Synthesis of zinc oxide nanoparticles in the processing of galvanic sludge

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

For the first time, the possibility of synthesizing zinc oxide nanoparticles during the processing of galvanic sludge using microemulsion leaching and subsequent precipitation of nanoparticles in this microemulsion has been demonstrated. Using model systems with ZnO and Zn(OH)2, the leaching of zinc into reverse microemulsions is studied in the system sodium dodecyl sulfate – butanol-1 – kerosene – water, containing extractants di-(2-ethylhexyl)phosphoric acid, caproic acid or a mixture of tributyl phosphate and acetic acid. The best leaching results are observed for microemulsion with di-(2-ethylhexyl)phosphoric acid. Using the model system “zinc hydroxide contaminated with iron (III) hydroxide,” the possibility of selective extraction of zinc into a microemulsion is shown. A method for the synthesis of nanoparticles has been developed, which includes microemulsion leaching of zinc, separation of unreacted solid phase, precipitation of ZnO nanoparticles from the microemulsion with an aqueous NaOH solution, separation of the precipitate, washing and drying. Using a model system with ZnO, spherical nanoparticles with a diameter of 34 ± 9 nm (according to transmission electron microscopy) were synthesized by this method; X-ray diffraction analysis showed that ZnO was obtained.

Full Text

Restricted Access

About the authors

N. M. Murashova

Mendeleyev University of Chemical Technology of Russia

Author for correspondence.
Email: namur_home@mail.ru
Russian Federation, Moscow, 125047

M. Yu. Kuptsova

Mendeleyev University of Chemical Technology of Russia

Email: namur_home@mail.ru
Russian Federation, Moscow, 125047

P. O. Tokarev

Mendeleyev University of Chemical Technology of Russia

Email: namur_home@mail.ru
Russian Federation, Moscow, 125047

References

  1. Систер В.Г., Клушин В.Н., Родионов А.И. Переработка и обезвреживание осадков и шламов. М.: Дрофа, 2008. 248 с.
  2. Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям ИТС 36-2017 “Обработка поверхностей металлов и пластмасс с использованием электролитических и химических процессов”. М.: Бюро НДТ, 2017. 228 с.
  3. Jha M.K., Kumar V., Singh R.J. // Resour. Conserv. Recycl. 2001. V. 33. № 1. P. 1. https://doi.org/10.1016/S0921-3449(00)00095-1
  4. Krishnan S., Zulkapli N.S., Kamyab H. et al. // Environ. Technol. Innovation. 2021. V. 22. P. 101525. https://doi.org/10.1016/j.eti.2021.101525
  5. Lobato N.C.C., Villegas E.A., Mansur M.B. // Resour. Conserv. Recycl. 2015. V. 102. P. 49. https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2015.05.025
  6. Brar K.K., Magdouli S., Othmani A. et al. // Environ. Res. 2022. V. 207. P. 112202. https://doi.org/10.1016/j.envres.2021.112202
  7. Hernández-Saravia L.P., Carmona E.R., Villacorta A. et al. // Green Chem. Lett. Rev. 2023. V. 16. № 1. P. 2260401. https://doi.org/10.1080/17518253.2023.2260401
  8. Deep A., Sharma A.L., Mohanta G.C. et al. // Waste Manage. 2016. V. 51. P. 190. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2016.01.033
  9. Томина Е.В., Дмитренков А.И., Жужукин К.В. // Изв. вузов. Лесной журн. 2022. № 4. С. 173. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2022-4-173-184
  10. Серцова А.А., Маракулин С.И., Юртов Е.В. // Рос. хим. журн. (Журн. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева). 2015. Т. 59. № 3. С. 78.
  11. Kumar M., Bansal M., Garg R. // Mater. Today: Proc. 2021. V. 43. № 2. P. 892. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.07.215
  12. Бакина О.В., Чжоу В.Р., Иванова Л.Ю. и др. // Журн. неорган. химии. 2023. Т. 68. № 3. С. 401. https://doi.org/10.31857/S0044457X22601249
  13. Jiang Z., Liu B., Yu L. et al. // J. Alloys Compd. 2023. V. 956. P. 170316. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2023.170316
  14. Rakshir A.K., Naskar B., Moulik S.P. // Current Science. 2019. V. 116. № 6. P. 898. https://doi.org/10.18520/cs/v116/i6/898-912
  15. Jalali-Jivan M., Garavand F., Jafari S.M. // Adv. Colloid Interface Sci. 2020. V. 283. P. 102227. https://doi.org/10.1016/j.cis.2020.102227
  16. Мурашова Н.М., Купцова М.Ю. // Хим. пром. сегодня. 2019. № 6. С. 64.
  17. Товстун С.А., Разумов В.Ф. // Успехи химии. 2011. Т. 80. № 10. С. 966. https://doi.org/10.1070/RC2011v080n10ABEH004154
  18. Hingorani S., Pillai V., Kumar P. et al. // Mater. Res. Bull. 1993. V. 28. № 12. P. 1303. https://doi.org/10.1016/0025-5408(93)90178-G
  19. Юртов Е.В., Мурашова Н.М. // Хим. технология. 2010. Т. 11. № 8. С. 479.
  20. Murashova N.M., Levchishin S.Yu., Yurtov E.V. // Hydrometallurgy. 2018. V. 175. P. 278. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2017.12.012
  21. Плетнев И.В., Смирнова С.В., Шаров А.В. и др. // Успехи химии. 2021. Т. 90. № 9. С. 1109. https://doi.org/10.1070/RCR5007?locatt=label:RUSSIAN
  22. Мурашова Н.М., Левчишин С.Ю., Юртов Е.В. // Хим. технология. 2011. Т. 12. № 7. С. 405.
  23. Полякова А.С., Мурашова Н.М., Юртов Е.В. // Журн. прикл. химии. 2020. Т. 93. № 2. С. 249. https://doi.org/10.31857/S0044461820020139
  24. Solvent Extraction Principles and Practice / Eds. Rydberg J., Cox M., Musikas C., Choppin G.R. N.Y., Basel. 2004. 723 p.
  25. Silva J.E., Paiva A.P., Soares D. et al. // J. Hazard. Mater. 2005. V. 120. № 1–3. P. 113. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2004.12.008
  26. Pereira D.D., Rocha S.D.F., Mansur M.B. // Sep. Purif. Technol. 2007. V. 53. № 1. P. 89. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2006.06.013
  27. Vahidi E., Rashchi F., Moradkhani D. // Miner. Eng. 2009. V. 22. № 2. P. 204. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2008.05.002
  28. Федорова М.И., Левина А.В., Заходяева Ю.А. и др. // Журн. неорган. химии. 2022. Т. 67. № 7. С. 1000. https://doi.org/10.31857/S0044457X22070091
  29. Чекмарев А.М., Синегрибова О.А., Кушнерев А.В и др. // Коллоид. журн. 1997. Т. 59. № 3. С. 399.
  30. Мурашова Н.М., Левчишин С.Ю., Юртов Е.В. // Хим. технология. 2012. V. 13. № 1. С. 19.
  31. Bai S., Chen L., Chen S. et al. // Sens. Actuators B. 2014. V. 190. P. 760. https://doi.org/10.1016/j.snb.2013.09.032
  32. Li X., He G., Xiao G. et al. // J. Colloid Interface Sci. 2009. V. 333. № 2. P. 465. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2009.02.029
  33. Sarkar D., Tikku S., Thapar V. et al. // Colloids Surf. A. 2011. V. 381. № 1–3. P. 123. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2011.03.041
  34. Liu Y., Lv H., Li S. et al. // Mater. Charact. 2011. V. 62. № 5. P. 509. https://doi.org/10.1016/j.matchar.2011.03.010
  35. Yu X., Xu S., Han Y. et al. // Cryst. Res. Technol. 2012. V. 47. № 7. P. 754. https://doi.org/10.1002/crat.201100635
  36. Pineda-Reyes A.M., Olvera M. de la L. // Mater. Chem. Phys. 2018. V. 203. P. 141. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2017.09.054
  37. Мурашова Н.М., Полякова А.С., Купцова М.Ю., Токарев П.О. Пат. России № 2799182 // Бюл. изобр. 2023. № 19. С. 361.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Dependences of zinc concentration in ME on leaching time (model system with ZnO) for ME containing different extractants: 1 - D2EGFC; 2 - caproic acid; 3 - TBP + acetic acid. Leaching temperature 80С.

Download (68KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Dependences of zinc concentration in ME on leaching time (model system with Zn(OH)2) for ME containing different extractants: 1 - D2EGFC; 2 - caproic acid. Leaching temperature 80С.

Download (53KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Dependences of metal recovery rate (curves 1 and 3) and their concentration in ME (curves 2 and 4) on leaching time. Metals: 1 and 2 - zinc, 3 and 4 - iron. Leaching temperature 80С.

Download (92KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Dependences of metal recovery rate (curves 1 and 3) and their concentration in ME (curves 2 and 4) on leaching time. Metals: 1 and 2 - zinc, 3 and 4 - iron. Leaching temperature 50С.

Download (95KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Scheme of synthesis of ZnO NPs during processing of galvanic sludge.

Download (153KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. The results of transmission electron microscopy of NPs obtained in ME after leaching (model system with ZnO): microphotograph (a) and size distribution histogram (b).

Download (105KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Diffractogram of the sample of NPs obtained in DOE after leaching (model system with ZnO). Peaks characteristic of ZnO are marked with asterisks.

Download (84KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».