Layered Co–Fe, Ni–Fe, Zn–Ti double hydroxides for sorptive extraction of u(vi) from aqueous media of medium salinity

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

This work presents the synthesis of a series of sorption materials based on layered Co–Fe, Ni–Fe and Zn–Ti double hydroxides obtained by the most reproducible and environmentally friendly method of homogeneous coprecipitation. This method allows to achieve dispersibility of materials with particle size not more than 10 μm and crystallite size up to 10 nm for Co–Fe and Ni–Fe systems. Application of such a combination of transition metals provides obtaining compounds that have mechanical and chemical stability in aggressive media and actively participate in redox reactions in the liquid phase. The physicochemical and sorption properties of the obtained materials have been investigated with respect to the recovery of uranyl ions U(VI) from aqueous solutions including salt solutions such as Na2CO3, Na2SO4, KNO3, NaCl, K3PO4 and NaHCO3 containing competing ions. The recovery rate of uranyl ions from the salt solutions reaches 99% and the Kd distribution coefficients are up to 105 mL/g, indicating high selectivity towards the extracted component. The Co–Fe SDG sample shows the highest value of limiting sorption (Gmax) equal to 101.6 mg/g in seawater and 114.1 mg/g in distilled water. The graphical dependences of residual uranyl ions content after sorption on the total volume of initial solution passed through the column are presented, which show the curve plateauing for Co–Fe and Fe-Ni SDG samples, which is caused by the ultimate saturation of the material with the extracted component. It was determined that the indices of the total dynamic sorption capacity for the studied sorption materials based on SDG can reach 101.4 mg/g for the SDG Co–Fe sample, but for the SDG Zn–Ti sample this index is much lower than 40.2 mg/g. The presented studies allow us to conclude that the obtained materials based on layered double hydroxides Co–Fe, Ni–Fe and Zn–Ti have a significant potential for sorption extraction of uranyl U(VI) from aqueous media of medium salinity.

Full Text

Restricted Access

About the authors

А. N. Drankov

Far Eastern Federal University

Author for correspondence.
Email: artur.drankov@gmail.com
Russian Federation, Vladivostok

V. A. Balybina

Far Eastern Federal University

Email: artur.drankov@gmail.com
Russian Federation, Vladivostok

A. O. Lembikov

Far Eastern Federal University

Email: artur.drankov@gmail.com
Russian Federation, Vladivostok

E. S. Kulikova

Far Eastern Federal University

Email: artur.drankov@gmail.com
Russian Federation, Vladivostok

N. Y. Savelyeva

Far Eastern Federal University

Email: artur.drankov@gmail.com
Russian Federation, Vladivostok

S. M. Pisarev

Far Eastern Federal University

Email: artur.drankov@gmail.com
Russian Federation, Vladivostok

E. A. Ponomareva

Far Eastern Federal University

Email: artur.drankov@gmail.com
Russian Federation, Vladivostok

N. G. Kokorina

Far Eastern Federal University

Email: artur.drankov@gmail.com
Russian Federation, Vladivostok

E. K. Papynov

Far Eastern Federal University

Email: artur.drankov@gmail.com
Russian Federation, Vladivostok

References

  1. Tu J., Peng X., Wang S. et al. // Sci. Total Environ. 2019. V. 677. P. 556. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.04.429
  2. Jana A., Unni A., Ravuru S.S. et al. // Chem. Eng. J. 2022. V. 428. P. 131180. https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.131180
  3. Guo X., Ruan Y., Diao Z. et al. // J. Clean. Prod. 2021. V. 308. P. 127384. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2021.127384
  4. Chen M., Li S., Li L. et al. // J. Hazard. Mater. 2021. V. 401. P. 123447. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2020.123447
  5. Yuan X., Jing X., Xu H. et al. // Chemosphere. 2022. V. 287. P. 131919. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2021.131919
  6. Нестройная О.В., Рыльцова И.Г., Япрынцев М.Н. и др. // Неорган. материалы. 2020. Т. 56. № 7. С. 788. https://doi.org/10.31857/S0002337X20070106
  7. Ebitani K., Motokura K., Mori K. et al. // J. Org. Chem. 2006. V. 71. № 15. P. 5440. https://doi.org/10.1021/jo060345l
  8. Pavel O.D., Bîrjega R., Che M. et al. // Catal. Commun. 2008. V. 9. № 10. P. 1974. https://doi.org/10.1016/j.catcom.2008.03.027
  9. Li Q., Xing L., Lu X. et al. // Inorg. Chem. Commun. 2015. V. 52. P. 46. https://doi.org/10.1016/j.inoche.2014.12.014
  10. Pshinko G.N. // J. Chem. 2013. V. 2013. № 1. https://doi.org/10.1155/2013/347178
  11. Pshinko G.I., Puzyrnaya L.N., Kosorukov A.A. et al. // J. Water Chem. Technol. 2017. V. 39. № 3. P. 138. https://doi.org/10.3103/S1063455X17030031
  12. Keimirov M.A. // J. Water Chem. Technol. 2016. V. 38. № 3. P. 128. https://doi.org/10.3103/S1063455X16030024
  13. Wang X., Yu S., Wu Y. et al. // Chem. Eng. J. 2018. V. 342. P. 321. https://doi.org/10.1016/j.cej.2018.02.102
  14. Yuan X., Yin C., Zhang Y. et al. // Sci. Rep. 2019. V. 9. № 1. P. 5807. https://doi.org/10.1038/s41598-019-42252-4
  15. Guo Y., Gong Z., Li C. et al. // Chem. Eng. J. 2020. V. 392. P. 123682. https://doi.org/10.1016/j.cej.2019.123682
  16. Yang Z., Wei J., Zeng G. et al. // Coord. Chem. Rev. 2019. V. 386. P. 154. https://doi.org/10.1016/j.ccr.2019.01.018
  17. Mei H., Tan X., Tan L. et al. // ACS Earth Spасе Chem. 2018. V. 2. № 10. P. 968. https://doi.org/10.1021/acsearthspacechem.8b00055
  18. Pan Z., Li W., Fortner J.D. et al. // Environ. Sci. Technol. 2017. V. 51. № 16. P. 9219. https://doi.org/10.1021/acs.est.7b01649
  19. Scott T.B., Allen G.C., Heard P.J. et al. // Proc. R. Soc., Ser. A: Math. Phys. Eng. Sci. 2005. V. 461. № 2057. P. 1247. https://doi.org/10.1098/rspa.2004.1441
  20. Tan L., Wang Y., Liu Q. et al. // Chem. Eng. J. 2015. V. 259. P. 752. https://doi.org/10.1016/j.cej.2014.08.015
  21. Papynov E.K., Dran’kov A.N., Tkachenko I.A. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2020. V. 65. № 6. P. 820. https://doi.org/10.1134/S0036023620060157
  22. Dran’kov A., Shichalin O., Papynov E. et al. // Nucl. Eng. Technol. 2022. V. 54. № 6. P. 1991. https://doi.org/10.1016/j.net.2021.12.010
  23. Aramendía M.A., Avilés Y., Borau V. et al. // J. Mater. Chem. 1999. V. 9. № 7. P. 1603. https://doi.org/10.1039/a900535h
  24. Yang W., Kim Y., Liu P.K.T. et al. // Chem. Eng. Sci. 2002. V. 57. № 15. P. 2945. https://doi.org/10.1016/S0009-2509(02)00185-9
  25. Roelofs J.C.A.A., van Bokhoven J.A., van Dillen A.J. et al. // Chem. - A Eur. J. 2002. V. 8. № 24. P. 5571. https://doi.org/10.1002/1521-3765(20021216)8:24<5571::AID-CHEM5571>3.0.CO;2-R
  26. Giles C.H., MacEwan T.H., Nakhwa S.N. et al. // J. Chem. Soc. 1960. P. 3973. https://doi.org/10.1039/jr9600003973
  27. Huang Z., Wu P., Gong B. et al. // J. Mater. Chem. A. 2014. V. 2. № 15. P. 5534. https://doi.org/10.1039/c3ta15350a
  28. Papynov E.K., Tkachenko I.A., Maiorov V.Y. et al. // Radiochemistry. 2019. V. 61. № 1. P. 28. https://doi.org/10.1134/S1066362219010053
  29. Wang Q., Huang J., Ma C. et al. // Chemosphere. 2023. V. 321. P. 138055. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2023.138055
  30. Jana A., Unni A., Ravuru S.S. et al. // Chem. Eng. J. 2022. V. 428. P. 131180. https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.131180

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. X-ray diffraction patterns of the studied samples based on LDH.

Download (214KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Thermograms of the studied samples based on LDH.

Download (286KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Low-temperature nitrogen adsorption–desorption isotherms and pore size distribution curves.

Download (487KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. SEM and EDS images of the studied samples based on LDH.

Download (973KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Diagrams of the dependence of the distribution coefficient Kd (ml/g) of the studied samples: a – in distilled water; b – in sea water.

Download (176KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Diagrams of the dependence of sorption efficiency indicators in the presence of a number of competing ions.

Download (158KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Dependences of the degree of purification of the initial solution by the studied materials from uranyl ions in the analyzed samples on the total volume of the filtrate (a) and the residual content of uranyl ions after sorption on the total volume of the initial solution passed through the column (b).

Download (391KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 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».