technologies. 2013. Vol. 24. Issue 1. P. 34–41. DOI: 10.1002/pat.3046

16. Şimşek S., Yılmaz E., Boztug A. Amine-modified Maleic Anhydride Containing Terpolymers for the Adsorption of Uranyl ion in Aqueous Solutions // Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. 2013. Vol. 298. Issue 2. P. 923–930. DOI: 10.1007/s 10967-013-2529-4

17. Булатов М.И., Каликин И.П. Практикум по фотометрическим и спектрофотометрическим методам анализа. 5-е изд., перераб. Л.: Химия, 1986. 432 с.

18. Алиева Р.А., Гамидов С.З., Чырагов Ф.М. Изучение сорбции ионов Zn(II) с химически модифицированным синтетическим сорбентом // Журнал химических проблем. 2007. N 2. C. 19–28.

19. Назаренко В.А., Антонович В.П., Невская Э.М. Гидролиз металлических ионов в разбавленных растворах. М.: Атомиздат, 1979. 192 с. 20. Stuart B.H. Infrared Spectroscopy: Fundamentals and Application. Chichester, UK: John Wiley and Sons, 2004. 244 p.