PATTERNS OF THE HEAVY METAL IONS SORPTION PROCESS BY A COAL-MINERAL SORBENT DERIVED FROM RICE HUSK

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The study focuses on the physicochemical regularities of the sorption of several heavy metal ions from aqueous solutions using a carbon–mineral sorbent based on rice husk. To understand and explain the sorption mechanism, the effect of pH on ion sorption was investigated. The change in sorption with successive increases in the solution-to-sorbent ratio was studied. A functional relationship α = f(V/m) was determined to predict the influence of the ratio on the extraction degree of metal ions by the obtained sorbent. Sorption isotherms were analyzed using known models (Langmuir, Freundlich, Redlich-Peterson, Dubinin-Astakhov, BET). It was found that increasing temperature decreases the sorption of these ions. Differential adsorption heats at various degrees of sorbent filling were calculated, allowing characterization of the energetic properties of its surface and the features of intermolecular interactions in surface layers. The kinetics of metal ion sorption and the time to reach sorption equilibrium were examined. Using Boyd and Morris-Webber models, the contributions of external and internal diffusion to the sorption process were analyzed. The results indicate that metal ion sorption on the obtained sorbent is a combination of physical sorption and chemical adsorption, with reversible specific interactions. It was shown that ions of this series exhibit different sorption capacities and interact differently with the sorbent surface depending on the conditions. The obtained sorbent can be effectively used for extracting trace concentrations of heavy metal ions from aqueous media.

About the authors

R. N Meretin

Astrakhan State University named after V.N. Tatishchev

Email: roman_meretin@mail.ru
Astrakhan, Russia

T. E Nikiforova

Ivanovo State University of Chemistry and Technology

Ivanovo, Russia

A. E Panasenko

Institute of Chemistry, Far Eastern Branch of RAS

Vladivostok, Russia

References

  1. Krishnani K.K., Meng X., Christodoulatos C., Boddu V.M. // J. Hazard. Mater. 2008. V. 153. № 3. P. 1222. doi: 10.1016/j.jhazmat.2007.09.113.
  2. El-Shafey E.I. // J. Hazard. Mater. 2010. V. 175. № 1—3. P. 319. doi: 10.1016/j.jhazmat.2009.10.006.
  3. El-Shafey E.I. // J. Hazard. Mater. 2007. V. 147. № 1—2. P. 546. doi: 10.1016/j.jhazmat.2007.01.051.
  4. Xia Y., Yang T., Zhu N. et al. // Bioresour. Technol. 2019. V. 288. P. 1. doi: 10.1016/j.biortech.2019.121593.
  5. Xu X., Cao X., Zhao L. // Chemosphere. 2013. V. 92. № 8. P. 955. doi: 10.1016/j.chemosphere.2013.03.009.
  6. Collivignarelli M.C., Illankoon W.A.M.A.N., Milanese C. et al. // Water. 2024. V. 16. № 5. doi: 10.3390/w16050698.
  7. Jianhong M., Tong L., Yutang L. et al. // Bioresour. Technol. 2019. V. 290. P. 1. doi: 10.1016/j.biortech.2019.121793.
  8. Zhang Y.D., Luo X.G., Huang S.T. et al. // Rare Met. 2016. V. 35. № 5. P. 425. doi: 10.1007/s12598-016-0715-6.
  9. Maliki S., Rosnelly C.M., Adisalamun A. et al. // J. Phys. 2019. V. 1402. P. 1. doi: 10.1088/1742-6596/1402/5/055007.
  10. Hossain H., Nizamuddin S., Shah K. // J. Water Proc. Eng. 2022. V. 46. P. 1. doi: 10.1016/j.jwpe.2022.102620.
  11. Yefremova S., Kablanbekov A., Satbaev B., Zharmenov A. // Materials. 2023. V. 16. № 23. doi: 10.3390/ma16237353.
  12. Меретин Р.Н. // Corpби. и хром. процессы. 2019. T. 19. № 6. C. 703. doi: 10.17308/sorpchrom.2019.19/2232.
  13. Меретин Р.Н., Никифорова Т.Е. // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2021. T. 64. № 11. C. 117. doi: 10.6060/ivkkt.20216411.6408.
  14. Марьина З.Г. Умягчение воды методом ионного обмена: Методические указания к выполнению лабораторных работ № 3,4. Архангельск: Изд-во АГТУ, 2003. 26 с.
  15. Ермакова Л.В., Петрова В.А. // Журн. аналит. химии. 1982. T. 37. № 11. C. 2077.
  16. Коломиец Л.Л., Пятницкий И.В. // Там же. 1980. T. 35. № 4. C. 633.
  17. Роева Н.Н., Саввин С.Б. // Там же. 1992. T. 47. № 10—11. C. 1750.
  18. Гень Л.И., Ямпольский М.З. // Там же. 1969. T. 27. № .10. C. 1137.
  19. Цилинский Ю.К., Линодавская А.Б. // Там же. 1974. T. 29. № 9. C. 1991.
  20. Дедков Ю.М. // Там же. 1987. T. 17. № 12. C. 2117.
  21. Ren Y.S., Yousaf S., Ilyas M., Bibi S. // Desalin. Water Treat. 2023. T. 302. № P. 138. doi: 10.5004/dwt.2023.29742.
  22. Burachevskaya M., Minkina T., Bauer T., et al. // Sci. Rep. 2023. V. 13. № 1. P. 1. doi: 10.1038/s41598-023-27638-9.
  23. Шабанова Н.А., Саркисов П.Д. Основы золь-гель технологии нанодисперсного кремнезема. М.: ИКЦ "Академкнига", 2004. 208 с. ISBN5-94628-168-2.
  24. Ozer A., Ozer D. // J. Hazard. Mater. 2003. V. 100. P. 219.
  25. Hawari A., Rawajith Z., Nsour N. // J. Hazard. Mater. 2009. V. 168. P. 1284.
  26. Филатова Е.Г., Пожидаев Ю.Н., Помазкина О.И. // Физикохимия поверхности и защита материалов. 2020. T. 56. № 5. C. 479. doi: 10.31857/S0044185620050125.
  27. Фуфаева В.А., Никифорова Т.Е. // Физикохимия поверхности и защита материалов. 2022. T. 58. № 2. C. 163. doi: 10.31857/S004418562202005X.
  28. Маслова М.В., Евстропова П.Е. // Журн. физ. химии. 2021. T. 95. № 10. C. 1585. doi: 10.31857/S0044453721100198.
  29. Низамова Г.Р., Галимова Р.З., Шайхиев И.Г. // Вестн. технологического университета. 2017. T. 20. № 11. C. 142. doi: 10.17308/sorpchrom.2017.20/1174.
  30. Годаев Б.С., Козлов В.В. // Хим. бюллетень. 2023. T. 6. № 1. C. 5.
  31. Полянский Н.Г., Горбунов Г.В., Полянская Н.Л. Методы исследования ионитов. М.: Химия, 1976. 208 с.
  32. Галимова Р.З., Шайхиев И.Г., Свергузова С.В. Обработка результатов исследования процессов адсорбции с использованием программного обеспечения Microsoft Excel: практикум: учебное пособие. Казань, Белгород: Изд-во БГТУ, 2017. 60 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).