Сорбція іонів кобальту(ІІ) та урану(VI) залізовмісними нанокомпозитами на основі палигорськіту
Iron nanoparticles show great reactivity in the remediation of groundwater and soil or other environmental applications, however, the persistence and dispersion of iron nanoparticles need to be improved. In this study, palygorskite and hexadecyl trimethylammonium modified palygorskite were used to s...
Gespeichert in:
| Datum: | 2019 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainisch |
| Veröffentlicht: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2019
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/493 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
Institution
Chemistry, Physics and Technology of Surface| _version_ | 1856543906374615040 |
|---|---|
| author | Zhdanyuk, N. V. Kovalchuk, I. A. Kornilovych, B. Yu. |
| author_facet | Zhdanyuk, N. V. Kovalchuk, I. A. Kornilovych, B. Yu. |
| author_sort | Zhdanyuk, N. V. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2022-06-29T10:03:38Z |
| description | Iron nanoparticles show great reactivity in the remediation of groundwater and soil or other environmental applications, however, the persistence and dispersion of iron nanoparticles need to be improved. In this study, palygorskite and hexadecyl trimethylammonium modified palygorskite were used to support iron nanoparticles.The electron microscopic study of the obtained materials is performed. Iron nanoparticles had a core–shell structure with the core being iron, and the shell consisting of iron (hydr)oxides were detected by X-ray diffraction patterns. The sorption of uranium(VI) and cobalt(II) ions from contaminated waters using nanodispersed reactive active material on the basis of modified surfactant of clay mineral were investigated. The reduction of U(VI) and Co(II) was highest with HDTMA-palygorskite/iron particles, followed by palygorskite/iron particles and free iron nanoparticles.It has been shown that the efficiency of removal of metal ions is substantially influenced by the pH of the aqueous medium, the content of surfactant and the amount of immobilized nanosized Fe0 on the surface of the palygorskite. The influence of iron in the composite on its sorption properties was investigated. It has been found that the optimum content of Fe in the composite for the extraction of Co(II) and U(VI) ions from aqueous solutions is 10 % of the mass of the sorbent. The processes of aging of composites and loss of reactivity with respect to Co(II) ions are studied. The possibility of their use in the purification of groundwater with the use of modern environmental technologies is shown.It has been found that the composite sorbent exhibits the best sorption properties in relation to both uranium(VI) and cobalt(II), rather than pure nanosized iron, due to the increase of its dispersion due to the decrease in the agglomeration of nanosized iron particles and the increase in the specific surface area of the modified specimens. The presence of organo-palygorskite apparently decreased the extent of aggregation and the size of the iron particles. The prospect of using composites based on palygorskite and organopalygorskite with a layer applied Fe0 for the effective removal of heavy metal ions and radionuclides from aqueous media has been established. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:33:34Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-493 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-17T12:07:59Z |
| publishDate | 2019 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-4932022-06-29T10:03:38Z Sorption of uranium(VI) and cobalt(II) ions by iron-containing nanocomposites based on palygorskite Сорбция ионов урана(VI) и кобальта(ІІ) железосодержащими нанокомпозитами на основе палыгорскита Сорбція іонів кобальту(ІІ) та урану(VI) залізовмісними нанокомпозитами на основі палигорськіту Zhdanyuk, N. V. Kovalchuk, I. A. Kornilovych, B. Yu. palygorskite organopalygorskite nanosized iron sorption uranium(VI) cobalt(II) наноразмерные железо палыгорскит органопалыгорськит сорбция уран(VI) кобальт(II) нанорозмірне залізо палигорськіт органопалигорськіт сорбція уран(VI) кобальт(ІІ) Iron nanoparticles show great reactivity in the remediation of groundwater and soil or other environmental applications, however, the persistence and dispersion of iron nanoparticles need to be improved. In this study, palygorskite and hexadecyl trimethylammonium modified palygorskite were used to support iron nanoparticles.The electron microscopic study of the obtained materials is performed. Iron nanoparticles had a core–shell structure with the core being iron, and the shell consisting of iron (hydr)oxides were detected by X-ray diffraction patterns. The sorption of uranium(VI) and cobalt(II) ions from contaminated waters using nanodispersed reactive active material on the basis of modified surfactant of clay mineral were investigated. The reduction of U(VI) and Co(II) was highest with HDTMA-palygorskite/iron particles, followed by palygorskite/iron particles and free iron nanoparticles.It has been shown that the efficiency of removal of metal ions is substantially influenced by the pH of the aqueous medium, the content of surfactant and the amount of immobilized nanosized Fe0 on the surface of the palygorskite. The influence of iron in the composite on its sorption properties was investigated. It has been found that the optimum content of Fe in the composite for the extraction of Co(II) and U(VI) ions from aqueous solutions is 10 % of the mass of the sorbent. The processes of aging of composites and loss of reactivity with respect to Co(II) ions are studied. The possibility of their use in the purification of groundwater with the use of modern environmental technologies is shown.It has been found that the composite sorbent exhibits the best sorption properties in relation to both uranium(VI) and cobalt(II), rather than pure nanosized iron, due to the increase of its dispersion due to the decrease in the agglomeration of nanosized iron particles and the increase in the specific surface area of the modified specimens. The presence of organo-palygorskite apparently decreased the extent of aggregation and the size of the iron particles. The prospect of using composites based on palygorskite and organopalygorskite with a layer applied Fe0 for the effective removal of heavy metal ions and radionuclides from aqueous media has been established. Наноразмерное ноль-валентное железо широко используется для очистки грунтовых вод, рекультивации почв и решения других экологических проблем. Однако, наночастицы Fe0 имеют тенденцию к агрегации и легко окисляются. Эти факторы уменьшают активность и эффективность наноразмерного ноль-валентного железа. Целью работы был синтез стабилизированного Fe0 на поверхности палыгорскита и его органомодифицированой формы, а также исследования особенностей процессов сорбции этими материалами таких опасных токсикантов как соединения U(VI) и Со(II). В работе изучена структура синтезированных сорбентов с помощью РФА, ИК спектроскопии и микроскопических исследований. Установлено, что полученные частицы Fe0 имеют структуру «ядро-оболочка». Показано, что на эффективность удаления ионов металлов значительно влияет рН водной среды, содержание ПАВ и количество иммобилизованного наноразмерного Fe0 на поверхности палыгорскита. Установлено, что композиционные сорбенты имеют лучшие сорбционные свойства по отношению как к урану, так и к кобальту, по сравнению с наноразмерными ноль-валентным железом, что связано с повышением дисперсности частиц Fe0. При этом органомодификация поверхности палыгорскита с использованием катионного поверхностно-активного вещества гексадецилтриметиламоний бромида (ГДТМА) позволяет получить материал с лучшими сорбционными свойствами по сравнению с сорбентами на основе палыгорскита. Обоснован механизм сорбционного извлечения Со(II) и сорбционно-восстановительного извлечения ионов U(VI) из водных сред при применении органомодифицированых силикатных материалов на основании анализа физико-химических процессов, протекающих на поверхности контакта наноразмерного Fe0 с водой. Установлено, что оптимальное содержание Fe0 в композите для извлечения ионов Co(II) и U(VI) из водных растворов составляет 10 % массы сорбента. Доказано, что использование природного и органомодифицированого палыгорскита как подложки для иммобилизации наночастиц железа дает возможность стабилизировать его и обеспечить высокую реакционную способность сорбентов. Установлено перспективность использования железосодержащих композитов на основе палыгорскита и органопалыгорскита для эффективного удаления ионов тяжелых металлов и радионуклидов из водных сред. Нанорозмірне нуль-валентне залізо широко використовується для очищення ґрунтових вод, рекультивації ґрунтів та вирішення інших екологічних проблем. Однак, наночастинки Fe0 мають тенденцію до агрегації і легко окиснюються. Ці фактори зменшують активність і ефективність нанорозмірного нуль-валентного заліза. Метою роботи був синтез стабілізованого Fe0 на поверхні палигорськіту і його органомодифікованої форми та дослідження особливостей процесів сорбції цими матеріалами таких небезпечних токсикантів як сполуки U(VI) та Со(ІІ). У роботі вивчено структуру синтезованих сорбентів за допомогою РФА, ІЧ спектроскопії та мікроскопічних досліджень. Встановлено, що отримані частинки Fe0 мають структуру «ядро-оболонка». Показано, що на ефективність видалення іонів металів значно впливає рН водного середовища, вміст ПАР та кількість іммобілізованого нанорозмірного Fe0 на поверхні палигорськіту. Встановлено, що композиційні сорбенти мають кращі сорбційні властивості по відношенню як до урану, так і до кобальту, у порівнянні з нанорозмірним нуль-валентним залізом, що пов’язано із підвищенням дисперсності частинок Fe0. При цьому органомодифікування поверхні палигорськіту з використанням катіонної поверхнево-активної речовини гексадецилтриметиламоній броміду (ГДТМА) дає змогу одержати матеріал з кращими сорбційними властивостями у порівнянні з сорбентами на основі палигорськіту. Обґрунтовано механізм сорбційного вилучення Со(ІІ) та сорбційно-відновлювального вилучення іонів U(VI) із водних середовищ при застосуванні органомодифікованих силікатних матеріалів на основі аналізу фізико-хімічних процесів, які відбуваються на поверхні контакту нанорозмірного Fe0 з водою. Встановлено, що оптимальний вміст Fe0 у композиті для вилучення іонів Co(II) та U(VI) з водних розчинів становить ~10% маси сорбента. Доведено, що використання природного та органомодифікованого палигорськіту як підкладки для іммобілізації наночастинок заліза дає можливість стабілізувати його та забезпечити високу реакційну здатність сорбентів. Встановлено перспективність використання залізовмісних сорбентів на основі палигорськіту та органопалигорськіту для ефективного видалення іонів важких металів та радіонуклідів із водних середовищ. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2019-02-27 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/493 10.15407/hftp10.01.048 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 10 No. 1 (2019): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 48-58 Химия, физика и технология поверхности; Том 10 № 1 (2019): Химия, физика и технология поверхности; 48-58 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 10 № 1 (2019): Хімія, фізика та технологія поверхні; 48-58 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp10.01 uk https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/493/495 Copyright (c) 2019 N. V. Zhdanyuk, I. A. Kovalchuk, B. Yu. Kornilovych |
| spellingShingle | нанорозмірне залізо палигорськіт органопалигорськіт сорбція уран(VI) кобальт(ІІ) Zhdanyuk, N. V. Kovalchuk, I. A. Kornilovych, B. Yu. Сорбція іонів кобальту(ІІ) та урану(VI) залізовмісними нанокомпозитами на основі палигорськіту |
| title | Сорбція іонів кобальту(ІІ) та урану(VI) залізовмісними нанокомпозитами на основі палигорськіту |
| title_alt | Sorption of uranium(VI) and cobalt(II) ions by iron-containing nanocomposites based on palygorskite Сорбция ионов урана(VI) и кобальта(ІІ) железосодержащими нанокомпозитами на основе палыгорскита |
| title_full | Сорбція іонів кобальту(ІІ) та урану(VI) залізовмісними нанокомпозитами на основі палигорськіту |
| title_fullStr | Сорбція іонів кобальту(ІІ) та урану(VI) залізовмісними нанокомпозитами на основі палигорськіту |
| title_full_unstemmed | Сорбція іонів кобальту(ІІ) та урану(VI) залізовмісними нанокомпозитами на основі палигорськіту |
| title_short | Сорбція іонів кобальту(ІІ) та урану(VI) залізовмісними нанокомпозитами на основі палигорськіту |
| title_sort | сорбція іонів кобальту(іі) та урану(vi) залізовмісними нанокомпозитами на основі палигорськіту |
| topic | нанорозмірне залізо палигорськіт органопалигорськіт сорбція уран(VI) кобальт(ІІ) |
| topic_facet | palygorskite organopalygorskite nanosized iron sorption uranium(VI) cobalt(II) наноразмерные железо палыгорскит органопалыгорськит сорбция уран(VI) кобальт(II) нанорозмірне залізо палигорськіт органопалигорськіт сорбція уран(VI) кобальт(ІІ) |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/493 |
| work_keys_str_mv | AT zhdanyuknv sorptionofuraniumviandcobaltiiionsbyironcontainingnanocompositesbasedonpalygorskite AT kovalchukia sorptionofuraniumviandcobaltiiionsbyironcontainingnanocompositesbasedonpalygorskite AT kornilovychbyu sorptionofuraniumviandcobaltiiionsbyironcontainingnanocompositesbasedonpalygorskite AT zhdanyuknv sorbciâionovuranaviikobalʹtaííželezosoderžaŝiminanokompozitaminaosnovepalygorskita AT kovalchukia sorbciâionovuranaviikobalʹtaííželezosoderžaŝiminanokompozitaminaosnovepalygorskita AT kornilovychbyu sorbciâionovuranaviikobalʹtaííželezosoderžaŝiminanokompozitaminaosnovepalygorskita AT zhdanyuknv sorbcíâíonívkobalʹtuíítauranuvizalízovmísniminanokompozitaminaosnovípaligorsʹkítu AT kovalchukia sorbcíâíonívkobalʹtuíítauranuvizalízovmísniminanokompozitaminaosnovípaligorsʹkítu AT kornilovychbyu sorbcíâíonívkobalʹtuíítauranuvizalízovmísniminanokompozitaminaosnovípaligorsʹkítu |