SORBENTS BASED ON THE Ni,Fe-LAYERED DOUBLE HYDROXIDES AND ITS MAGNETIC NANOCOMPOSITES FOR DEACTIVATION AND PRECONCENTRATION OF Cs(I) AND Sr(II) IONS FROM AQUEOUS SOLUTIONS

The synthesis and comparative evaluation of the adsorption capacity in relation to Sr(II) and Cs(I) ions of the carbonate form of Ni(II)/Fe(III)–layered double hydroxides (NiFe-LDH) and their nanocomposites was carried out. At first, Fe3O4 nanoparticles having a crystallite size of 20–50&nb...

Full description

Saved in:

Bibliographic Details
Date:	2023
Main Authors:	Hubetska, Tamara, Demchenko, Victor, Kobylinska, Natalia
Format:	Article
Language:	English
Published:	V.I.Vernadsky Institute of General and Inorganic Chemistry 2023
Online Access:	https://ucj.org.ua/index.php/journal/article/view/593
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:	Ukrainian Chemistry Journal
Download file:

Institution

Ukrainian Chemistry Journal

_version_	1871466000247947264
author	Hubetska, Tamara Demchenko, Victor Kobylinska, Natalia
author_facet	Hubetska, Tamara Demchenko, Victor Kobylinska, Natalia
author_institution_txt_mv	[ { "author": "Tamara Hubetska", "institution": "A.V. Dumansky Institute of Colloid and Water Chemistry, National Academy of Science of Ukraine, 42 Аkad. Vernadsky Blvd, Kyiv, 03142, Ukraine" }, { "author": "Victor Demchenko", "institution": "A.V. Dumansky Institute of Colloid and Water Chemistry, National Academy of Sciences of Ukraine" }, { "author": "Natalia Kobylinska", "institution": "A. V. Dumansky Institute of Colloid and Water Chemistry, National Academy of Sciences of Ukraine" } ]
author_sort	Hubetska, Tamara
baseUrl_str	https://ucj.org.ua/index.php/journal/oai
collection	OJS
datestamp_date	2026-07-22T08:23:52Z
description	The synthesis and comparative evaluation of the adsorption capacity in relation to Sr(II) and Cs(I) ions of the carbonate form of Ni(II)/Fe(III)–layered double hydroxides (NiFe-LDH) and their nanocomposites was carried out. At first, Fe3O4 nanoparticles having a crystallite size of 20–50&nbsp;nm were obtained by Fe(III) precursors. In the second step, Fe3O4 nanoparticles were embedded in NiFe-LDH matrix by the co-precipitation at hydrothermal conditions and subsequent condensation of the basic solution containing Fe3O4nanoparticles. The influence of the physicochemical parameters of the synthesized sorbents on the efficiency of magnetic solid phase extraction of these radionuclides from aqueous solutions was investigated. Their effectiveness in extracting Sr(II) and Cs(I) ions with a change in the pH of the aqueous medium was evaluated, as well as sorption isotherms on the obtained sorbents at pH0 4.5–5.0 were obtained, and their analysis and processing were carried out to establish the mechanism of sorption extraction at all levels of filling of the sorption layer with analytes. Equilibrium adsorption data were analyzed using Freundlich and Langmuir isotherm models. Of the models tested, Langmuir isotherm expressions were found to give better fit to the experimental data compared to the Freundlich model. The applicability of mathematical models for estimating the kinetic patterns of sorption of radionuclides on NiFe-LDH and their magnetic nanocomposites was analyzed. The adequacy of the Boyd and Morris – Weber diffusion models in the initial section (up to F = 0.4–0.6) of the kinetic curves is shown. Kinetically, the growth of effective diffusion coefficients and adsorption rate constants is observed in the series: Fe3O4&lt;NiFe-LDH&lt;Fe3O4@NiFe-LDH, and the pseudo-second-order kinetic model most accurately reflects the patterns of sorption of these radionuclides. Due to high sorption efficiency and manufacturability, the obtained sorbents are promising for water purification from radioactive pollutants.
doi_str_mv	10.33609/2708-129X.89.10.2023.100-123
first_indexed	2025-09-24T17:43:53Z
format	Article
fulltext	100 ISSN 2708-129X. Укр. хім. журн., 2023 УДК 544.3 doi: 10.33609/2708-129X.89.10.2023.100-123 СОРБЕНТИ НА ОСНОВІ Ni, Fe-ШАРУВАТИХ ПОДВІЙНИХ ГІДРОКСИДІВ ТА ЇХНІХ МАГНІТНИХ НАНОКОМПОЗИТІВ ДЛЯ ДЕЗАКТИВАЦІЇ І КОНЦЕНТРУВАННЯ ІОНІВ Cs(І) та Sr(II) З ВОДНИХ РОЗЧИНІВ Т. С. Губецька, В. Я. Демченко, Н. Г. Кобилінська* Інститут колоїдної хімії та хімії води ім. А. В. Думанського НАН України, просп. Акад. Вернадського, 42, Київ 03142, Україна, e-mail: kobilinskaya@univ.kiev.ua Проведено синтез та порівняльну оцінку адсорбційної здатності відносно іонів Sr(ІІ) та Cs(І) карбонатної форми Ni(II)/Fe(III) – шаруватих подвійних гідроксидів (NiFe-LDH) та їхніх бінарних нанокомпозитів. Досліджено вплив фізико-хімічних параметрів синте- зованих сорбентів на ефективність магнітної твердофазної екстракції зазначених радіо- нуклідів із водних розчинів. Оцінено їхню ефективність при вилученні іонів Sr(II) та Cs(I) зі зміною рН водного середовища, а також отримано ізотерми сорбції на одержаних сорбен- тах при рН0 4,5–5,0 та проведено їхній аналіз та оброблення для встановлення механізму сорбційного вилучення за всіх ступенів заповнення сорбційного шару аналітами. Проаналі- зовано придатність математичних моделей для оцінки кінетичних закономірностей сор- бції радіонуклідів на NiFe-LDH та їхніх магнітних нанокомпозитах. Показано адекват- ність дифузійних моделей Бойда та Морріса – Вебера на початковій ділянці (до F = 0,4–0,6) кінетичних кривих. Зростання ефективних коефіцієнтів дифузії і констант швидкості адсорбції кінетичних моделей спостерігається в ряду: Fe3O4<NiFe-LDH<Fe3O4@NiFe-LDH, а найточніше відображає закономірності сорбції цих радіонуклідів кінетична модель псевдодругого порядку. Завдяки високій сорбційній ефективності та технологічності одер- жані сорбенти є перспективними для очищення вод від радіоактивних забруднювачів. Ключові слова: сорбенти, радіонукліди, магнітна твердофазна екстракція, гідроталь кіт, магнетит. ВСТУП. Активність рідких радіоактив них відходів і об'єктів навколишнього се редовища значною мірою визначається вмістом радіонуклідів 137Cs та 90Sr, які прив носять найбільший проблемний внесок у підвищену радіоактивність продуктів ядерного поділу [1]. Адже 137Cs є джерелом жорсткого β- і γ-випромінювання і його період напіврозпаду становить 30,17 років. Своєю чергою, 90Sr є вираженим β-випромі нювачем і його період напіврозпаду дорів нює 28,8 років. Важливим моментом тут є і те, що потрапляючи в організм людини з іжею чи водою, ці радіонукліди створюють 101https://ucj.org.ua Т. С. Губецька, В. Я. Демченко, Н. Г. Кобилінська УХЖ № 10 / ТОМ 89 реальну загрозу здоров'ю людини та інших живих істот, оскільки є фізіологічними аналогами життєво необхідних макроеле ментів K+ і Ca2+, а це визначає їхнє накопи чення в м'язовій системі (137Cs) та в кістко вій тканині (90Sr). Упродовж багатьох років після аварії на Чорнобильській АЕС водні системи навко ло неї інтенсивно вивчали для контролю перенесення та біонакопичення найважли віших довгострокових забруднювачів 90Sr та 137Cs [2]. На сьогодні нагальна потреба в таких ретельних дослідженнях відпала, од нак існує потреба в постійному, але більш обмеженому моніторингу водних ресурсів у деяких конкретних ключових локаціях: водна система Прип’ять – Дніпро, включа ючи підземні води, а також окремі річки та озера в найбільш постраждалих районах і Західній Європі [3]. Прийнято вважати, що з підземних вод іони Sr(ІІ) майже стовідсотково вилу чаються за рахунок сорбції природними глинистими матеріалами (монтморилоніт, каолініт), природними цеолітами та ґрун тами [1]. Природні алюмосилікати, маючи значну кількість високоактивних сорбцій них центрів, є ефективними катіонообмін никами, завдяки чому і контролюють про тікання міграційних процесів елементів у довкіллі [4]. Однак чисті природні мінера ли не мають високої спорідненості з іонами Sr(II) [4]. Виходячи з необхідності створен ня бар’єрів на шляху радіонуклідів, важли вим є створення матеріалів, які б поєдну вали високу ефективність синтетичних не органічних сорбентів і бар’єрні властивості дешевих глинистих матеріалів, що міцно фіксують радіонукліди й виключають мож ливість їхньої десорбції. Шаруваті подвійні гідроксиди (ШПГ) або синтетичні глини – це шаруваті матері али із загальною формулою [6]: [M2+ 1-xM 3+ x(OH)2] x+·[(An-)x/n·mH2O], де М2+ і М3+ – катіони металів, що розта шовуються в октаедричних позиціях гід роксидних шарів, Аn- – міжшарові аніони. Структура гідроталькітоподібних сполук є похідною структури бруситу (Mg(OH)2). Ізоморфне заміщення частини іонів Mg(ІІ) у структурі бруситу на М(ІІІ) призводить до формування надлишкового заряду, що компенсується аніонами. Найбільш вивче ним є природний та синтетичний міне рал гідроталькіт – Mg6Al2(OH)16CO3⋅4H2O. Відомо безліч інших природних мінералів та синтетичних сполук, які мають структу ру гідроталькіту та характеризуються різ ною стехіометрією, містять кілька аніонів або понад два катіони [7]. Детальний аналіз літературних джерел дозволяє констатувати, що значну кіль кість робіт присвячено вилученню іонів Cs(І) та U(VI) [8], тоді як асортимент сор бентів для вилучення іонів Sr(ІІ) є значно вужчим [5]. У літературі останнього деся тиріччя увагу вчених прикуто до шарува тих подвійних гідроксидів [9] як сорбен тів для вилучення іонів Sr(ІІ), здебільшого завдяки роботам японських дослідників Комеда та співавторів [10, 11, 12, 13, 14], які синтезовано на основі гідроксидів Zn(ІІ) та Al(ІІІ) (Zn,Al-LDH), Li(І) та Al(ІІІ) (Li,Al-LDH). Показано [10], що Zn,Al-LDH, інтеркальований триетилентетрамінгекса оцтовою кислотою, може ефективно по глинати іони рідкоземельних металів із су міші іонів Nd(III) (0,078 ммоль/г) та Sr(II) (0,007 ммоль/г), що може бути використа но для їхнього ефективного розділення. 102 ISSN 2708-129X. Укр. хім. журн., 2023 СОРБЕНТИ НА ОСНОВІ Ni, Fe-ШАРУВАТИХ ПОДВІЙНИХ ГІДРОКСИДІВ ТА ЇХНІХ МАГНІТНИХ НАНОКОМПОЗИТІВ ДЛЯ ДЕЗАКТИВАЦІЇ І КОНЦЕНТРУВАННЯ ІОНІВ Cs(І) та Sr(II) З ВОДНИХ РОЗЧИНІВФІЗИЧНА ХІМІЯ Водночас інтеркаляція хелатоутворюючих груп етилендиамінтетраацетату (EДTA) до міжшарового простору тієї ж матриці про являє меншу спорідненість до іонів Nd(III) і може бути використана для сорбційного вилучення іонів Sr(II) на рівні з іншими перехідними металами [15], що дозволяє однозначно стверджувати про комплек соутворюючий механізм їхньої взаємодії з EДTA-групами у міжшаровому просторі Li,Al-LDH [11, 12]. Водночас виявлено, що сорбційна здатність зразка Li,Al-LDH/EДTA поступається Li,Al-LDH, інтеркальованим у триетилентетрамінгексаоцтову кислоту при вилученні іонів Sr(II) у водному розчині [13]. Іони Li(I) розташовані в октаедрично вільних просторах у шарах Al(OH)3 у Li,Al- LDH, таким чином сприяючи появі пози тивно заряджених місць у бруситоподібних шарах [16, 17]. Загалом ключова вимога до поглинання катіонних іонів металів із вод них розчинів полягає в тому, що шаруваті подвійні гідроксиди модифіковані хелато утворюючими групами, які отримані при співосадженні іонів металів, не повинні містити комплексоутворюючі іони металів до хелату, який інтеркальований у проміж ний шар [13]. Для вибіркового вилучення іонів Sr(II) запропоновано використову вати Li,Al-LDH з інтеркальованою 1-гід роксіетан-1,1-дифосфоновою кислотою як хелатуючим лігандом. Таким чином, навіть у випадку модифікування хелатоутворю ючими лігандами складного складу шару ваті подвійні гідроксиди характеризують ся невисокими сорбційно-селективними властивостями відносно іонів Sr(II). Значно більшого поширення для очи щення вод від Sr(II) здобули композитні сорбенти на основі шаруватих подвійних матеріалів, наприклад, Mg,Al-шаруваті по двійні гідроксиди та карбонові наноточки (Mg,Al-LDH/C-dot) [18] або графен оксид (Mg,Al-LDH/GO) [19]. У роботі Койлрадж та співавторів [18] показано, що адсорб ційна ефективність синтезованого Mg,Al- LDH/C-dot збільшується з 0,007 ммоль/г до 0,031 ммоль/г зі збільшенням з 5% до 20% вмісту вуглецевого компоненту у складі композиту відповідно. Тоді як вихідні кар бонові наноточки мають значно вищу сор бційну ємність (0,157 ммоль/г), що може бути пояснено координаційним зв’язу ванням цільового радіонукліду функціо нальними групами (такими як −COOН та –NH2), що входить до складу карбонових наноточок. Адсорбційна здатність вугле цевих нанокомпозитів щодо Sr(II) значно зростає при включенні до його складу гра фен оксиду [19]. Слід відмітити, що поліп шення адсорбційних характеристик Mg,Al- LDH/GO з iнкапсульованим альгінатом, для якого величини граничної сорбції віл носно Sr(ІІ), є значно вищими (2,28 ммоль/г або 200,64 мг/г) порівняно з вихідним Mg,Al-LDH/GO (1,68 ммоль/г або 147,84 мг/г). Композити з магнітними властивостями на основі шаруватих подвійних гідрокси дів дозволяють зменшити експлуатаційні витрати на відділення відпрацьованого сорбенту від водної фази та підвищити технологічність процесів сорбції за раху нок магнітної твердофазної екстракції під час роботи з радіоактивно забрудненими водними середовищами. Тому отримання таких магнітних нанокомпозитів та їхнє застосування для очищення водного сере довища від радіонуклідів, особливо іонів щодо Sr(II), є актуальним й своєчасним завданням. 103https://ucj.org.ua Т. С. Губецька, В. Я. Демченко, Н. Г. Кобилінська УХЖ № 10 / ТОМ 89 Метою цієї роботи було одержання мультикомпонентних матеріалів на основі карбонатних форм шаруватих подвійних гідроксидів, а також їхніх магнітних на нокомпозитів із магнетитом для очищен ня водних середовищ від радіонуклідів на прикладі іонів Cs(I) та Sr(II). Вивчення особливостей фазоутворення та структури вихідних Ni,Fe-шаруватих подвійних гід роксидів та магнетиту, а також магнітних нанокомпозитів на їхній основі у процесі їхнього синтезу, враховуючи перспективу використання їх як сорбентів для вилучен ня радіонуклідів із водних розчинів при родного та техногенного походження. ЕКСПЕРИМЕНТ ТА ОБГОВОРЕННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ 2.1. Одержання сорбційних матеріалів 2.1.1. Методика синтезу шаруватих подвійних гідроксидів. Одержання карбо натних форм Ni,Fe-шаруватих подвійних гідроксидів (NiFe-LDH) проводили мето дом співосадження [6]. Розчин солей мета лів Ni(NO3)2⋅4H2O та FeCl3⋅6H2O з концен трацією 100 г/л змішували у співвідношен ні 3 : 1 та нагрівали до 50 °С при перемі шуванні на магнітній мішалці протягом 15 хв у тригорловому реакторі (500 мл) зі зво ротним холодильником. Потім у реактор із реакційною сумішшю під час постійного перемішування та поступового збільшення температури до 80 °С по краплях додавали (2мл/хв) розчин суміші 2 М NaOH (2 моль) та 1 М Na2CO3(1 моль) до встановлення рН на рівні ~ 9.3 ± 0.3. Одержану суспен зію продовжували перемішувати при на гріванні протягом 18 годин. Далі реактор з утвореним осадом ШПГ у матричному розчині герметично закривали і витриму вали упродовж 96 год у сушильній шафі за ∼ 80°С. Отриманий продукт відмивали до рН ~ 7 промивних вод та сушили до сталої\ постійної ваги за температури 120°С. 2.1.2. Методика синтезу магнетиту. Гідротермальний синтез магнетиту (Fe3O4) проводили за модифікованою методикою [20]. До 2,7 г FeCl3⋅6H2O почергово при перемішуванні додавали 60 мл етиленглі колю, 3,6 г NaOAc та 2,0 г поліетиленгліко лю з молекулярною масою 11500. Прозору реакційну суміш герметично закривали в тефлонову вставку автоклава з нержавію чої сталі (200 мл). Потім автоклав витриму вали протягом 12 год за 180 °С. Одержаний розчин декантували магнітною сепарацією за допомогою NdFeB магніту. Відділений осад промивали 70% етанолом та зберігали у водно-етанольному розчині для подаль шого синтезу нанокомпозитів. Для фізи ко-хімічних досліджень частину одержа ного магнетиту висушували за 70 °C упро довж 3–4 годин. 2.1.3. Методика синтезу магнітного нанокомпозиту. Магнітний нанокомпо зит (Fe3O4@NiFe-LDH) отримували з ви користанням раніше синтезованого маг нетиту. До диспергованого за допомогою ультразвуку магнетиту додавали розчин Ni(NO3)2 6H2O та Fe(NO3)3⋅ 9H2O з мольним співвідношенням Ni(II)/Fe(IIІ), що дорів нює 3, а також сечовину (0,04 моль) у твер дій формі. Надалі отриману суспензію зно ву диспергували. Вміст Fe3O4 у реакційній суміші складав 30 мас.%. Реакційну суміш переносили в тефлонову вставку автокла ва з неіржавної сталі. Герметично закритий автоклав витримували за 180 °C упродовж 24 годин. Отримані зразки відокремлю вали ніодимовим магнітом та промива ли безводним етанолом і дистильованою 104 ISSN 2708-129X. Укр. хім. журн., 2023 СОРБЕНТИ НА ОСНОВІ Ni, Fe-ШАРУВАТИХ ПОДВІЙНИХ ГІДРОКСИДІВ ТА ЇХНІХ МАГНІТНИХ НАНОКОМПОЗИТІВ ДЛЯ ДЕЗАКТИВАЦІЇ І КОНЦЕНТРУВАННЯ ІОНІВ Cs(І) та Sr(II) З ВОДНИХ РОЗЧИНІВФІЗИЧНА ХІМІЯ водою до нейтрального рН промивних вод. Отримані магнітні нанокомпозити сушили за 30 °C протягом 12 годин. 2.2. Методи дослідження одержаних сорбентів Дослідженні структури та фази синтезо ваних зразків проводили за допомо гою методу рентгенофазового аналізу із застосуванням дифрактометра PANalyti calX’PertPro (CuKα випромінювання, λCu = 1,54184 Å) .в діапазоні кутів 2θ = 5–80 у ре жимі покрокового сканування по 2θ 0,02°. Разом із тим було використано каталог ICSD (International Centre for Diffraction Data Sample, USA) для ідентифікації фаз отриманих зразків. Для дослідження хіміч ної структури отриманих зразків викори стали ІЧ-Фур'є-спектрометр Nicolett 470 Nexus (Thermo Scientific GmbH) із таблету ванням зразків із KBr у діапазоні хвильових чисел 4000–400 см-1 із роздільною здатністю 4,0 см-1. Сканувальний електронний мікро скоп JSM-6100 JEOL із детектором харак теристичного рентгенівського випроміню вання з дисперсією енергії фотонів (енерго дисперсійним аналізатором – Microanalysis INCA Energy 200) за робочої напруги 20 кВ застосовували для дослідження морфології одержаних зразків. Магнітні властивості магнетовмісних зразків визначали за даними отриманих із вібраційного магнітометра (EV9 VSM, MicroSense) за кімнатної температурт та сили поля від -20 кA/м до 20 кA/м. Fe3O4 (98 %) виробництва фірми AlfaAesar (Ther mo Fisher Scientific) використали як стан дартний матеріал. Морфологію зразків аналізували за до помогою просвічувального електронного мікроскопа JEM-1400 Plus (JEOL, Японія) за прискорювальної напруги 200 кВ. Хімічний склад отриманих зразків вста новлювали за допомогою атомно-абсорб ційного аналізу (С-115-М1). 0,1000 г зразка розчиняли в 20 мл HNO3 (1 : 1) із наступ ним розведенням аліквоти (10 мл) у 50 мл бідистильованої води. 2.3. Дослідження сорбційних власти- востей одержаних матеріалів Cорбційні властивості одержаних ма теріалів різного фазового складу відносно іонів Cs(I) та Sr (II) досліджували в статич них умовах. Розчини HNO3 і NaOH вико ристовували для створення рН суспензій. Контроль рН розчинів до (рН0) та після (рНе) сорбції проводили іономіром pХ–150 МИ із комбінованим скляним електродом. Для визначення основних сорбційних параметрів та вставлення механізму вилу чення токсикантів експериментально отри мували ізотерми сорбції. 2.3.1. Ізотерми сорбції. При досліджен ні сорбційних властивостей матеріалів щодо обраних радіонуклідів за ізотерміч них умов у центрифужні пробірки ємністю 50 мл поміщали серію наважок сорбенту (0,1000 г) та додавали по 30 мл модельно го водного розчину цільового аналіту з ді апазоном концентрацій 0,05–1,00 ммоль/л та оптимальним значенням рН. Отриману суспензію перемішували впродовж часу, необхідного для встановлення сорбційної рівноваги. Після сорбції водну фазу відо кремлювали за допомогою NdFeB магніту та проводили аналіз супернатанту на вміст цільового аналіту. 2.3.2. Визначення концентрації іонів Sr(II), Ni(II), та Fe(ІІ,ІІІ) в розчині. Атом но-абсорбційне визначення концентрації іонів металів у водних розчинах прово дили на спектрофотометрі «С-115-М1» за відповідних довжин хвиль: 460,7 нм (Sr), 105https://ucj.org.ua Т. С. Губецька, В. Я. Демченко, Н. Г. Кобилінська УХЖ № 10 / ТОМ 89 232,0 нм (Ni) та 248,3 нм (Fe). Для полум’я використовували суміші газів повітря/аце тилен або ацетилен/оксид азоту (І) залежно від досліджуваного іона металу. Для розрахунку ступеня вилучення (R, %) та величини сорбції (qe, ммоль/г або мг/г) іонів металів застосовували наступні формули: 4 Дослідженні структури та фази синтезованих зразків проводили за допомогою методу рентгенофазового аналізу із застосуванням дифрактометра PANalyticalX’PertPro (CuKα випромінювання,λCu =1,54184 Å) .в діапазоні кутів 2θ = 5–80 у режимі покрокового сканування по 2θ 0,02°. Разом із тим було використано каталог ICSD (International Centre for Diffraction Data Sample, USA) для ідентифікації фаз отриманих зразків. Для дослідження хімічної структури отриманих зразків використали ІЧ-Фур'є-спектрометр Nicolett 470 Nexus (Thermo Scientific GmbH) із таблетуванням зразків із KBr у діапазоні хвильових чисел 4000– 400 см-1 із роздільною здатністю 4,0 см-1. Сканувальний електронний мікроскоп JSM-6100 JEOL із детектором характеристичного рентгенівського випромінювання з дисперсією енергії фотонів (енергодисперсійним аналізатором – Microanalysis INCA Energy 200) за робочої напруги 20 кВ застосовували для дослідження морфології одержаних зразків. Магнітні властивості магнетовмісних зразків визначали за даними отриманих із вібраційного магнітометра (EV9 VSM, MicroSense) за кімнатної температурт та сили поля від -20 кA/м до 20 кA/м. Fe3O4 (98 %) виробництва фірми AlfaAesar (Thermo Fisher Scientific) використали як стандартний матеріал. Морфологію зразків аналізували за допомогою просвічувального електронного мікроскопа JEM-1400 Plus (JEOL, Японія) за прискорювальної напруги 200 кВ. Хімічний склад отриманих зразків встановлювали за допомогою атомно-абсорбційного аналізу (С-115-М1). 0,1000 г зразка розчиняли в 20 мл HNO3 (1 : 1) із наступним розведенням аліквоти (10 мл) у 50 мл бідистильованої води. 2.3. Дослідження сорбційних властивостей одержаних матеріалів Cорбційні властивості одержаних матеріалів різного фазового складу відносно іонів Cs(I) та Sr (II) досліджували в статичних умовах. Розчини HNO3 і NaOH використовували для створення рН суспензій. Контроль рН розчинів до (рН0) та після (рНе) сорбції проводили іономіром І–150 М із комбінованим скляним електродом. Для визначення основних сорбційних параметрів та вставлення механізму вилучення токсикантів експериментально отримували ізотерми сорбції. 2.3.1. Ізотерми сорбції. При дослідженні сорбційних властивостей матеріалів щодо обраних радіонуклідів за ізотермічних умов у центрифужні пробірки ємністю 50 мл поміщали серію наважок сорбенту (0,1000 г) та додавали по 30 мл модельного водного розчину цільового аналіту з діапазоном концентрацій 0,05–1,00 ммоль/л та оптимальним значенням рН. Отриману суспензію перемішували впродовж часу, необхідного для встановлення сорбційної рівноваги. Після сорбції водну фазу відокремлювали за допомогою NdFeB магніту та проводили аналіз супернатанту на вміст цільового аналіту. 2.3.2. Визначення концентрації іонів Sr(II), Ni(II), та Fe(ІІ,ІІІ) в розчині. Атомно- абсорбційне визначення концентрації іонів металів у водних розчинах проводили на спектрофотометрі «С-115-М1» за відповідних довжин хвиль: 460,7 нм (Sr), 232,0 нм (Ni) та 248,3 нм (Fe). Для полум’я використовували суміші газів повітря/ацетилен або ацетилен/оксид азоту (І) залежно від досліджуваного іона металу. Для розрахунку ступеня вилучення (R, %) та величини сорбції (qe, ммоль/г або мг/г) іонів металів застосовували наступні формули: 𝑅𝑅 = 𝐶𝐶0 − 𝐶𝐶𝑒𝑒 𝐶𝐶𝑒𝑒 ⋅ 100 𝑞𝑞𝑒𝑒 = (𝐶𝐶0 − 𝐶𝐶𝑒𝑒) ⋅ 𝑉𝑉 𝑚𝑚, де C0 та Ce – початкова та рівноважна концентрація іонів радіонуклідів у розчині, відповідно, ммоль/л (або мг/л); V – об’єм досліджуваного розчину, л; m – наважка сорбенту, г. 2.3. Кінетичні дослідження. Дослідження кінетики сорбції іонів металів проводили, виходячи з отриманих значень величин сорбції досліджуваних адсорбентів до іонів радіонукліду, щоб в умовах експерименту в процесі сорбції забезпечити повне насичення сорбентів цільовим аналітом. Досліди проводили в статичних умовах шляхом контакту серії зразків сорбентів масою 0,1000 г з аліквотою вихідного розчину об'ємом 30 мл. Рідку фазу відбирали через різні проміжки часу та аналізували вміст іонів Sr(II) та Ni(II) – атомно- де C0 та Ce – початкова та рівноважна кон центрація іонів радіонуклідів у розчині, відповідно, ммоль/л (або мг/л); V – об’єм досліджуваного розчину, л; m – наважка сорбенту, г. 2.3. Кінетичні дослідження. Досліджен ня кінетики сорбції іонів металів проводи ли, виходячи з отриманих значень величин сорбції досліджуваних адсорбентів до іонів радіонукліду, щоб в умовах експерименту в процесі сорбції забезпечити повне наси чення сорбентів цільовим аналітом. Дослі ди проводили в статичних умовах шляхом контакту серії зразків сорбентів масою 0,1000 г з аліквотою вихідного розчину об'ємом 30 мл. Рідку фазу відбирали через різні проміжки часу та аналізували вміст іонів Sr(II) та Ni(II) – атомно-абсорбційним методом аналізу. Кінетичні експерименти продовжували до встановлення адсорбцій ної рівноваги в системі, тобто до повного насичення сорбенту аналітом. 3.1. Характеризація одержаних мате- ріалів Кристалічну структуру одержаного Fe3O4 підтверджували даними порошкової рентгенівської дифракції у діапазоні кутів 2θ від 5 до 80° (рис. 1а). Рис. 1. Дифрактограми одержаного магне титу та відповідних стандартних зразків: Fe3O4 (ICSD № 250540) та γ-Fe2O3(ICSD № 40142) Fig. 1. Powder XRD patterns of the obtained magnetite and corresponding standard sam ples: Fe3O4 (ICSD № 250540) та γ-Fe2O3 (ICSD № 40142). Як видно з рис. 1а, за положенням основ них рефлексів у дифрактограмах при ку тах відбиття 2θ = 21,5; 35,0; 41,5; 50,5; 63,4; 67,5 утворена фаза відповідає фазовому складу магнетиту ICSD № 250540 (просто рова група Fd-3m O2, кубічна сингонія, параметри ґратки a = 0,8397 нм). Рефлекси характерні для домішкової магнітної фази маггеміту (γ-Fe2O3, ICSD №40142), при ана лізі дифрактограм одержаного Fe3O4 не ви явлено. На основі даних рентгенофазового 5 абсорбційним методом аналізу. Кінетичні експерименти продовжували до встановлення адсорбційної рівноваги в системі, тобто до повного насичення сорбенту аналітом. 3.1. Характеризація одержаних матеріалів Кристалічну структуру одержаного Fe3O4 підтверджували даними порошкової рентгенівської дифракції у діапазоні кутів 2θ від 5 до 80° (рис. 1а). Рис. 1. Дифрактограми одержаного магнетиту та відповідних стандартних зразків: Fe3O4 (ICSD № 250540) та γ-Fe2O3(ICSD № 40142) Fig. 1. Powder XRD patterns of the obtained magnetite and corresponding standard samples: Fe3O4 (ICSD № 250540) та γ-Fe2O3 (ICSD № 40142). Як видно з рис. 1а, за положенням основних рефлексів у дифрактограмах при кутах відбиття 2 = 21,5; 35,0; 41,5; 50,5; 63,4; 67,5 утворена фаза відповідає фазовому складу магнетиту ICSD № 250540 (просторова група Fd-3m O2, кубічна сингонія, параметри ґратки a = 0,8397 нм). Рефлекси характерні для домішкової магнітної фази маггеміту (γ-Fe2O3, ICSD №40142), при аналізі дифрактограм одержаного Fe3O4 не виявлено. На основі даних рентгенофазового аналізу розраховано значення середнього розміру кристалітів, яке дорівнює 16 нм; значення розраховано за рівнянням Шеррера [21]. 20 40 60 80 20 40 60 80 Ін те нс ив ні ст ь (в .о .) 2 (град) Fe3O4 (3 11 ) (1 11 ) (2 20 ) (2 22 ) (4 00 ) (4 22 ) (5 11 ) (4 40 ) (6 20 ) (5 33 ) Ін те нс ив ні ст ь (в .о .) Fe3O4 (ICSD №250540) Fe2O3 (ICSD №40142) 106 ISSN 2708-129X. Укр. хім. журн., 2023 СОРБЕНТИ НА ОСНОВІ Ni, Fe-ШАРУВАТИХ ПОДВІЙНИХ ГІДРОКСИДІВ ТА ЇХНІХ МАГНІТНИХ НАНОКОМПОЗИТІВ ДЛЯ ДЕЗАКТИВАЦІЇ І КОНЦЕНТРУВАННЯ ІОНІВ Cs(І) та Sr(II) З ВОДНИХ РОЗЧИНІВФІЗИЧНА ХІМІЯ Рис. 2. Порошкові дифрактограми NiFe-LDH (а) та магнітного нанокомпозиту (б) Fig. 2. Powder XRD patterns of theNiFe-LDH (а) andcorresponding magnetic nanocomposite (b). 6 Рис. 2. Порошкові дифрактограми NiFe-LDH (а) та магнітного нанокомпозиту (б) Fig. 2. Powder XRD patterns of theNiFe-LDH (а) andcorresponding magnetic nanocomposite (b). Аналіз дифрактограм одержаних зразків NiFe-LDHта Fe3O4@NiFe-LDH (рис. 2) показав наявність характерних для шаруватих сполук набір рефлексів у порядку зростання кута дифракції (2θ), які відповідають базальним відображенням ліній (003), (006), (012), (015), (018),(110), (113) та (116). Загальний вигляд рентгенівської дифракційної картини вказує на формування добре кристалізованих гідроталькітоподібних шаруватих подвійних гідроксидних матеріалів, а положення рефлексів відповідає гексагональній (де a = b ≠ с) структурі Ni0.75Fe0.25(CO3)0.125 (OH)2 0.38H2O (JCPDS № 40–0215). Для досліджених зразків було встановлено параметри їхніх кристалічних ґраток за положенням дифракційних ліній (003) і (110), визначено міжшарові відстані для базальних відбиттів d003 та d110 відповідно (табл. 1). Параметр решітки a, який відповідає мінімальній відстані катіон – катіон у бруситовому шарі, корелює з положенням піку площини (110) (𝑎𝑎 = 2 ∙ 𝑑𝑑110). Заміна двовалентного катіона Ni(ІІ) на менший тривалентний катіон Fe(ІІІ) в решітці призводить до зменшення об'єму комірки, а, отже, параметр a комірки зменшується зі збільшенням вмісту іонів Fe(III). Розрахований параметр c елементарної комірки (с = 3 ∙ 𝑑𝑑003) в 7 разів перевищує відповідний параметр а. Водночас розмір кристалітів, розрахований згідно з рівнянням Шеррера [21] із використанням піку (003), становить 100– 150 нм, а з використанням піку (110) – 150–250 нм. Це вказує на те, що кристаліти тонкі в напрямку осі c і товщі в площині a-b відповідно до загальноприйнятої морфології частинок із шаруватою структурою [6, 8]. Таблиця 1 Параметри кристалічної ґратки синтезованих зразків за даними порошкової рентгенівської дифракції Table 1. Crystallattice parameters of synthesized samples according to XRDdata. Зразок Магнетит Гідроталькіт d(311),Å d(003), Å c, Å d(110), Å a=b, Å Fe3O4 16 – – – – NiFe-LDH – 7,755 23,26 1,550 3,100 Fe3O4@NiFe-LDH 17 7,852 23,57 1,549 3,098 При аналізі дифрактограм зразків магнітного нанокомпозиту на основі NiFe-LDH виявлено рефлекси, що відповідають фазі магнетиту (рис. 2 б). Згідно даних рентгенівської дифракції, в магнітних нанокомпозитах усі інтенсивні дифракційні піки в діапазоні 40–60 характерні для кристалічної фази магнетиту. Слід зазначити, що дифракційні лінії 20 40 60 80 0 500 1000 1500 2000 Ін те нс ив ні ст ь (в .о .) 2 (град) NiFe-LDH (0 03 ) (0 06 ) (0 12 ) (0 15 ) (0 18 ) (1 10 ) (1 13 ) (a) 20 40 60 80 0 2000 4000 6000 Ін те нс ив ні ст ь (в .о .) 2 (град) Fe3O4@NiFeLDH (0 03 ) (б) (0 06 ) (0 15 ) (0 12 ) (1 10 ) (1 13 ) Fe3O4 (0 09 ) Аналіз дифрактограм одержаних зразків NiFe-LDHта Fe3O4@NiFe-LDH (рис. 2) пока зав наявність характерних для шаруватих сполук набір рефлексів у порядку зростан ня кута дифракції (2θ), які відповідають ба зальним відображенням ліній (003), (006), (012), (015), (018), (110), (113) та (116). За гальний вигляд рентгенівської дифракцій ної картини вказує на формування добре кристалізованих гідроталькітоподібних шаруватих подвійних гідроксидних ма теріалів, а положення рефлексів відпові дає гексагональній (де a = b ≠ с) структурі Ni0.75Fe0.25(CO3)0.125(OH)2 ⋅ 0.38H2O (JCPDS № 40–0215). Для досліджених зразків було встанов лено параметри їхніх кристалічних ґраток за положенням дифракційних ліній (003) і (110), визначено міжшарові відстані для базальних відбиттів d003 та d110 відповідно (табл. 1). Параметр решітки a, який відпо відає мінімальній відстані катіон – катіон у бруситовому шарі, корелює з положенням піку площини (110) (a = 2 ∙ d110). Заміна дво валентного катіона Ni(ІІ) на менший три валентний катіон Fe(ІІІ) в решітці призво дить до зменшення об'єму комірки, а, отже, параметр a комірки зменшується зі збіль шенням вмісту іонів Fe(III). Розрахований параметр c елементарної комірки (c = 3 ∙ d003) в ∼7 разів перевищує відповідний пара метр а. Водночас розмір кристалітів, роз рахований згідно з рівнянням Шеррера [21] із використанням піку (003), становить 100–150 нм, а з використанням піку (110) – 150–250 нм. Це вказує на те, що криста літи тонкі в напрямку осі c і товщі в пло щині a-b відповідно до загальноприйня тої морфології частинок із шаруватою структурою [6, 8]. аналізу розраховано значення середнього розміру кристалітів, яке дорівнює ∼16 нм; значення розраховано за рівнянням Шер рера [21]. 107https://ucj.org.ua Т. С. Губецька, В. Я. Демченко, Н. Г. Кобилінська УХЖ № 10 / ТОМ 89 Таблиця 1 Параметри кристалічної ґратки синтезованих зразків за даними порошкової рент- генівської дифракції Table 1. Crystallattice parameters of synthesized samples according to XRD data. Зразок Магнетит Гідроталькіт d(311), Å d(003), Å c, Å d(110), Å a=b, Å Fe3O4 16 – – – – NiFe-LDH – 7,755 23,26 1,550 3,100 Fe3O4@NiFe-LDH 17 7,852 23,57 1,549 3,098 При аналізі дифрактограм зразків маг нітного нанокомпозиту на основі NiFe-LDH виявлено рефлекси, що відповідають фазі магнетиту (рис. 2 б). Згідно даних рентге нівської дифракції, в магнітних наноком позитах усі інтенсивні дифракційні піки в діапазоні 40–60° характерні для криста лічної фази магнетиту. Слід зазначити, що дифракційні лінії досліджених зразків після гідротермального оброблення ста ли вужчими і збільшилася їхня інтенсив ність, що свідчить про збільшення ступеня кристалічності зразків, але при цьому збе рігається їхня напівширина, тобто розмір кристалів залишається незмінним до упо рядкування структури міжшарових про міжків. З отриманих дифрактограм визначе но міжшарові відстані (табл. 1) відповідно до першого базального відбиття (d003) для NiFe-LDH та магнітного нанокомпозиту, що становить 7,755 Å і 7,852 Å відповідно. Водночас суттєвих змін напівширини y найбільш інтенсивних дифракційних піків, наприклад, (311) для магнетиту (рис. 2 б) після гідротермального оброблення не ви явлено, що свідчить про незмінність розмі ру кристаліту фази Fe3O4 при синтезі нано композитів. Результати термогравіметричних дослі джень вихідних зразків NiFe-LDH у широ кому інтервалі температур показали, що основна втрата маси зразків відбувається в інтервалі температур 180–350 °С, що можна співставити з видаленням гідроксильних груп та фізично зв’язаних молекул води [22]. Подальша, відносно невелика втрата маси при збільшенні температури до 550 °С зумовлена, вочевидь, повним розкладан ням зразків із виділенням суміші газів (пе реважно СО2, хоча наявність NO2 також ймовірна). Водночас, за даними ренгено фазових досліджень, при обробленні зраз ків до 180 °С шарувата структура не зазнає будь-яких значних змін, про що свідчать практично незмінні вид та значення диф ракційних кутів на дифрактограмах вихід ного і кальцинованого зразків. Втрата маси при цьому склала 14,3 %, що відповідає 1,2 молекул кристалізаційної Н2О. 108 ISSN 2708-129X. Укр. хім. журн., 2023 СОРБЕНТИ НА ОСНОВІ Ni, Fe-ШАРУВАТИХ ПОДВІЙНИХ ГІДРОКСИДІВ ТА ЇХНІХ МАГНІТНИХ НАНОКОМПОЗИТІВ ДЛЯ ДЕЗАКТИВАЦІЇ І КОНЦЕНТРУВАННЯ ІОНІВ Cs(І) та Sr(II) З ВОДНИХ РОЗЧИНІВФІЗИЧНА ХІМІЯ Подальше підвищення температури призводить до поступового руйнування шаруватої структури, про що свідчить по ступове зменшення інтенсивності набо ру рефлексів, характерних для шаруватої структури, та поява рефлексів, які можуть бути віднесені до NiFe2O4 структури шпі нелі (ICSD №73676). Деяке їхнє зміщення у бік зменшення міжплощинних відста ней може бути пов'язано зі спотворенням кристалічної структури фериту нікелю при різниці у співвідношенні Ni(II)/Fe(III) у складі шаруватих гідроксидів, що дозво ляє припустити утворення феритних шпі нелів змішаного складу, що підтверджу ється даними рентгенівської дифракції (рис. 1). В інтервалі температур 500–800°С процес термодеструкції протікає відносно швидко і незалежно від температури за вершується протягом не більше 1 години, при цьому за перші 30 хв термооброблен ня ступінь розкладання зразків досягає понад 90%. При додаванні до кальцинованих зраз ків 0,1 або 1,0 М розчинів NaHCO3 спосте рігається відновлення шаруватої структу ри згідно даних рентгенівської дифракції. Показано, що в перші 30 хв, незалежно від виду відновлювального середовища, струк тура зразків не зазнає будь-яких значних змін. Рефлекси, характерні для шаруватої структури, з'являються за тривалості від новлення 2 години, а остаточне формуван ня шаруватої структури досягається за дов шої тривалості процесу (6 годин). Слід відмітити, що вплив термічного об роблення на Fe3O4 та NiFe-LDH, а також їх нього нанокомпозиту в багатьох випадках є причиною морфологічних змін нанороз мірних часток (рис. 3). Рис. 3. Мікрофотографії сканувальної електронної мікроскопії Fe3O4 (a), NiFe-LDH (б) та Fe3O4@NiFe-LDH(в) після висушування за 120°С протягом 2 год Fig. 3. SEM images of obtained samples: Fe3O4 (a), NiFe-LDH (b) and Fe3O4@NiFe-LDH (c) samples after drying at 120°C during 2 hours. Із рис. 3 видно, що незалежно від при роди та умов осадження зразків після ви сушування відбувається утворення дуже великих агломератів різної форми з розмі рами від 0,1 до 2 µм, які складаються з ча сточок виключно нанометрового діапазону у суспендованому стані (рис. 4). 7 досліджених зразків після гідротермального оброблення стали вужчими і збільшилася їхня інтенсивність, що свідчить про збільшення ступеня кристалічності зразків, але при цьому зберігається їхня напівширина, тобто розмір кристалів залишається незмінним до упорядкування структури міжшарових проміжків. З отриманих дифрактограм визначено міжшарові відстані (табл. 1) відповідно до першого базального відбиття (d003) для NiFe-LDH та магнітного нанокомпозиту, що становить 7,755 Å і 7,852 Å відповідно. Водночас суттєвих змін напівширини y найбільш інтенсивних дифракційних піків, наприклад, (311) для магнетиту (рис. 2 б) після гідротермального оброблення не виявлено, що свідчить про незмінність розміру кристаліту фази Fe3O4 при синтезі нанокомпозитів. Результати термогравіметричних досліджень вихідних зразків NiFe-LDH у широкому інтервалі температур показали, що основна втрата маси зразків відбувається в інтервалі температур 180–350°С, що можна співставити з видаленням гідроксильних груп та фізично зв’язаних молекул води [22]. Подальша, відносно невелика втрата маси при збільшенні температури до 550°С зумовлена, вочевидь, повним розкладанням зразків із виділенням суміші газів (переважно СО2, хоча наявність NO2 також ймовірна). Водночас, за даними ренгенофазових досліджень, при обробленні зразків до 180 °С шарувата структура не зазнає будь-яких значних змін, про що свідчать практично незмінні вид та значення дифракційних кутів на дифрактограмах вихідного і кальцинованого зразків. Втрата маси при цьому склала 14,3 %, що відповідає 1,2 молекул кристалізаційної Н2О. Подальше підвищення температури призводить до поступового руйнування шаруватої структури, про що свідчить поступове зменшення інтенсивності набору рефлексів, характерних для шаруватої структури, та поява рефлексів, які можуть бути віднесені до NiFe2O4 структури шпінелі (ICSD №73676). Деяке їхнє зміщення у бік зменшення міжплощинних відстаней може бути пов'язано зі спотворенням кристалічної структури фериту нікелю при різниці у співвідношенні Ni(II)/Fe(III) у складі шаруватих гідроксидів, що дозволяє припустити утворення феритних шпінелів змішаного складу, що підтверджується даними рентгенівської дифракції (рис. 1). В інтервалі температур 500–800°С процес термодеструкції протікає відносно швидко і незалежно від температури завершується протягом не більше 1 години, при цьому за перші 30 хв термооброблення ступінь розкладання зразків досягає понад 90%. При додаванні до кальцинованих зразків 0,1 або 1,0 М розчинів NaHCO3 спостерігається відновлення шаруватої структури згідно даних рентгенівської дифракції. Показано, що в перші 30 хв, незалежно від виду відновлювального середовища, структура зразків не зазнає будь-яких значних змін. Рефлекси, характерні для шаруватої структури, з'являються за тривалості відновлення 2 години, а остаточне формування шаруватої структури досягається за довшої тривалості процесу (6 годин). Слід відмітити, що вплив термічного оброблення на Fe3O4 та NiFe-LDH, а також їхнього нанокомпозиту в багатьох випадках є причиною морфологічних змін нанорозмірних часток (рис. 3). Рис. 3. Мікрофотографії сканувальної електронної мікроскопії Fe3O4 (a), NiFe-LDH (б) та Fe3O4@NiFe-LDH(в) після висушування за 120°С протягом 2 год 109https://ucj.org.ua Т. С. Губецька, В. Я. Демченко, Н. Г. Кобилінська УХЖ № 10 / ТОМ 89 Рис. 4. Мікрофотографії просвічувальної електронної мікроскопії одержаних зразків: Fe3O4 (a), NiFe-LDH (б) та Fe3O4@NiFe-LDH(в) Fig. 4. TEM images of obtained samples: Fe3O4 (a), NiFe-LDH (b) and Fe3O4@NiFe-LDH (c). 8 Fig. 3. SEM images of obtained samples: Fe3O4 (a), NiFe-LDH (b) and Fe3O4@NiFe-LDH (c) samples after drying at 120C during 2 hours. Із рис. 3 видно, що незалежно від природи та умов осадження зразків після висушування відбувається утворення дуже великих агломератів різної форми з розмірами від 0,1 до 2 м, які складаються з часточок виключно нанометрового діапазону у суспендованому стані (рис. 4). Рис. 4. Мікрофотографії просвічувальної електронної мікроскопії одержаних зразків: Fe3O4 (a), NiFe- LDH (б) та Fe3O4@NiFe-LDH(в) Fig. 4. TEM images of obtained samples: Fe3O4 (a), NiFe-LDH (b) and Fe3O4@NiFe-LDH (c). Аналіз даних електронної мікроскопії (рис. 4 а) показав, що магнетит складається з часток 20–25 нм, що мають сфероподібну форму. Це тоді, як для NiFe-LDH переважають пластинчасті утворення розміром від 50,0 до 120,0 нм (рис. 4 б). На мікрофотографіях нанокомпозиту Fe3O4@NiFe-LDH (рис. 4 в) чітко візуалізуються наночастинки Fe3O4 (20–80 нм), які пов’язані між собою фазою шаруватих подвійних гідроксидів, що сформована на їхній основі (50–110 нм). Таким чином, за даними просвічувальної електронної мікроскопії всі отримані матеріали є нанорозмірними, але мають значні відмінності у морфології. Для ідентифікації основних компонентів нанокомпозитів було використано ІЧ- спектроскопічні дослідження (рис. 5). На підставі детального аналізу ІЧ-спектрів зразків NiFe-LDH та Fe3O4@NiFe-LDH ідентифіковано характеристичні смуги поглинання шаруватих подвійних гідроксидів у складі нанокомпозиту та міжшарових аніонів [23]: широка смуга, розташована між 3750 і 2700 см-1, що відповідає валентним коливанням водневозв’язаних гідроксилів (Me-OHH2O) і міжшарової води. Її вміст залишається незмінним незалежно від складу нанокомпозитів; друга інтенсивна смуга поглинання, розташована при 1438 см-1, пов’язана з наявністю нітрат-аніонів у міжшаровому проміжку [24], в результаті утворення нанокомпозиту симетрія вказаного аніону поступово зменшується з D3hдо С2v при переході від двовалентного до тривалентного металу відповідно і спостерігається зміщення смуги поглинання в короткохвильову область (1370 см-1); набір смуг різної інтенсивності в інтервалі від 1000 до 400 см-1 віднесено до валентних коливань Ме-О, що підтверджує утворення бруситоподібних шарів у структурі магнітного нанокомпозиту. Наявність в ІЧ-спектрі інтенсивної смуги поглинання (Fe-O) при 570 см-1 підтверджує магнетитну складову [22] в нанокомпозиті. 8 Fig. 3. SEM images of obtained samples: Fe3O4 (a), NiFe-LDH (b) and Fe3O4@NiFe-LDH (c) samples after drying at 120C during 2 hours. Із рис. 3 видно, що незалежно від природи та умов осадження зразків після висушування відбувається утворення дуже великих агломератів різної форми з розмірами від 0,1 до 2 м, які складаються з часточок виключно нанометрового діапазону у суспендованому стані (рис. 4). Рис. 4. Мікрофотографії просвічувальної електронної мікроскопії одержаних зразків: Fe3O4 (a), NiFe- LDH (б) та Fe3O4@NiFe-LDH(в) Fig. 4. TEM images of obtained samples: Fe3O4 (a), NiFe-LDH (b) and Fe3O4@NiFe-LDH (c). Аналіз даних електронної мікроскопії (рис. 4 а) показав, що магнетит складається з часток 20–25 нм, що мають сфероподібну форму. Це тоді, як для NiFe-LDH переважають пластинчасті утворення розміром від 50,0 до 120,0 нм (рис. 4 б). На мікрофотографіях нанокомпозиту Fe3O4@NiFe-LDH (рис. 4 в) чітко візуалізуються наночастинки Fe3O4 (20–80 нм), які пов’язані між собою фазою шаруватих подвійних гідроксидів, що сформована на їхній основі (50–110 нм). Таким чином, за даними просвічувальної електронної мікроскопії всі отримані матеріали є нанорозмірними, але мають значні відмінності у морфології. Для ідентифікації основних компонентів нанокомпозитів було використано ІЧ- спектроскопічні дослідження (рис. 5). На підставі детального аналізу ІЧ-спектрів зразків NiFe-LDH та Fe3O4@NiFe-LDH ідентифіковано характеристичні смуги поглинання шаруватих подвійних гідроксидів у складі нанокомпозиту та міжшарових аніонів [23]: широка смуга, розташована між 3750 і 2700 см-1, що відповідає валентним коливанням водневозв’язаних гідроксилів (Me-OHH2O) і міжшарової води. Її вміст залишається незмінним незалежно від складу нанокомпозитів; друга інтенсивна смуга поглинання, розташована при 1438 см-1, пов’язана з наявністю нітрат-аніонів у міжшаровому проміжку [24], в результаті утворення нанокомпозиту симетрія вказаного аніону поступово зменшується з D3hдо С2v при переході від двовалентного до тривалентного металу відповідно і спостерігається зміщення смуги поглинання в короткохвильову область (1370 см-1); набір смуг різної інтенсивності в інтервалі від 1000 до 400 см-1 віднесено до валентних коливань Ме-О, що підтверджує утворення бруситоподібних шарів у структурі магнітного нанокомпозиту. Наявність в ІЧ-спектрі інтенсивної смуги поглинання (Fe-O) при 570 см-1 підтверджує магнетитну складову [22] в нанокомпозиті. 8 Fig. 3. SEM images of obtained samples: Fe3O4 (a), NiFe-LDH (b) and Fe3O4@NiFe-LDH (c) samples after drying at 120C during 2 hours. Із рис. 3 видно, що незалежно від природи та умов осадження зразків після висушування відбувається утворення дуже великих агломератів різної форми з розмірами від 0,1 до 2 м, які складаються з часточок виключно нанометрового діапазону у суспендованому стані (рис. 4). Рис. 4. Мікрофотографії просвічувальної електронної мікроскопії одержаних зразків: Fe3O4 (a), NiFe- LDH (б) та Fe3O4@NiFe-LDH(в) Fig. 4. TEM images of obtained samples: Fe3O4 (a), NiFe-LDH (b) and Fe3O4@NiFe-LDH (c). Аналіз даних електронної мікроскопії (рис. 4 а) показав, що магнетит складається з часток 20–25 нм, що мають сфероподібну форму. Це тоді, як для NiFe-LDH переважають пластинчасті утворення розміром від 50,0 до 120,0 нм (рис. 4 б). На мікрофотографіях нанокомпозиту Fe3O4@NiFe-LDH (рис. 4 в) чітко візуалізуються наночастинки Fe3O4 (20–80 нм), які пов’язані між собою фазою шаруватих подвійних гідроксидів, що сформована на їхній основі (50–110 нм). Таким чином, за даними просвічувальної електронної мікроскопії всі отримані матеріали є нанорозмірними, але мають значні відмінності у морфології. Для ідентифікації основних компонентів нанокомпозитів було використано ІЧ- спектроскопічні дослідження (рис. 5). На підставі детального аналізу ІЧ-спектрів зразків NiFe-LDH та Fe3O4@NiFe-LDH ідентифіковано характеристичні смуги поглинання шаруватих подвійних гідроксидів у складі нанокомпозиту та міжшарових аніонів [23]: широка смуга, розташована між 3750 і 2700 см-1, що відповідає валентним коливанням водневозв’язаних гідроксилів (Me-OHH2O) і міжшарової води. Її вміст залишається незмінним незалежно від складу нанокомпозитів; друга інтенсивна смуга поглинання, розташована при 1438 см-1, пов’язана з наявністю нітрат-аніонів у міжшаровому проміжку [24], в результаті утворення нанокомпозиту симетрія вказаного аніону поступово зменшується з D3hдо С2v при переході від двовалентного до тривалентного металу відповідно і спостерігається зміщення смуги поглинання в короткохвильову область (1370 см-1); набір смуг різної інтенсивності в інтервалі від 1000 до 400 см-1 віднесено до валентних коливань Ме-О, що підтверджує утворення бруситоподібних шарів у структурі магнітного нанокомпозиту. Наявність в ІЧ-спектрі інтенсивної смуги поглинання (Fe-O) при 570 см-1 підтверджує магнетитну складову [22] в нанокомпозиті. Аналіз даних електронної мікроскопії (рис. 4 а) показав, що магнетит складається з часток 20–25 нм, що мають сфероподібну форму. Це тоді, як для NiFe-LDH переважа ють пластинчасті утворення розміром від 50,0 до 120,0 нм (рис. 4 б). На мікрофото графіях нанокомпозиту Fe3O4@NiFe-LDH (рис. 4 в) чітко візуалізуються наночастин ки Fe3O4 (20–80 нм), які пов’язані між собою фазою шаруватих подвійних гідроксидів, що сформована на їхній основі (50–110 нм). Таким чином, за даними просвічувальної електронної мікроскопії всі отримані мате ріали є нанорозмірними, але мають значні відмінності у морфології. Для ідентифікації основних компонентів нанокомпозитів було використано ІЧ- спек троскопічні дослідження (рис. 5). На підставі детального аналізу ІЧ-спектрів зразків NiFe- LDH та Fe3O4@NiFe-LDH ідентифіковано ха рактеристичні смуги поглинання шаруватих подвійних гідроксидів у складі нанокомпо зиту та міжшарових аніонів [23]: широка смуга, розташована між 3750 і 2700 см-1, що відповідає валентним коливанням воднево зв’язаних гідроксилів (Me-OH⋅⋅⋅H2O) і між шарової води. Її вміст залишається незмін ним незалежно від складу нанокомпозитів; друга інтенсивна смуга поглинання, розта шована при 1438 см-1, пов’язана з наявністю нітрат-аніонів у міжшаровому проміжку [24], в результаті утворення нанокомпо зиту симетрія вказаного аніону поступово зменшується з D3h до С2v при переході від двовалентного до тривалентного металу відповідно і спостерігається зміщення сму ги поглинання в короткохвильову область (1370 см-1); набір смуг різної інтенсивності в інтервалі від 1000 до 400 см-1 віднесено до валентних коливань Ме-О, що підтверджує утворення бруситоподібних шарів у струк турі магнітного нанокомпозиту. Наявність в ІЧ-спектрі інтенсивної смуги поглинання (νFe-O) при 570 см-1 підтверджує магнетитну складову [22] в нанокомпозиті. Кількісний склад отриманих матеріа лів встановлювали на підставі результатів атомно-абсорбційного аналізу за мольним вмістом іонів Ni(II)та Fe(ІІ, III), а також співвідношенням компонентів у реакцій ній суміші під час їхнього синтезу, тобто формули матеріалів Ni3Fe(ОН)2]СO3·1,2Н2О та Fe3O4@([Ni3Fe(ОН)2]СO3·1,4Н2О)3, що до бре узгоджується з теоретичним вмістом відповідно до складу реакційної суміші під час їхнього синтезу. 110 ISSN 2708-129X. Укр. хім. журн., 2023 СОРБЕНТИ НА ОСНОВІ Ni, Fe-ШАРУВАТИХ ПОДВІЙНИХ ГІДРОКСИДІВ ТА ЇХНІХ МАГНІТНИХ НАНОКОМПОЗИТІВ ДЛЯ ДЕЗАКТИВАЦІЇ І КОНЦЕНТРУВАННЯ ІОНІВ Cs(І) та Sr(II) З ВОДНИХ РОЗЧИНІВФІЗИЧНА ХІМІЯ Рис. 5. ІЧ-спектри зразків NiFe-LDH та Fe3O4@NiFe-LDH Fig. 5. FTIR spectra of theNiFe-LDH та Fe3O4@NiFe-LDH samples. 9 Рис. 5. ІЧ-спектри зразків NiFe-LDH та Fe3O4@NiFe-LDH Fig. 5. FTIR spectra of theNiFe-LDH та Fe3O4@NiFe-LDH samples. Кількісний склад отриманих матеріалів встановлювали на підставі результатів атомно- абсорбційного аналізу за мольним вмістом іонів Ni(II)та Fe(ІІ, III), а також співвідношенням компонентів у реакційній суміші під час їхнього синтезу, тобто формули матеріалів Ni3Fe(ОН)2]СO3·1,2Н2О та Fe3O4@([Ni3Fe(ОН)2]СO3·1,4Н2О)3, що добре узгоджується з теоретичним вмістом відповідно до складу реакційної суміші під час їхнього синтезу. Аналіз залежності питомої намагніченості від напруженості магнітного поля для зразків вихідного магнетиту показав, що одержаний Fe3O4 є суперпарамагнетиком [25], який описують безгістерезисною кривою залежності питомої намагніченості від сили магнітного поля і, отже, нульовими значеннями коерцитивної сили (Hc) і залишкової намагніченості насичення (Mr). Показано, що магнетит характеризується значенням питомої намагніченості насичення (Мs) 57,2 Гс·см3/г. Магнітні властивості Fe3O4@NiFe-LDH характеризуються вузькими петлями гістерезису, типовими для нанокристалічних матеріалів [25]: значення Мs становить 28,9 Гс·см3/г, а коерцитивна сила – 3,9 кА/м. При цьому значення питомої намагніченості Fe3O4@NiFe-LDH є цілком достатнім для ефективної магнітної сепарації під дією постійного магніту. Тобто, вміст шаруватої фази на поверхні наночасток магнетиту в складі магнітних нанокомпозитів є суттєвим внеском у їхні магнітні властивості. Синтезовані поліфункціональні матеріали було протестовано для сорбційного вилучення радіонуклідів із водних розчинів. 3.2. Сорбційні властивості одержаних матеріалів щодо іонів Sr(II) та Cs(I) 3.2.1. Вплив рН середовища. Було вивчено сорбцію іонів Sr(II) на синтезованих матеріалах на основі карбонатних форм NiFe-LDH у статичних умовах, а також їхніх нанокомпозитів в інтервалі рН0 від 3 до 10. Отримані залежності ступеня вилучення іонів Sr(II) від рН0 та рНе наведено на рис. 6. 4000 3000 2000 1000 0 20 40 60 80 100 П ро пу ск ан ня (% ) Хвильове число (см-1) NiFeLDH Fe3O4@NiFeLDH 16 48 13 70 11 14 70 7 57 0 34 56 14 38 Аналіз залежності питомої намагнічено сті від напруженості магнітного поля для зразків вихідного магнетиту показав, що одержаний Fe3O4 є суперпарамагнетиком [25], який описують безгістерезисною кри вою залежності питомої намагніченості від сили магнітного поля і, отже, нульовими значеннями коерцитивної сили (Hc) і за лишкової намагніченості насичення (Mr). Показано, що магнетит характеризується значенням питомої намагніченості наси чення (Мs) 57,2 Гс·см3/г. Магнітні власти вості Fe3O4@NiFe-LDH характеризуються вузькими петлями гістерезису, типовими для нанокристалічних матеріалів [32]: зна чення Мs становить 28,9 Гс·см3/г, а коерци тивна сила – 3,9 кА/м. При цьому значення питомої намагніченості Fe3O4@NiFe-LDH є цілком достатнім для ефективної магніт ної сепарації під дією постійного магніту. Тобто, вміст шаруватої фази на поверхні наночасток магнетиту в складі магнітних нанокомпозитів є суттєвим внеском у їхні магнітні властивості. Синтезовані поліфункціональні матеріа ли було протестовано для сорбційного ви лучення радіонуклідів із водних розчинів. 3.2. Сорбційні властивості одержаних матеріалів щодо іонів Sr(II) та Cs(I) 3.2.1. Вплив рН середовища. Було ви вчено сорбцію іонів Sr(II) на синтезованих матеріалах на основі карбонатних форм NiFe-LDH у статичних умовах, а також їхніх нанокомпозитів в інтервалі рН0 від 3 до 10. Отримані залежності ступеня вилучення іонів Sr(II) від рН0 та рНе наведено на рис. 6. 111https://ucj.org.ua Т. С. Губецька, В. Я. Демченко, Н. Г. Кобилінська УХЖ № 10 / ТОМ 89 Рис. 6. Вплив рН на сорбцію іонів Sr(II) на зразках Fe3O4(а), NiFe-LDH (б) та Fe3O4@NiFe-LDH(в) (Умови: С0(Sr(II)) = 0,1 ммоль/л, m = 0,050 г, V = 25 мл, t = 12 год, за кімнатної температури (25°С)) Fig. 6. The effect of pH on the sorption of Sr(II) ions on Fe3O4 (a), NiFe-LDH (b) and Fe3O4@NiFe-LDH (c) samples (Conditions: С0(Sr(II)) 0,1 mmol/L, weight 0,050 g, V 25 mL, t = 12 h, at room temperature (25°C)). 10 Рис. 6. Вплив рН на сорбцію іонів Sr(II) на зразках Fe3O4(а), NiFe-LDH (б) та Fe3O4@NiFe-LDH(в) (Умови: С0(Sr(II)) = 0,1 ммоль/л, m = 0,050 г, V = 25 мл, t = 12 год, за кімнатної температури (25С)) Fig. 6. The effect of pH on the sorption of Sr(II) ions on Fe3O4 (a), NiFe-LDH (b) and Fe3O4@NiFe-LDH (c) samples (Conditions: С0(Sr(II)) 0,1 mmol/L, weight 0,050 g, V 25 mL, t = 12 h, at room temperature (25C)). Як видно з рис. 6, сорбційні матеріали, які містять NiFe-LDH, виявляють високу ефективність щодо вилучення іонів Sr(II) з розчинів у ширшому діапазоні рН0(3,5–9,0), ніж немодифікований магнетит. Ступені вилучення для іонів Sr(II) зростають зі збільшенням рН0 для усіх сорбентів та досягають максимальних значень при рН 5‒9 для NiFe-LDH (99,50 %), при рН 6‒8 для Fe3O4@NiFe-LDH ( 46,24 %) та при рН 4‒9 для Fe3O4 (24,3 %). Варто зазначити, що при рН0 7,5 спостерігається незначне збагачення водного розчину іонами Ni(II)) після контакту з одержаними матеріалами. При цьому значенні рН розчину аналіт знаходяться у вигляді двозарядного катіону в широкому концентраційному інтервалі (0,02–1,00 ммоль/л) (рис. 7). 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 10 20 30 R (% ) pH pH0 pHe (a) 3 4 5 6 7 8 9 10 30 40 50 60 70 R (% ) pH pH0 pHe (б) 3 4 5 6 7 8 9 10 20 30 40 50 R (% ) pH pH0 pHe (в) Як видно з рис. 6, сорбційні матеріали, які містять NiFe-LDH, виявляють високу ефективність щодо вилучення іонів Sr(II) з розчинів у ширшому діапазоні рН0(3,5– 9,0), ніж немодифікований магнетит. Сту пені вилучення для іонів Sr(II) зростають зі збільшенням рН0 для усіх сорбентів та до сягають максимальних значень при рН 5‒9 для NiFe-LDH (∼99,50 %), при рН 6‒8 для Fe3O4@NiFe-LDH (∼ 46,24 %) та при рН 4‒9 для Fe3O4 (∼24,3 %). Варто зазначити, що при рН0< 7,5 спосте рігається незначне збагачення водного роз чину іонами Ni(II)) після контакту з одержа ними матеріалами. При цьому значенні рН розчину аналіт знаходяться у вигляді двоза рядного катіону в широкому концентрацій ному інтервалі (0,02–1,00 ммоль/л) (рис. 7). 112 ISSN 2708-129X. Укр. хім. журн., 2023 СОРБЕНТИ НА ОСНОВІ Ni, Fe-ШАРУВАТИХ ПОДВІЙНИХ ГІДРОКСИДІВ ТА ЇХНІХ МАГНІТНИХ НАНОКОМПОЗИТІВ ДЛЯ ДЕЗАКТИВАЦІЇ І КОНЦЕНТРУВАННЯ ІОНІВ Cs(І) та Sr(II) З ВОДНИХ РОЗЧИНІВФІЗИЧНА ХІМІЯ Рис.7. Діаграми розподілу форм зна ходження іонів Sr(II) у водному розчині при С0(SrCl2) = 0,50 ммоль/л Fig. 7. Diagrams of the forms distribution of Sr(II) ions in an aqueous solution at С0(SrCl2) = 0.50 mmol/L. 11 Рис.7. Діаграми розподілу форм знаходження іонів Sr(II) у водному розчині при С0(SrCl2) = 0,50 ммоль/л Fig. 7. Diagrams of the forms distribution of Sr(II) ions in an aqueous solution at С0(SrCl2) = 0.50 mmol/L. Згідно результатів сорбційного вилучення Sr(ІІ) з водних розчинів на Fe3O4, було показано, що цей сорбент є зовсім неефективним для зазначеного аналіту у всьому діапазоні досліджених рН розчинів. 3.2.2. Ізотерми сорбції іонів Sr(ІІ) на одержаних сорбентах. Результати дослідження сорбційної здатності одержаних сорбційних матеріалів відносно іонів Sr(ІІ) та Cs(I) наведено на рис. 8 при рН0 = 6,5. Рис. 8. Ізотерми сорбції іонів Sr(ІІ)(а) та Cs(I)(б) із водних розчинів на магнітних сорбентах та шаруватих подвійних гідроксидах (Умови: С0 = 0,05–1,00 ммоль/л, час 12 год, m = 0,0100 г, V = 30 мл, t = 25 C) Fig. 8. Sorption isotherms of Sr(II) (a) and Cs(I) (b) ions from aqueous solutions on magnetic sorbents and layered double hydroxides (Conditions: C0 = 0,05–1.00 mmol/L, time 12 h, weight = 0,0100 g, V = 30 mL, t = 25C). Як видно з рис. 8, ізотерми сорбції іонів Sr(ІІ) та Cs(I) на NiFe-LDH та його нанокомпозитах можна віднести до L-типу [26], що свідчить про високу спорідненість сорбенту і адсорбату та відповідає хемосорбційному механізму взаємодії. Величини сорбції одержаних сорбентів відносно іонів Sr(ІІ) встановлено з горизонтальної ділянки ізотерми адсорбції (рис. 8) і становлять 0,19 ммоль/г або 21,6 мг/г для Fe3O4, 0,37 ммоль/г або 32,41 мг/г для Fe3O4@NiFe-LDH, 0,38 ммоль/г або 33,29 мг/г для NiFe-LDH. 0 20 40 60 80 100 2 4 6 8 10 12  (% ) pH Sr2+ Sr(OH)+ 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 q e (м м ол ь/ г) Ce (ммоль/л) NiFe-LDH Fe3O4 Fe3O4@NiFe-LDH (a) 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 q e (м м ол ь/ г) Ce (ммоль/л) Fe3O4@NiFe-LDH NiFe-LDH Fe3O4 (б) 11 Рис.7. Діаграми розподілу форм знаходження іонів Sr(II) у водному розчині при С0(SrCl2) = 0,50 ммоль/л Fig. 7. Diagrams of the forms distribution of Sr(II) ions in an aqueous solution at С0(SrCl2) = 0.50 mmol/L. Згідно результатів сорбційного вилучення Sr(ІІ) з водних розчинів на Fe3O4, було показано, що цей сорбент є зовсім неефективним для зазначеного аналіту у всьому діапазоні досліджених рН розчинів. 3.2.2. Ізотерми сорбції іонів Sr(ІІ) на одержаних сорбентах. Результати дослідження сорбційної здатності одержаних сорбційних матеріалів відносно іонів Sr(ІІ) та Cs(I) наведено на рис. 8 при рН0 = 6,5. Рис. 8. Ізотерми сорбції іонів Sr(ІІ)(а) та Cs(I)(б) із водних розчинів на магнітних сорбентах та шаруватих подвійних гідроксидах (Умови: С0 = 0,05–1,00 ммоль/л, час 12 год, m = 0,0100 г, V = 30 мл, t = 25 C) Fig. 8. Sorption isotherms of Sr(II) (a) and Cs(I) (b) ions from aqueous solutions on magnetic sorbents and layered double hydroxides (Conditions: C0 = 0,05–1.00 mmol/L, time 12 h, weight = 0,0100 g, V = 30 mL, t = 25C). Як видно з рис. 8, ізотерми сорбції іонів Sr(ІІ) та Cs(I) на NiFe-LDH та його нанокомпозитах можна віднести до L-типу [26], що свідчить про високу спорідненість сорбенту і адсорбату та відповідає хемосорбційному механізму взаємодії. Величини сорбції одержаних сорбентів відносно іонів Sr(ІІ) встановлено з горизонтальної ділянки ізотерми адсорбції (рис. 8) і становлять 0,19 ммоль/г або 21,6 мг/г для Fe3O4, 0,37 ммоль/г або 32,41 мг/г для Fe3O4@NiFe-LDH, 0,38 ммоль/г або 33,29 мг/г для NiFe-LDH. 0 20 40 60 80 100 2 4 6 8 10 12  (% ) pH Sr2+ Sr(OH)+ 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 q e (м м ол ь/ г) Ce (ммоль/л) NiFe-LDH Fe3O4 Fe3O4@NiFe-LDH (a) 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 q e (м м ол ь/ г) Ce (ммоль/л) Fe3O4@NiFe-LDH NiFe-LDH Fe3O4 (б) Згідно результатів сорбційного вилучен ня Sr(ІІ) з водних розчинів на Fe3O4, було показано, що цей сорбент є зовсім неефек тивним для зазначеного аналіту у всьому діапазоні досліджених рН розчинів. 3.2.2. Ізотерми сорбції іонів Sr(ІІ) на одержаних сорбентах. Результати дослі дження сорбційної здатності одержаних сорбційних матеріалів відносно іонів Sr(ІІ) та Cs(I) наведено на рис. 8 при рН0 = 6,5. Рис. 8. Ізотерми сорбції іонів Sr(ІІ)(а) та Cs(I)(б) із водних розчинів на магнітних сорбентах та шаруватих подвійних гідроксидах (Умови: С0 = 0,05–1,00 ммоль/л, час 12 год, m = 0,0100 г, V = 30 мл, t = 25 °C) Fig. 8. Sorption isotherms of Sr(II) (a) and Cs(I) (b) ions from aqueous solutions on magnetic sorbents and layered double hydroxides (Conditions: C0 = 0,05–1.00 mmol/L, time 12 h, weight = 0,0100 g, V = 30 mL, t = 25°C). 113https://ucj.org.ua Т. С. Губецька, В. Я. Демченко, Н. Г. Кобилінська УХЖ № 10 / ТОМ 89 Як видно з рис. 8, ізотерми сорбції іонів Sr(ІІ) та Cs(I) на NiFe-LDH та його нанокомпозитах можна віднести до L-ти пу [26], що свідчить про високу спорідне ність сорбенту і адсорбату та відповідає хемосорбційному механізму взаємодії. Ве личини сорбції одержаних сорбентів від носно іонів Sr(ІІ) встановлено з горизон тальної ділянки ізотерми адсорбції (рис. 8) і становлять 0,19 ммоль/г або 21,6 мг/г для Fe3O4, 0,37 ммоль/г або 32,41 мг/г для Fe3O4@ NiFe-LDH, 0,38 ммоль/г або 33,29 мг/г для NiFe-LDH. Проведено математичне моделювання експериментально одержаних ізотерм сорб ції за рівняннями Ленґмюра і Фрейндліха. Розраховані параметри ізотерм сорбції іо нів Sr(ІІ) на одержаних адсорбентах у ме жах моделей Фрейндліха та Ленґмюра уза гальнено у табл. 2. Таблиця 2 Параметри лінеаризованих форм ізотерм сорбції іонів Sr(ІІ) на одержаних адсор- бентах та їхніх нанокомпозитах у рамках моделей Фрейндліха та Ленґмюра Table2. Fitting of the Langmuir and Freundlich models to adsorption isotherms of obtained samples. Сорбент pH0 Рівняння Фрейндліха Рівняння Ленґмюра КF, ммоль1-1/n л1/n/г 1/n R2 KL, л/ммоль q∞, ммоль/г R2 Fe3O4 7,0 0,32 0,35 0,9246 45,61 0,19 0,9995 NiFe-LDH 7,0 0,87 0,49 0,9069 36,49 0,41 0,9979 Fe3O4@NiFe-LDH 7,0 0,99 0,51 0,8674 38,71 0,41 0,9965 Примітка: КFта KL – константи Фрейндліха та Ленґмюра, відповідно: q∞ – ємність моношару; R – коефі цієнт кореляції. Як видно з табл. 2, використання моделі Ленґмюра краще описує експериментальні дані у всій області досліджуваних концен трацій досліджуваного аналіту, а великі ко ефіцієнти кореляції вказують на прийнятну математичну відповідність (R2>0,9965), що свідчать про участь у поглинанні іонів Sr(ІІ) рівноцінних сорбційних центрів (енерге тично еквівалентних і незалежних), тобто поверхня сорбентів є близькою до гомоген ної, яка призводить до мономолекулярної сорбції. Однак реальна поверхня сорбенту як твердої фази скоріше неоднорідна, і за лежність енергії взаємодії від ступеня запо внення поверхні аналітом і зазвичай являє собою незначно, але спадаючу функцію. Взаємодія ж адсорбованих іонів радіонуклі ду між собою існує на будь-якій поверхні і стає більш помітною зі збільшенням сту пеня заповнення. Внесок цієї взаємодії в адсорбцію повинен збільшуватися зі збіль шенням ступеня заповнення. Ці протилеж ні ефекти в багатьох випадках компенсу ють один одного, так що спостережувані 114 ISSN 2708-129X. Укр. хім. журн., 2023 СОРБЕНТИ НА ОСНОВІ Ni, Fe-ШАРУВАТИХ ПОДВІЙНИХ ГІДРОКСИДІВ ТА ЇХНІХ МАГНІТНИХ НАНОКОМПОЗИТІВ ДЛЯ ДЕЗАКТИВАЦІЇ І КОНЦЕНТРУВАННЯ ІОНІВ Cs(І) та Sr(II) З ВОДНИХ РОЗЧИНІВФІЗИЧНА ХІМІЯ значення величин сорбції в широкому ін тервалі ступенів заповнення поверхні ша руватих подвійних гідроксидів можуть залишатися практично постійними, що відображено в значеннях параметрів одер жаних за моделлю Ленґмюра. Крім того, ре альна зміна величин сорбції може компен суватися зміною ентропії в системі. Аналіз значень ємностей моношару досліджених сорбентів, розрахованих за допомогою мо делі Ленґмюра показав, що їхня сорбційна здатність щодо іонів Sr(ІІ) зростає в ряду Fe3O4<Fe3O4@NiFe-LDH≈NiFe-LDH, що уз годжується з експериментальними даними. Аналіз значень параметрів емпірично го рівняння Фрейндліха показав (табл. 2), що для більшості з одержаних сорбентів ця модель задовільно описує сорбцію ра діонукліду лише в області середніх кон центрацій, а найбільш високі значення KF отримані для сорбції іонів Sr(ІІ) на поверх ні Fe3O4@NiFe-LDH, оскільки модель адсор бції Фрейндліха значною мірою враховує неоднорідність поверхні сорбенту, тобто одержані дані розрахунків можуть свідчи ти про наявність кількох типів енергетично нерівноцінних активних центрів у складі магнітного нанокомпозиту. 3.2.3. Кінетика сорбції іонів Sr(ІІ) на одержаних сорбентах. Дослідження кіне тики сорбції іонів Sr(ІІ) показали, що рів новага в системі досягається за 20 хвилин (рис. 9). При цьому максимальна величина сорбції корелює з результатами, одержа ними з експериментальних ізотерм сорбції (рис. 8). Початкова стадія характеризується високою швидкістю вилучення з подаль шим зниженням по мірі зменшення кілько сті вільних центрів адсорбції та досягнен ням насичення. Рис. 9. Кінетичні криві сорбції іонів Sr(ІІ) з водних розчинів на одержаних сорбентах на основі шаруватих подвійних гідроксидів (Умови: m = 0,01 г, C0 = 1,0 ммоль/л, T = 25 °C) Fig. 9. Kinetic plots for Sr(II) ions on obtained sorbents from aqueous solution (Conditions: weight = 0,0100g, C0 = 1,0 mmol/L, T = 25 °C). Для повного опису кінетики процесу сорбції іонів Sr(II) на одержаних сорбен тах, який базується на визначенні основ ного механізму вилучення аналіту, і доз воляє визначити лімітуючу стадію. Для моделювання цього процесу використову вали дифузійні моделі внутрішньопористої дифузії (моделі Морріса – Вебера [27]) та зовнішньопористої дифузії (модель Бой да [28]), моделі псевдопершого порядку Лагергрена [29] та псевдодругого порядку Хо та Маккея [30]. Віднесення кінетичних кривих до одного з типів кінетики дозво ляє розраховувати за експериментальними кривими ефективні коефіцієнти дифузії, що являють собою кінетичні коефіцієнти, які враховують як дифузійні особливості транспорту молекул у сорбційній системі, так і процеси, що протікають паралельно у 13 Рис. 9. Кінетичні криві сорбції іонів Sr(ІІ) з водних розчинів на одержаних сорбентах на основі шаруватих подвійних гідроксидів (Умови: m = 0,01 г, C0 = 1,0 ммоль/л, T = 25C) Fig. 9. Kinetic plots for Sr(II) ions on obtained sorbents from aqueous solution (Conditions: weight = 0,0100g, C0 = 1,0 mmol/L, T = 25C). Для повного опису кінетики процесу сорбції іонів Sr(II) на одержаних сорбентах, який базується на визначенні основного механізму вилучення аналіту, і дозволяє визначити лімітуючу стадію. Для моделювання цього процесу використовували дифузійні моделі внутрішньопористої дифузії (моделі Морріса – Вебера [27]) та зовнішньопористої дифузії (модель Бойда [28]), моделі псевдопершого порядку Лагергрена [29] та псевдодругого порядку Хо та Маккея [30]. Віднесення кінетичних кривих до одного з типів кінетики дозволяє розраховувати за експериментальними кривими ефективні коефіцієнти дифузії, що являють собою кінетичні коефіцієнти, які враховують як дифузійні особливості транспорту молекул у сорбційній системі, так і процеси, що протікають паралельно у фазі сорбенту, наприклад, протолізу, сольватації тощо. Дифузійну модель Бойда доцільно використовувати для опису випадків внутрішньодифузійного лімітування кінетики сорбції та розрахунку ефективних коефіцієнтів дифузії [28]. Таким чином, коефіцієнти дифузії можна розрахувати за такою формулою: , де F – ступінь наближення величини сорбції до рівноваги, 𝐹𝐹 = 𝑞𝑞𝑒𝑒/q; qe – величина сорбції на момент часу t, ммоль/г; q – величина адсорбції при досягненні сорбційної рівноваги, ммоль/г; B – кінетичний коефіцієнт, 𝐵𝐵 = 𝐷𝐷 ∙ 𝜋𝜋2 𝑟𝑟0 2⁄ , с-1; D – ефективний коефіцієнт дифузії, м2/c; r0 – cередній радіус зерна сорбенту, см; t – час контакту сорбенту з розчином адсорбату, хв; n – цілі числа 1, 2, 3… Розрахунок ефективних коефіцієнтів дифузії проводили з використанням залежності F від t1/2 [31] за формулою: 𝐷𝐷 = 𝜋𝜋∙𝑟𝑟2 36 𝑡𝑡𝑡𝑡𝛼𝛼2. Рівняння моделі Морріса – Вебера [27], що описує внутрішньопористу дифузію, має такий вигляд: 𝑞𝑞𝑒𝑒 = 𝑘𝑘𝑖𝑖𝑖𝑖 ∙ √𝑡𝑡 + 𝐶𝐶, де Kid – константа швидкості дифузії, ммольг-1 хв-1/2; С – параметр, пов'язаний з товщиною приграничного шару, ммоль/г. Рівняння псевдопершого порядку Лаґерґрена широко використовують для опису швидкості адсорбції забруднювачів із водних розчинів [29]. У лінійній формі це рівняння виглядає так: ln(𝑞𝑞∞ − 𝑞𝑞𝑒𝑒) = 𝑙𝑙𝑙𝑙𝑞𝑞𝑒𝑒 − 𝑘𝑘1 ∙ 𝑡𝑡, 0 30 60 90 120 150 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 q e (м м ол ь/ г) t (хв) Fe3O4 Fe3O4@NiFeLDH NiFe-LDH 115https://ucj.org.ua Т. С. Губецька, В. Я. Демченко, Н. Г. Кобилінська УХЖ № 10 / ТОМ 89 фазі сорбенту, наприклад, протолізу, соль ватації тощо. Дифузійну модель Бойда доцільно ви користовувати для опису випадків вну трішньодифузійного лімітування кінетики сорбції та розрахунку ефективних коефі цієнтів дифузії [35]. Таким чином, коефіці єнти дифузії можна розрахувати за такою формулою: 13 Рис. 9. Кінетичні криві сорбції іонів Sr(ІІ) з водних розчинів на одержаних сорбентах на основі шаруватих подвійних гідроксидів (Умови: m = 0,01 г, C0 = 1,0 ммоль/л, T = 25C) Fig. 9. Kinetic plots for Sr(II) ions on obtained sorbents from aqueous solution (Conditions: weight = 0,0100g, C0 = 1,0 mmol/L, T = 25C). Для повного опису кінетики процесу сорбції іонів Sr(II) на одержаних сорбентах, який базується на визначенні основного механізму вилучення аналіту, і дозволяє визначити лімітуючу стадію. Для моделювання цього процесу використовували дифузійні моделі внутрішньопористої дифузії (моделі Морріса – Вебера [27]) та зовнішньопористої дифузії (модель Бойда [28]), моделі псевдопершого порядку Лагергрена [29] та псевдодругого порядку Хо та Маккея [30]. Віднесення кінетичних кривих до одного з типів кінетики дозволяє розраховувати за експериментальними кривими ефективні коефіцієнти дифузії, що являють собою кінетичні коефіцієнти, які враховують як дифузійні особливості транспорту молекул у сорбційній системі, так і процеси, що протікають паралельно у фазі сорбенту, наприклад, протолізу, сольватації тощо. Дифузійну модель Бойда доцільно використовувати для опису випадків внутрішньодифузійного лімітування кінетики сорбції та розрахунку ефективних коефіцієнтів дифузії [28]. Таким чином, коефіцієнти дифузії можна розрахувати за такою формулою: , де F – ступінь наближення величини сорбції до рівноваги, 𝐹𝐹 = 𝑞𝑞𝑒𝑒/q; qe – величина сорбції на момент часу t, ммоль/г; q – величина адсорбції при досягненні сорбційної рівноваги, ммоль/г; B – кінетичний коефіцієнт, 𝐵𝐵 = 𝐷𝐷 ∙ 𝜋𝜋2 𝑟𝑟0 2⁄ , с-1; D – ефективний коефіцієнт дифузії, м2/c; r0 – cередній радіус зерна сорбенту, см; t – час контакту сорбенту з розчином адсорбату, хв; n – цілі числа 1, 2, 3… Розрахунок ефективних коефіцієнтів дифузії проводили з використанням залежності F від t1/2 [31] за формулою: 𝐷𝐷 = 𝜋𝜋∙𝑟𝑟2 36 𝑡𝑡𝑡𝑡𝛼𝛼2. Рівняння моделі Морріса – Вебера [27], що описує внутрішньопористу дифузію, має такий вигляд: 𝑞𝑞𝑒𝑒 = 𝑘𝑘𝑖𝑖𝑖𝑖 ∙ √𝑡𝑡 + 𝐶𝐶, де Kid – константа швидкості дифузії, ммольг-1 хв-1/2; С – параметр, пов'язаний з товщиною приграничного шару, ммоль/г. Рівняння псевдопершого порядку Лаґерґрена широко використовують для опису швидкості адсорбції забруднювачів із водних розчинів [29]. У лінійній формі це рівняння виглядає так: ln(𝑞𝑞∞ − 𝑞𝑞𝑒𝑒) = 𝑙𝑙𝑙𝑙𝑞𝑞𝑒𝑒 − 𝑘𝑘1 ∙ 𝑡𝑡, 0 30 60 90 120 150 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 q e (м м ол ь/ г) t (хв) Fe3O4 Fe3O4@NiFeLDH NiFe-LDH де F – ступінь наближення величини сор бції до рівноваги, 𝐹 = qe /q∞; qe – величина сорбції на момент часу t, ммоль/г; q∞ – вели чина адсорбції при досягненні сорбційної рівноваги, ммоль/г; B – кінетичний коефі цієнт, 13 Рис. 9. Кінетичні криві сорбції іонів Sr(ІІ) з водних розчинів на одержаних сорбентах на основі шаруватих подвійних гідроксидів (Умови: m = 0,01 г, C0 = 1,0 ммоль/л, T = 25C) Fig. 9. Kinetic plots for Sr(II) ions on obtained sorbents from aqueous solution (Conditions: weight = 0,0100g, C0 = 1,0 mmol/L, T = 25C). Для повного опису кінетики процесу сорбції іонів Sr(II) на одержаних сорбентах, який базується на визначенні основного механізму вилучення аналіту, і дозволяє визначити лімітуючу стадію. Для моделювання цього процесу використовували дифузійні моделі внутрішньопористої дифузії (моделі Морріса – Вебера [27]) та зовнішньопористої дифузії (модель Бойда [28]), моделі псевдопершого порядку Лагергрена [29] та псевдодругого порядку Хо та Маккея [30]. Віднесення кінетичних кривих до одного з типів кінетики дозволяє розраховувати за експериментальними кривими ефективні коефіцієнти дифузії, що являють собою кінетичні коефіцієнти, які враховують як дифузійні особливості транспорту молекул у сорбційній системі, так і процеси, що протікають паралельно у фазі сорбенту, наприклад, протолізу, сольватації тощо. Дифузійну модель Бойда доцільно використовувати для опису випадків внутрішньодифузійного лімітування кінетики сорбції та розрахунку ефективних коефіцієнтів дифузії [28]. Таким чином, коефіцієнти дифузії можна розрахувати за такою формулою: , де F – ступінь наближення величини сорбції до рівноваги, 𝐹𝐹 = 𝑞𝑞𝑒𝑒/q; qe – величина сорбції на момент часу t, ммоль/г; q – величина адсорбції при досягненні сорбційної рівноваги, ммоль/г; B – кінетичний коефіцієнт, 𝐵𝐵 = 𝐷𝐷 ∙ 𝜋𝜋2 𝑟𝑟0 2⁄ , с-1; D – ефективний коефіцієнт дифузії, м2/c; r0 – cередній радіус зерна сорбенту, см; t – час контакту сорбенту з розчином адсорбату, хв; n – цілі числа 1, 2, 3… Розрахунок ефективних коефіцієнтів дифузії проводили з використанням залежності F від t1/2 [31] за формулою: 𝐷𝐷 = 𝜋𝜋∙𝑟𝑟2 36 𝑡𝑡𝑡𝑡𝛼𝛼2. Рівняння моделі Морріса – Вебера [27], що описує внутрішньопористу дифузію, має такий вигляд: 𝑞𝑞𝑒𝑒 = 𝑘𝑘𝑖𝑖𝑖𝑖 ∙ √𝑡𝑡 + 𝐶𝐶, де Kid – константа швидкості дифузії, ммольг-1 хв-1/2; С – параметр, пов'язаний з товщиною приграничного шару, ммоль/г. Рівняння псевдопершого порядку Лаґерґрена широко використовують для опису швидкості адсорбції забруднювачів із водних розчинів [29]. У лінійній формі це рівняння виглядає так: ln(𝑞𝑞∞ − 𝑞𝑞𝑒𝑒) = 𝑙𝑙𝑙𝑙𝑞𝑞𝑒𝑒 − 𝑘𝑘1 ∙ 𝑡𝑡, 0 30 60 90 120 150 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 q e (м м ол ь/ г) t (хв) Fe3O4 Fe3O4@NiFeLDH NiFe-LDH , с-1; D – ефективний коефіцієнт дифузії, м2/c; r0 – cередній радіус зерна сорбенту, см; t – час контакту сорбен ту з розчином адсорбату, хв; n – цілі числа 1, 2, 3… Розрахунок ефективних коефіцієнтів дифузії проводили з використанням залеж ності F від t1/2 [31] за формулою: 13 Рис. 9. Кінетичні криві сорбції іонів Sr(ІІ) з водних розчинів на одержаних сорбентах на основі шаруватих подвійних гідроксидів (Умови: m = 0,01 г, C0 = 1,0 ммоль/л, T = 25C) Fig. 9. Kinetic plots for Sr(II) ions on obtained sorbents from aqueous solution (Conditions: weight = 0,0100g, C0 = 1,0 mmol/L, T = 25C). Для повного опису кінетики процесу сорбції іонів Sr(II) на одержаних сорбентах, який базується на визначенні основного механізму вилучення аналіту, і дозволяє визначити лімітуючу стадію. Для моделювання цього процесу використовували дифузійні моделі внутрішньопористої дифузії (моделі Морріса – Вебера [27]) та зовнішньопористої дифузії (модель Бойда [28]), моделі псевдопершого порядку Лагергрена [29] та псевдодругого порядку Хо та Маккея [30]. Віднесення кінетичних кривих до одного з типів кінетики дозволяє розраховувати за експериментальними кривими ефективні коефіцієнти дифузії, що являють собою кінетичні коефіцієнти, які враховують як дифузійні особливості транспорту молекул у сорбційній системі, так і процеси, що протікають паралельно у фазі сорбенту, наприклад, протолізу, сольватації тощо. Дифузійну модель Бойда доцільно використовувати для опису випадків внутрішньодифузійного лімітування кінетики сорбції та розрахунку ефективних коефіцієнтів дифузії [28]. Таким чином, коефіцієнти дифузії можна розрахувати за такою формулою: , де F – ступінь наближення величини сорбції до рівноваги, 𝐹𝐹 = 𝑞𝑞𝑒𝑒/q; qe – величина сорбції на момент часу t, ммоль/г; q – величина адсорбції при досягненні сорбційної рівноваги, ммоль/г; B – кінетичний коефіцієнт, 𝐵𝐵 = 𝐷𝐷 ∙ 𝜋𝜋2 𝑟𝑟0 2⁄ , с-1; D – ефективний коефіцієнт дифузії, м2/c; r0 – cередній радіус зерна сорбенту, см; t – час контакту сорбенту з розчином адсорбату, хв; n – цілі числа 1, 2, 3… Розрахунок ефективних коефіцієнтів дифузії проводили з використанням залежності F від t1/2 [31] за формулою: 𝐷𝐷 = 𝜋𝜋∙𝑟𝑟2 36 𝑡𝑡𝑡𝑡𝛼𝛼2. Рівняння моделі Морріса – Вебера [27], що описує внутрішньопористу дифузію, має такий вигляд: 𝑞𝑞𝑒𝑒 = 𝑘𝑘𝑖𝑖𝑖𝑖 ∙ √𝑡𝑡 + 𝐶𝐶, де Kid – константа швидкості дифузії, ммольг-1 хв-1/2; С – параметр, пов'язаний з товщиною приграничного шару, ммоль/г. Рівняння псевдопершого порядку Лаґерґрена широко використовують для опису швидкості адсорбції забруднювачів із водних розчинів [29]. У лінійній формі це рівняння виглядає так: ln(𝑞𝑞∞ − 𝑞𝑞𝑒𝑒) = 𝑙𝑙𝑙𝑙𝑞𝑞𝑒𝑒 − 𝑘𝑘1 ∙ 𝑡𝑡, 0 30 60 90 120 150 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 q e (м м ол ь/ г) t (хв) Fe3O4 Fe3O4@NiFeLDH NiFe-LDH Рівняння моделі Морріса – Вебера [34], що описує внутрішньопористу дифузію, має такий вигляд: 13 Рис. 9. Кінетичні криві сорбції іонів Sr(ІІ) з водних розчинів на одержаних сорбентах на основі шаруватих подвійних гідроксидів (Умови: m = 0,01 г, C0 = 1,0 ммоль/л, T = 25C) Fig. 9. Kinetic plots for Sr(II) ions on obtained sorbents from aqueous solution (Conditions: weight = 0,0100g, C0 = 1,0 mmol/L, T = 25C). Для повного опису кінетики процесу сорбції іонів Sr(II) на одержаних сорбентах, який базується на визначенні основного механізму вилучення аналіту, і дозволяє визначити лімітуючу стадію. Для моделювання цього процесу використовували дифузійні моделі внутрішньопористої дифузії (моделі Морріса – Вебера [27]) та зовнішньопористої дифузії (модель Бойда [28]), моделі псевдопершого порядку Лагергрена [29] та псевдодругого порядку Хо та Маккея [30]. Віднесення кінетичних кривих до одного з типів кінетики дозволяє розраховувати за експериментальними кривими ефективні коефіцієнти дифузії, що являють собою кінетичні коефіцієнти, які враховують як дифузійні особливості транспорту молекул у сорбційній системі, так і процеси, що протікають паралельно у фазі сорбенту, наприклад, протолізу, сольватації тощо. Дифузійну модель Бойда доцільно використовувати для опису випадків внутрішньодифузійного лімітування кінетики сорбції та розрахунку ефективних коефіцієнтів дифузії [28]. Таким чином, коефіцієнти дифузії можна розрахувати за такою формулою: , де F – ступінь наближення величини сорбції до рівноваги, 𝐹𝐹 = 𝑞𝑞𝑒𝑒/q; qe – величина сорбції на момент часу t, ммоль/г; q – величина адсорбції при досягненні сорбційної рівноваги, ммоль/г; B – кінетичний коефіцієнт, 𝐵𝐵 = 𝐷𝐷 ∙ 𝜋𝜋2 𝑟𝑟0 2⁄ , с-1; D – ефективний коефіцієнт дифузії, м2/c; r0 – cередній радіус зерна сорбенту, см; t – час контакту сорбенту з розчином адсорбату, хв; n – цілі числа 1, 2, 3… Розрахунок ефективних коефіцієнтів дифузії проводили з використанням залежності F від t1/2 [31] за формулою: 𝐷𝐷 = 𝜋𝜋∙𝑟𝑟2 36 𝑡𝑡𝑡𝑡𝛼𝛼2. Рівняння моделі Морріса – Вебера [27], що описує внутрішньопористу дифузію, має такий вигляд: 𝑞𝑞𝑒𝑒 = 𝑘𝑘𝑖𝑖𝑖𝑖 ∙ √𝑡𝑡 + 𝐶𝐶, де Kid – константа швидкості дифузії, ммольг-1 хв-1/2; С – параметр, пов'язаний з товщиною приграничного шару, ммоль/г. Рівняння псевдопершого порядку Лаґерґрена широко використовують для опису швидкості адсорбції забруднювачів із водних розчинів [29]. У лінійній формі це рівняння виглядає так: ln(𝑞𝑞∞ − 𝑞𝑞𝑒𝑒) = 𝑙𝑙𝑙𝑙𝑞𝑞𝑒𝑒 − 𝑘𝑘1 ∙ 𝑡𝑡, 0 30 60 90 120 150 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 q e (м м ол ь/ г) t (хв) Fe3O4 Fe3O4@NiFeLDH NiFe-LDH де Kid – константа швидкості дифузії, ммоль⋅г-1 хв-1/2; С – параметр, пов'язаний з товщиною приграничного шару, ммоль/г. Рівняння псевдопершого порядку Лаґер ґрена широко використовують для опису швидкості адсорбції забруднювачів із вод них розчинів [36]. У лінійній формі це рів няння виглядає так: 13 Рис. 9. Кінетичні криві сорбції іонів Sr(ІІ) з водних розчинів на одержаних сорбентах на основі шаруватих подвійних гідроксидів (Умови: m = 0,01 г, C0 = 1,0 ммоль/л, T = 25C) Fig. 9. Kinetic plots for Sr(II) ions on obtained sorbents from aqueous solution (Conditions: weight = 0,0100g, C0 = 1,0 mmol/L, T = 25C). Для повного опису кінетики процесу сорбції іонів Sr(II) на одержаних сорбентах, який базується на визначенні основного механізму вилучення аналіту, і дозволяє визначити лімітуючу стадію. Для моделювання цього процесу використовували дифузійні моделі внутрішньопористої дифузії (моделі Морріса – Вебера [27]) та зовнішньопористої дифузії (модель Бойда [28]), моделі псевдопершого порядку Лагергрена [29] та псевдодругого порядку Хо та Маккея [30]. Віднесення кінетичних кривих до одного з типів кінетики дозволяє розраховувати за експериментальними кривими ефективні коефіцієнти дифузії, що являють собою кінетичні коефіцієнти, які враховують як дифузійні особливості транспорту молекул у сорбційній системі, так і процеси, що протікають паралельно у фазі сорбенту, наприклад, протолізу, сольватації тощо. Дифузійну модель Бойда доцільно використовувати для опису випадків внутрішньодифузійного лімітування кінетики сорбції та розрахунку ефективних коефіцієнтів дифузії [28]. Таким чином, коефіцієнти дифузії можна розрахувати за такою формулою: , де F – ступінь наближення величини сорбції до рівноваги, 𝐹𝐹 = 𝑞𝑞𝑒𝑒/q; qe – величина сорбції на момент часу t, ммоль/г; q – величина адсорбції при досягненні сорбційної рівноваги, ммоль/г; B – кінетичний коефіцієнт, 𝐵𝐵 = 𝐷𝐷 ∙ 𝜋𝜋2 𝑟𝑟0 2⁄ , с-1; D – ефективний коефіцієнт дифузії, м2/c; r0 – cередній радіус зерна сорбенту, см; t – час контакту сорбенту з розчином адсорбату, хв; n – цілі числа 1, 2, 3… Розрахунок ефективних коефіцієнтів дифузії проводили з використанням залежності F від t1/2 [31] за формулою: 𝐷𝐷 = 𝜋𝜋∙𝑟𝑟2 36 𝑡𝑡𝑡𝑡𝛼𝛼2. Рівняння моделі Морріса – Вебера [27], що описує внутрішньопористу дифузію, має такий вигляд: 𝑞𝑞𝑒𝑒 = 𝑘𝑘𝑖𝑖𝑖𝑖 ∙ √𝑡𝑡 + 𝐶𝐶, де Kid – константа швидкості дифузії, ммольг-1 хв-1/2; С – параметр, пов'язаний з товщиною приграничного шару, ммоль/г. Рівняння псевдопершого порядку Лаґерґрена широко використовують для опису швидкості адсорбції забруднювачів із водних розчинів [29]. У лінійній формі це рівняння виглядає так: ln(𝑞𝑞∞ − 𝑞𝑞𝑒𝑒) = 𝑙𝑙𝑙𝑙𝑞𝑞𝑒𝑒 − 𝑘𝑘1 ∙ 𝑡𝑡, 0 30 60 90 120 150 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 q e (м м ол ь/ г) t (хв) Fe3O4 Fe3O4@NiFeLDH NiFe-LDH де k1 – константа швидкості псевдопершого порядку, хв-1. Це рівняння описує випадки плівкової дифузії, яка контролює швидкість адсорб ції протягом кількох перших хвилин в екс периментах із перемішуванням. Рівняння псевдодругого порядку Хо та Маккея [37] широко використовують для опису кінетичних закономірностей адсор бції. В лінеаризованій формі це рівняння можна зобразити наступним чином: 14 де k1 – константа швидкості псевдопершого порядку, хв-1. Це рівняння описує випадки плівкової дифузії, яка контролює швидкість адсорбції протягом кількох перших хвилин в експериментах із перемішуванням. Рівняння псевдодругого порядку Хо та Маккея [30] широко використовують для опису кінетичних закономірностей адсорбції. В лінеаризованій формі це рівняння можна зобразити наступним чином: 𝑡𝑡 𝑞𝑞𝑒𝑒 = 1 𝑘𝑘2∙𝑞𝑞𝑒𝑒2 + 𝑡𝑡 𝑞𝑞𝑒𝑒 , де k2 – константа швидкості сорбції псевдодругого порядку, гммоль-1 хв-1/2. Придатність використання кінетичних моделей визначали методом лінеаризації даних у координатах їхніх інтегральних рівнянь та статистичного аналізу з визначенням коефіцієнтів кореляції (R2). У рамках дифузійних моделей Морріса – Вебера та Бойда використовують кількісний підхід для первинного розмежування зовнішньо- та внутрішньодифузійного лімітування адсорбції, що передбачає аналіз кінетичних даних у координатах F = f(t½) та –ln(1–F) = f(t) відповідно. Лінеаризація даних у координатах –ln(1–F)від tз R2> 0,9 (рис. 10 a) може вказувати на зовнішньодифузійний механізм адсорбції. Для всіх досліджуваних речовин на початковій ділянці кривої спостерігається нелінійна залежність зміни адсорбції від часу, що свідчить про вплив плівкової дифузії на процес сорбції. Рис.10. Кінетичні залежності сорбції сорбентами іонів Sr(II) з водних розчинів з рН06,5 у координатах рівняння Бойда (а) та Морріса – Вебера (б) Fig. 10. Kinetic plotsSr(II) ions on sorbents from aqueous solutions at pH of 6.5 according to coordinates of the Boyd (a) and Morris – Weber (b) models. Залежності F від t1/2 в координатах рівняння Морріса – Вебера (рис. 10 б) для сорбції іонів Sr(II) на одержаних сорбентах не є лінійними, що свідчить про змішано-дифузійний механізм кінетики адсорбції, коли процес не може однозначно лімітуватися зовнішньою або внутрішньою дифузією. Це доводить, що дифузія іонів Sr(II) до сорбційних центрів шаруватих подвійних гідроксидів має складний характер. Перша ділянка кривої відповідає швидкій зовнішній дифузії аналіту з розчину до зовнішньої поверхні сорбента. Друга ділянка кривої описує дифузію сорбата із зовнішньої поверхні сорбента в об’єм й відображає близьку до рівноважної стадію сорбції у системі, для якої характерним є уповільнення внутрішньочастинкової дифузії внаслідок заповнення сорбційних центрів та зменшення концентрації іонів радіонукліду у розчині. Ефективні коефіцієнти дифузії та інші кінетичні параметри було розраховано для досліджених випадків сорбції іонів Sr(II) на одержаних сорбентах згідно з дифузійними моделями Морріса – Вебера та Бойда (табл. 3). 0 2000 4000 6000 8000 0 1 2 3 4 5 -ln (1 -F ) t (c) Fe3O4 Fe3O4@NiFe-LDH NiFe-LDH (a) 0 20 40 60 80 100 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 F Цt (c1/2) Fe3O4 Fe3O4@NiFe-LDH NiFe-LDH (b) де k2 – константа швидкості сорбції псевдо другого порядку, г⋅ммоль-1 хв-1/2. Придатність використання кінетичних моделей визначали методом лінеаризації даних у координатах їхніх інтегральних рівнянь та статистичного аналізу з визна ченням коефіцієнтів кореляції (R2). У рамках дифузійних моделей Морріса – Вебера та Бойда використовують кількіс ний підхід для первинного розмежування зовнішньо- та внутрішньодифузійного лі мітування адсорбції, що передбачає аналіз кінетичних даних у координатах F = f(t½) та –ln(1–F) = f(t) відповідно. Лінеаризація даних у координатах – ln(1–F) від t з R2> 0,9 (рис. 10 a) може вка зувати на зовнішньодифузійний механізм адсорбції. Для всіх досліджуваних речовин на початковій ділянці кривої спостерігаєть ся нелінійна залежність зміни адсорбції від часу, що свідчить про вплив плівкової ди фузії на процес сорбції. 116 ISSN 2708-129X. Укр. хім. журн., 2023 СОРБЕНТИ НА ОСНОВІ Ni, Fe-ШАРУВАТИХ ПОДВІЙНИХ ГІДРОКСИДІВ ТА ЇХНІХ МАГНІТНИХ НАНОКОМПОЗИТІВ ДЛЯ ДЕЗАКТИВАЦІЇ І КОНЦЕНТРУВАННЯ ІОНІВ Cs(І) та Sr(II) З ВОДНИХ РОЗЧИНІВФІЗИЧНА ХІМІЯ Рис. 10. Кінетичні залежності сорбції сорбентами іонів Sr(II) з водних розчинів з рН06,5 у координатах рівняння Бойда (а) та Морріса – Вебера (б) Fig. 10. Kinetic plotsSr(II) ions on sorbents from aqueous solutions at pH of 6.5 according to coordinates of the Boyd (a) and Morris – Weber (b) models. 14 де k1 – константа швидкості псевдопершого порядку, хв-1. Це рівняння описує випадки плівкової дифузії, яка контролює швидкість адсорбції протягом кількох перших хвилин в експериментах із перемішуванням. Рівняння псевдодругого порядку Хо та Маккея [30] широко використовують для опису кінетичних закономірностей адсорбції. В лінеаризованій формі це рівняння можна зобразити наступним чином: 𝑡𝑡 𝑞𝑞𝑒𝑒 = 1 𝑘𝑘2∙𝑞𝑞𝑒𝑒2 + 𝑡𝑡 𝑞𝑞𝑒𝑒 , де k2 – константа швидкості сорбції псевдодругого порядку, гммоль-1 хв-1/2. Придатність використання кінетичних моделей визначали методом лінеаризації даних у координатах їхніх інтегральних рівнянь та статистичного аналізу з визначенням коефіцієнтів кореляції (R2). У рамках дифузійних моделей Морріса – Вебера та Бойда використовують кількісний підхід для первинного розмежування зовнішньо- та внутрішньодифузійного лімітування адсорбції, що передбачає аналіз кінетичних даних у координатах F = f(t½) та –ln(1–F) = f(t) відповідно. Лінеаризація даних у координатах –ln(1–F)від tз R2> 0,9 (рис. 10 a) може вказувати на зовнішньодифузійний механізм адсорбції. Для всіх досліджуваних речовин на початковій ділянці кривої спостерігається нелінійна залежність зміни адсорбції від часу, що свідчить про вплив плівкової дифузії на процес сорбції. Рис.10. Кінетичні залежності сорбції сорбентами іонів Sr(II) з водних розчинів з рН06,5 у координатах рівняння Бойда (а) та Морріса – Вебера (б) Fig. 10. Kinetic plotsSr(II) ions on sorbents from aqueous solutions at pH of 6.5 according to coordinates of the Boyd (a) and Morris – Weber (b) models. Залежності F від t1/2 в координатах рівняння Морріса – Вебера (рис. 10 б) для сорбції іонів Sr(II) на одержаних сорбентах не є лінійними, що свідчить про змішано-дифузійний механізм кінетики адсорбції, коли процес не може однозначно лімітуватися зовнішньою або внутрішньою дифузією. Це доводить, що дифузія іонів Sr(II) до сорбційних центрів шаруватих подвійних гідроксидів має складний характер. Перша ділянка кривої відповідає швидкій зовнішній дифузії аналіту з розчину до зовнішньої поверхні сорбента. Друга ділянка кривої описує дифузію сорбата із зовнішньої поверхні сорбента в об’єм й відображає близьку до рівноважної стадію сорбції у системі, для якої характерним є уповільнення внутрішньочастинкової дифузії внаслідок заповнення сорбційних центрів та зменшення концентрації іонів радіонукліду у розчині. Ефективні коефіцієнти дифузії та інші кінетичні параметри було розраховано для досліджених випадків сорбції іонів Sr(II) на одержаних сорбентах згідно з дифузійними моделями Морріса – Вебера та Бойда (табл. 3). 0 2000 4000 6000 8000 0 1 2 3 4 5 -ln (1 -F ) t (c) Fe3O4 Fe3O4@NiFe-LDH NiFe-LDH (a) 0 20 40 60 80 100 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 F Цt (c1/2) Fe3O4 Fe3O4@NiFe-LDH NiFe-LDH (b) Залежності F від t1/2 в координатах рів няння Морріса – Вебера (рис. 10 б) для сор бції іонів Sr(II) на одержаних сорбентах не є лінійними, що свідчить про змішано-дифу зійний механізм кінетики адсорбції, коли процес не може однозначно лімітуватися зовнішньою або внутрішньою дифузією. Це доводить, що дифузія іонів Sr(II) до сор бційних центрів шаруватих подвійних гід роксидів має складний характер. Перша ді лянка кривої відповідає швидкій зовнішній дифузії аналіту з розчину до зовнішньої по верхні сорбента. Друга ділянка кривої опи сує дифузію сорбата із зовнішньої поверхні сорбента в об’єм й відображає близьку до рівноважної стадію сорбції у системі, для якої характерним є уповільнення внутріш ньочастинкової дифузії внаслідок заповне ння сорбційних центрів та зменшення кон центрації іонів радіонукліду у розчині. Ефективні коефіцієнти дифузії та інші кінетичні параметри було розраховано для досліджених випадків сорбції іонів Sr(II) на одержаних сорбентах згідно з дифузій ними моделями Морріса – Вебера та Бойда (табл. 3). Серед одержаних зразків сорбентів коефіцієнти дифузії зростають у ряду Fe3O4<NiFe-LDH<Fe3O4@NiFe-LDH, а, отже, й швидкість дифузії іонів мають таку зако номірність, яка відображає відмінності у величинах сорбції, а також пористості зраз ків. Таким чином, аналіз кінетичних кривих свідчить про те, що швидкості масоперено су на початковій та кінцевій стадіях сорбції іонів Sr(II) суттєво відрізняються. Подібні результати було отримано в дослідженнях, які використовували гідроталькіти як сор бенти для Cr(VI) [32], SO4 2- та PO4 3- [33], а також інші неорганічні сорбенти з низкою іонів Cu(II), Zn(II), Cr(III), Pb(II) і т. д. [34]. Дуже низький коефіцієнт дифузії вказує на те, що катіони повільно переносяться через рідку плівку, що оточує частинки, а, 117https://ucj.org.ua Т. С. Губецька, В. Я. Демченко, Н. Г. Кобилінська УХЖ № 10 / ТОМ 89 отже, це має впливати на процес адсорбції. Подібним чином було виявлено, що сорб ція Cd(II) і Pb(II) на активованому окси ді алюмінію [35] має коефіцієнт дифузії 1,906⋅10−10 і 1,39⋅10−10 м2/с відповідно. Мо делювання адсорбції є важливим для фе номенологічної характеристики процесу та прогнозування поведінки адсорбції в без перервних реакторах і системах більшого масштабу, сприяючи розробленню процесу та його масштабуванню. Проведено оброблення отриманих екс периментальних даних згідно моделей кі нетики сорбції псевдопершого та псевдо другого порядків, значення констант k1, k2 та qe cal (табл. 4) для кінетичних даних ви лучення іонів Sr(II) на синтезованих сор бентах. Таблиця 3 Кінетичні параметри сорбції іонів Sr(II) на одержаних сорбентах розраховані з ви- користанням кінетичних моделей Морріса – Вебера та Бойда Table 3. Kinetic parameters for Sr(II) ions on sorbents from aqueous solutions according to the Boyd (a) and Morris – Weber (b) models. Зразок Модель Морріса – Вебера Модель Бойда С (ммоль/г) Kid (ммоль⋅г-1c-1/2) R2 D, cм2/c B, c-1 Fe3O4 0,0106 0,0213 0.9985 5.76 10-19 2,27·10-7 0,8021 0,0019 0.999 NiFe-LDH 0,0196 0,0189 0,8989 2.16 10-18 1,52·10-7 0,869 0,0012 0,9755 Fe3O4@NiFe-LDH 0,0237 0,0205 0,9789 5.15·10-18 2,59·10-7 0,867 0.0020 0,9909 Таблиця 4 Кінетичні параметри сорбції іонів Sr(II) на синтезованих сорбентах для моделі псевдопершого та псевдодругого порядку при рН0 = 7,0 Table 4. Kinetic parameters of sorption of Sr(II) ions on synthesized sorbents for the pseudo-first and pseudo-second order models at pH0 = 7.0. Зразок qe exp (ммоль/г) Модель псевдопершого порядку Модель псевдодругого порядку qe cal (ммоль/г) k1 (хв-1) R2 qe cal (ммоль/г) k2 (г·ммоль-1 хв-1/2) R2 Fe3O4 0,19 0,10 0,0309 0,8666 0,16 0,1997 0,9927 NiFe-LDH 0,38 0,26 0,0253 0,8618 0,43 0,182 0,9777 Fe3O4@NiFe-LDH 0,37 0,27 0,014 0,7633 0,44 0,352 0,9963 118 ISSN 2708-129X. Укр. хім. журн., 2023 СОРБЕНТИ НА ОСНОВІ Ni, Fe-ШАРУВАТИХ ПОДВІЙНИХ ГІДРОКСИДІВ ТА ЇХНІХ МАГНІТНИХ НАНОКОМПОЗИТІВ ДЛЯ ДЕЗАКТИВАЦІЇ І КОНЦЕНТРУВАННЯ ІОНІВ Cs(І) та Sr(II) З ВОДНИХ РОЗЧИНІВФІЗИЧНА ХІМІЯ Рівняння псевдопершого порядку адек ватно визначає закономірності сорбції на початкових етапах (до 10 хв) адсорбційного процесу (табл. 4.), коли значний вплив на процес має явище плівкової дифузії. Воче видь, збільшення концентрації іонів Sr(II) біля поверхні та в міжшаровому просто рі сорбентів у початкові моменти процесу (F ≤ 0,5) за невисоких ступенів заповнення сорбційних центрів матеріалів адсорбцій ний простір провокує дифузію молекул адсорбату всередину міжшарового про стору сорбенту під впливом градієнта кон центрації аналіту у водному розчині. Крім того, розраховані значення величин qe cal, визначені за рівнянням Лаґерґрена, суттє во відрізняються від відповідних експери ментальних величин (qe exp) (табл. 4). Було встановлено, що всі експеримен тальні дані в координатах рівняння псевдо другого порядку протягом всього експери менту описано з високою точністю. Таким чином, кінетична модель псевдодругого порядку краще описує сорбцію Sr(II) синте зованими сорбентами, ніж модель псевдо першого порядку. ВИСНОВКИ. Методом співосадження компонентів за гідротермальних умов син тезовано серію шаруватих подвійних гід роксидів ряду гідроталькіту, що містять у позиціях дво- та тризарядні іони металів у структурі бруситоподібних шарів катіони Ni(II) та Fe(III) відповідно, а також нано композити на їхній основі. Одержані cор бенти використано для вивчення сорбції Sr(II) та Cs(I) із водних розчинів залежно від їхньої вихідної концентрації, рН сере довища та тривалості контакту фаз. Вста новлено, що найбільш ефективна сорб ція іонів Sr(II) відбувається при рН 5‒9 для NiFe-LDH (∼99,50 %), при рН 6‒8 для Fe3O4@NiFe-LDH (∼ 46, 24 %) та при рН 4‒9 для Fe3O4 (∼24,3 %). Аналіз кінетичних кри вих із використанням моделей Лаґерґрена, Хо та МакКея, Бойда та Вебера – Морріса показав, що процес сорбції Sr(II) на одер жаних шаруватих подвійних гідроксидах та їхніх нанокомпозитах описують кіне тичною моделлю псевдодругого поряд ку. За моделями Ленґмюра та Фрейндліха розраховано параметри рівноважної сор бції Sr(II) на усіх синтезованих сорбентах. Вивчено сорбцію іонів Sr(II) з їхніх інди відуальних розчинів при рН 6.5‒7.0. Та ким чином, використання цих сорбентів є перспективним для дезактивації від Cs(I) та Sr(II) великих обсягів радіоактивно за бруднених вод на відміну від традиційних природних алюмосилікатів. Дослідження проведено за фінан- сової підтримки держбюджетної теми «Поліфункціональні сорбенти та їхні композити для видалення радіонуклідів та важких металів із різноманітних водних середовищ» (р/н 0118U003018) та гранту Мініс терства економіки та конкуренто спроможності Іспанії MINECO (MCI-21-PID2020-113558RB-C41). Конфлікт інтересів. Конфлікт інтересів відсутній. 119https://ucj.org.ua Т. С. Губецька, В. Я. Демченко, Н. Г. Кобилінська УХЖ № 10 / ТОМ 89 SORBENTS BASED ON THE Ni,Fe-LAYERED DOUBLE HYDROXIDES AND ITS MAGNETIC NANOCOMPOSITES FOR DEACTIVATION AND PRECONCENTRATION OF Cs(I) AND Sr(II) IONS FROM AQUEOUS SOLUTIONS. T.S. Hubetska, V.Ya. Demchenko, N.G. Kobylinska* A.V. Dumansky Institute of Colloid and Wa- ter Chemistry, National Academy of Science of Ukraine, 42 Аkad. Vernadsky Blvd, Kyiv, 03142, Ukraine, e-mail: kobilinskaya@univ.kiev.ua The synthesis and comparative evaluation of the adsorption capacity in relation to Sr(II) and Cs(I) ions of the carbonate form of Ni(II)/ Fe(III)–layered double hydroxides (NiFe- LDH) and their nanocomposites was carried out. At first, Fe3O4 nanoparticles having a crystallite size of 20–50 nm were obtained by Fe(III) precursors. In the second step, Fe3O4 nanoparticles were embedded in NiFe-LDH matrix by the co-precipitation at hydrother mal conditions and subsequent condensation of the basic solution containing Fe3O4nano particles. The influence of the physicochemical parameters of the synthesized sorbents on the efficiency of magnetic solid phase extraction of these radionuclides from aqueous solutions was investigated. Their effectiveness in extract ing Sr(II) and Cs(I) ions with a change in the pH of the aqueous medium was evaluated, as well as sorption isotherms on the obtained sor bents at pH0 4.5–5.0 were obtained, and their analysis and processing were carried out to establish the mechanism of sorption extrac tion at all levels of filling of the sorption lay er with analytes. Equilibrium adsorption data were analyzed using Freundlich and Langmuir isotherm models. Of the models tested, Lang muir isotherm expressions were found to give better fit to the experimental data compared to the Freundlich model. The applicability of mathematical models for estimating the ki netic patterns of sorption of radionuclides on NiFe-LDH and their magnetic nanocompos ites was analyzed. The adequacy of the Boyd and Morris – Weber diffusion models in the initial section (up to F = 0.4–0.6) of the ki netic curves is shown. Kinetically, the growth of effective diffusion coefficients and adsorp tion rate constants is observed in the series: Fe3O4<NiFe-LDH<Fe3O4@NiFe-LDH, and the pseudo-second-order kinetic model most ac curately reflects the patterns of sorption of these radionuclides. Due to high sorption ef ficiency and manufacturability, the obtained sorbents are promising for water purification from radioactive pollutants. Key words: sorbents, radionuclides, magnetic solid phase extraction, hydrotalcite, magnetite. ЛІТЕРАТУРА 1. Gudkov D.I., Kuzmenko M.I., Kaglyan A.E., Klenus V.G., Kireev S.I., Nazarov A.B., Zub L.N. Peculiarities of radionuclides distribution in the main components of aquatic ecosystems within the Chernobyl accident exclusion zone. Aquatic Ecosystem Research Trends. 2009. Р. 383. 2. Ahamdach N. Strontium-90 Migration to Groundwater from Radioactive Waste Dump Site “Red Forest”, Problems of Chernobyl Ex clusion Zone. 2001.7. P. 20–31. 3. Konoplev A., Golosov V., Laptev G., Nanba K., Onda Y., Takase T., Wakiyama Y., Yoshimura K. 120 ISSN 2708-129X. Укр. хім. журн., 2023 СОРБЕНТИ НА ОСНОВІ Ni, Fe-ШАРУВАТИХ ПОДВІЙНИХ ГІДРОКСИДІВ ТА ЇХНІХ МАГНІТНИХ НАНОКОМПОЗИТІВ ДЛЯ ДЕЗАКТИВАЦІЇ І КОНЦЕНТРУВАННЯ ІОНІВ Cs(І) та Sr(II) З ВОДНИХ РОЗЧИНІВФІЗИЧНА ХІМІЯ Behavior of accidentally released radiocesium in soil–water environment: Looking at Fuku shima from a Chernobyl perspective. J. Envi- ron. Radioact., 2016. 151(Part 3). pp. 568–578. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2015.06.019 4. Filguerias A.V., Lavilla I., Bendicho C. Chemi cal sequential extraction for metal partitioning in environmental solid samples. Environ Mo nitor. 2002. 4. pp. 823–857. 5. Zhang X., Gu P., LiuY. Decontamination of radioactive wastewater: State of the art and challenges forward. Chemosphere. 2019. 215. pp. 543–553. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2018. 10.029 6. Handbook of Layered Materials. Ed. by S.M. Auerbach, K.A. Carrado, P.K. Dutta. – New York: Marcel Dekker Inc., 2004. 7. Layered Double Hydroxides (LDHs): Synthe sis, Characterization and Applications. Ed. bySherman I.T. Nova Science Publishers, New York, 2015. P. 115. 8. Tachi Y., Sato T., Takeda Ch., Ishidera T., Fu jiwara K., Iijima K. Key factors controlling radiocesium sorption and fixation in river sediments around the Fukushima Daiichi Nu clear Power Plant. Part 2: Sorption and fixa tion behaviors and their relationship to sedi ment properties. Sci. Total Environ. 2020. 724. P. 138097. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020. 138097 9. Kobylinska N.G., Puzyrnaya L.M., Pshinko G.M. Layered Double Hydroxides as Promis ing Adsorbents for Purification of Radioactive Polluted Water: A Review. Theor. Exp. Chem. 2022. 58(4). pp. 221–239. https://doi.org/10.1007/s11237-022-09739-0. 10. Kameda T., Shimmyo T., Yoshioka T. Prepara tion of Zn-Al layered double hydroxide inter calated with triethylenetetramine-hexaacetic acid by coprecipitation: Uptake of rare-earth metal ions from aqueous solutions. RSC Adv. 2014. Vol 4. pp. 45995–46001. 11. Kameda T., Shinmyou T., Yoshioka T. Uptake of Nd3+ and Sr2+ by Li–Al layered double hydro xide intercalated with triethylenetetramine hexaacetic acid: kinetic and equilibrium stud ies. RSC Adv. 2015. 5. pp. 79447–79455. https://doi.org/10.1039/C5RA12807B 12. Kameda T., ShinmyouT., Yoshioka T. Uptake of Nd3+ and Sr2+ by LiAl layered double hyd roxides intercalated with ethylenediamine tetraacetate. Mater. Chem. Phys. 2016. 177. pp. 8–11. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2016. 04.015. 13. Kameda T., ShinmyouT., Yoshioka T. Synthesis of Li–Al layered double hydroxide intercalated with amino tris-(methylene phosphonic acid) and kinetic and equilibrium studies of the up take of Nd3+ and Sr2+ ions. Appl. Surf. Sci, 2016. 366. pp. 523–536. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2016.01.064 14. Kameda T., ShinmyouT., Yoshioka T. Kinetic and equilibrium studies on the uptake of Nd3+ and Sr2+ by Li–Al layered double hydroxide in tercalated with 1-hydroxyethane-1,1-diphos phonic acid. J. Industrial. Eng. Chem. 2016. 36. pp. 96–101. https://doi.org/10.1016/j.jiec.2016.01.023 15. Chen L., Tu Q., Yang X., Hu X., Sun X., Li H. MgAl Layered Double Hydroxides Intercalat ed with EDTA: Cu(II) Recovery and Mech anism Chemistry, Mater. Sci. 2020. 5(36). pp. 11299–11304/ https://doi.org/10.1002/slct.202003011 16. Besserguenev V., Fogg A.M., Francis R.J., Price S.J., O’Hare D., Isupov V.P., Tolochko B.P. Syn thesis and structure of the Gibbsite Intercala tion Compounds [LiAl2(OH)6]X {X = Cl, Br, NO3} and [LiAl2(OH)6] Cl·H2O using synchro tron X-ray and neutron powder diffraction. Chem. Mater. 1997. 9. pp. 241–247. 17. Chen J., Yuan H., Yu J. Regulating lithium ex traction based on intercalated SO4 2− in Li/Al- LDHs J. Col. Interf. Sci. 2023. 649. pp. 694–702. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2023.06.165 18. Koilraj P., Kamura Y., Sasaki K. Carbon-Dot- Decorated Layered Double Hydroxide Nano composites as a Multifunctional Environmen tal Material for Co-immobilization of SeO4 2– and Sr2+ from Aqueous Solutions. ACS Sust. 121https://ucj.org.ua Т. С. Губецька, В. Я. Демченко, Н. Г. Кобилінська УХЖ № 10 / ТОМ 89 Chem. Eng. 2017. 5(10). pp. 9053–9064. https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.7b01979 19. Guo B., Kamura Y., Koilraj P., etal. Co-sorp tion of Sr2+ and SeO4 2− as the surrogate of ra dionuclide by alginate-encapsulated graphene oxide-layered double hydroxide beads. Envi- ron. Res. 2020. 187. P. 109712. https://doi.org/10.1016/j.envres.2020.109712. 20. Chen J., Wang F., Huang K., Liu Y., Liu S. Preparation of Fe3O4 nanoparticles with ad justable morphology. J. Alloys Compd. 2009. 475 (1–2). pp. 898–902. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2008.08.064 21. Patterson A. The Scherrer Formula for X-Ray Particle Size Determination. Phys. Rev. 1939. 56(10). pp. 978–982. https://doi.org/10.1103/PhysRev.56.978. 22. Yung S.K., Pinnavaia T.J. Water content and particle texture of synthetic hydrotalcite-like layered double hydroxides. Chem. Mater. 1995. 7(2). pp. 348–354. 23. Hernandez-Moreno J.M., Ulibarri M.A., Ren don J.L., Serna C.J. IR characteristics of hydro talcite-like compounds, Phys. Chem. Miner. 1985. 12. pp. 34–38 24. Nakamoto K. Infrared and Raman Spectro scopy of Inorganic and Coordination Com pounds, John Wiley, New York. 1978. pp. 283– 380. 25. Jeong U., Teng X., Wang Y., et al. Superpara magnetic colloids: controlled synthesis and niche applications. Adv. Mater. 2007. 19(1). pp. 33–60. https://doi.org/10.1002/adma.200600674 26. Giles C.H., Mac Ewan T.H., Nakhwa S.N., Smith D. Studies in adsorption, Part XI: a sys tem of classification of solution adsorption isotherms and its use in diagnosis of adsorp tion mechanisms and in measurement of spe cific surface areas of solids J. Chem. Soc. 1960. pp. 3973–3993. 27. Weber W.J., Morris J.C. Kinetics of adsorption on carbon from solution. J. Sanit. Eng. Div., 1963. 89(2). pp. 31–60. 28. Boyd G.E., Adamson A.W., Myers L.S. The ex change adsorption of ions from aqueous solu tions by organic zeolites, II, Kinetics. J. Am. Chem. Soc., 1947. 69(11). pp. 2836–2848 https://doi.org/10.1021/ja01203a066. 29. Lagergren S. About the theory of so-called ad sorption of soluble substance. Kungliga Sven ska Vetenskapsakademiens. Handlingar. 1898. 21. pp. 1–39. 30. Ho Y.S., McKay G. Pseudo-Second Order Model for Sorption Processes. Process Bio chem. 1999. 34(5). pp. 451–46. https://doi.org/10.1016/S0032-9592(98)00112-5. 31. Reichenberg D. Properties of ion-exchange resins in relation to their structure. Kinetics of Exchange. J. Am. Chem. Soc. 1953. 75. pp. 589– 597. 32. Zhang Z., Liao M., Zeng H.-Y., Xu S., Liu X., Du J., Zhu P., Huang Q. Temperature effect on chromium(VI) removalby Mg/Al mixed metal oxides as adsorbents. Appl. Clay Sci. 2014. 102. pp. 246−253. 33. Iftekhar S., Kucuk M.E., Srivastava V., Repo E., Sillanpaa M. Application of zinc-aluminium layered double hydroxides foradsorptive re moval of phosphate and sulfate: Equilibrium, kinetic and thermodynamic. Chemosphere. 2018. 209. pp. 470–479. 34. Gupta S. S., Bhattacharyya K.G. Kinetics of ad sorption of metal ions on inorganic materials: A review. Adv. Colloid. Interface Sci. 2011. 162. pp. 39–58. doi:10.1016/j.cis.2010.12.004 35. Naiya T.K., Bhattacharya A.K., Das S.K. Ad sorption of Cd(II) and Pb(II)from Aqueous solution on Activated Alumina. J. Colloid In- terface Sci. 2009. 333. pp. 14–28. REFERENCES 1. Gudkov D.I., Kuzmenko M.I., Kaglyan A.E., Klenus V.G., Kireev S.I., Nazarov A.B., Zub L.N. Peculiarities of radionuclides distribution in the main components of aquatic ecosystems within the Chernobyl accident exclusion zone. Aquatic Ecosystem Research Trends. 2009. 383. 2. Ahamdach N. Strontium-90 Migration to Groundwater from Radioactive Waste Dump 122 ISSN 2708-129X. Укр. хім. журн., 2023 СОРБЕНТИ НА ОСНОВІ Ni, Fe-ШАРУВАТИХ ПОДВІЙНИХ ГІДРОКСИДІВ ТА ЇХНІХ МАГНІТНИХ НАНОКОМПОЗИТІВ ДЛЯ ДЕЗАКТИВАЦІЇ І КОНЦЕНТРУВАННЯ ІОНІВ Cs(І) та Sr(II) З ВОДНИХ РОЗЧИНІВФІЗИЧНА ХІМІЯ Site “Red Forest”. Problems of Chernobyl Exclu- sion Zone. 2001. 7: 20–31. 3. Konoplev A., Golosov V., Laptev G., Nanba K., Onda Y., Takase T., Wakiyama Y., Yoshimu ra K. Behavior of accidentally released radi ocesium in soil–water environment: Looking at Fukushima from a Chernobyl perspective. J. Environ. Radioact. 2016. 151(3): 568–578. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2015.06.019 4. Filguerias A.V., Lavilla I., Bendicho C. Chemi cal sequential extraction for metal partitioning in environmental solid samples. Environ Mo nitor. 2002. 4: 823–857. 5. Zhang X., Gu P., Liu Y. Decontamination of radioactive wastewater: State of the art and challenges forward. Chemosphere. 2019. 215: 543–553 https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2018. 10.029 6. Handbook of Layered Materials. Ed. by S.M. Auerbach K.A. Carrado P.K. Dutta. – New York: Marcel Dekker Inc., 2004. 7. Layered Double Hydroxides (LDHs): Synthe sis, Characterization and Applications. Ed. By Sherman I.T. Nova Science Publishers: New York. 2015. 115. 8. Tachi Y., Sato T., Takeda Ch., Ishidera T., Fu jiwara K., Iijima K. Key factors controlling ra diocesium sorption and fixation in river sedi ments around the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant. Part 2: Sorption and fixation be haviors and their relationship to sediment prop erties. Sci. Total Environ. 2020. 724: 138097. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.138097 9. Kobylinska N.G., Puzyrnaya L.M., Pshinko G.M. Layered Double Hydroxides as Promis ing Adsorbents for Purification of Radioactive Polluted Water: A Review. Theor. Exp. Chem. 2022. 58(4): 221–239. https://doi.org/10.1007/s11237-022-09739-0. 10. Kameda T., Shimmyo T., Yoshioka T. Prepara tion of Zn-Al layered double hydroxide inter calated with triethylenetetramine-hexaacetic acid by coprecipitation: Uptake of rare-earth metal ions from aqueous solutions. RSC Adv. 2014. 4: 45995–46001. 11. Kameda T., Shinmyou T., Yoshioka T. Up take of Nd3+ and Sr2+ by Li–Al layered double hydroxide intercalated with triethylenete traminehexaacetic acid: kinetic and equilibri um studies. RSC Adv. 2015. 5: 79447–79455. https://doi.org/10.1039/C5RA12807B 12. Kameda T., Shinmyou T., Yoshioka T. Uptake of Nd3+ and Sr2+ by LiAl layered double hydroxides intercalated with ethylenediaminetetraacetate. Mater. Chem. Phys. 2016. 177: 8–11. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2016. 04.015.. 13. Kameda T., ShinmyouT., Yoshioka T. Synthesis of Li–Al layered double hydroxide intercalated with amino tris-(methylene phosphonic acid) and kinetic and equilibrium studies of the up take of Nd3+ and Sr2+ ions. Appl. Surf. Sci. 2016. 366: 523–536. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2016.01.064 14. Kameda T., Shinmyou T., Yoshioka T. Kinetic and equilibrium studies on the uptake of Nd3+ and Sr2+ by Li–Al layered double hydroxide in tercalated with 1-hydroxyethane-1,1-diphos phonic acid. J. Industrial. Eng. Chem. 2016. 36: 96–101. https://doi.org/10.1016/j.jiec.2016.01.023 15. Chen L., Tu Q., Yang X., Hu X., Sun X., Li H. Mg-Al Layered Double Hydroxides Interca lated with EDTA: Cu(II) Recovery and Mech anism Chemistry. Mater. Sci. 2020. 5(36): 11299–11304. https://doi.org/10.1002/slct.202003011 16. Besserguenev V., Fogg A.M., Francis R.J., Price S.J., O’Hare D., Isupov V.P., Tolochko B.P. Syn thesis and structure of the Gibbsite Intercala tion Compounds [LiAl2(OH)6]X {X = Cl, Br, NO3} and [LiAl2(OH)6] Cl·H2O using synchro tron X-ray and neutron powder diffraction. Chem. Mater. 1997. 9: 241–247. 17. Chen J., Yuan H., Yu J. Regulating lithium ex traction based on intercalated SO4 2− in Li/Al- LDHs J. Col. Interf. Sci. 2023. 649: 694–702. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2023.06.165 18. Koilraj P., Kamura Y., Sasaki K. Carbon-Dot- Decorated Layered Double Hydroxide Nano composites as a Multifunctional Environmental 123https://ucj.org.ua Т. С. Губецька, В. Я. Демченко, Н. Г. Кобилінська УХЖ № 10 / ТОМ 89 Material for Co-immobilization of SeO4 2– and Sr2+ from Aqueous Solutions. ACS Sust. Chem. Eng. 2017. 5(10): 9053–9064. https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.7b01979 19. Guo B., Kamura Y., Koilraj P., etal. Co-sorp tion of Sr2+ and SeO4 2− as the surrogate of ra dionuclide by alginate-encapsulated graphene oxide-layered double hydroxide beads. Envi- ron. Res. 2020. 187:109712. https://doi.org/10.1016/j.envres.2020.109712. 20. Chen J., Wang F., Huang K., Liu Y., Liu S. Preparation of Fe3O4 nanoparticles with ad justable morphology. J. Alloys Compd. 2009. 475(1–2): 898–902. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2008.08.064 21. Patterson A. The Scherrer Formula for X-Ray Particle Size Determination. Phys. Rev. 1939. 56(10): 978–982. https://doi.org/10.1103/PhysRev.56.978. 22. Yung S.K., Pinnavaia T.J. Water content and particle texture of synthetic hydrotalcite-like layered double hydroxides. Chem. Mater. 1995. 7(2): 348–354. 23. Hernandez-Moreno J.M., Ulibarri M.A., Ren don J.L., Serna C.J. IR characteristics of hydro talcite-like compounds. Phys. Chem. Miner. 1985. 12: 34–38. 24. Nakamoto K. Infrared and Raman Spectros copy of Inorganic and Coordination Com pounds, John Wiley. New York. 1978. 283–380. 25. Jeong U., Teng X., Wang Y., et al. Superparamag netic colloids: controlled synthesis and niche applications. Adv Mater. 2007. 19(1): 33–60. https://doi.org/10.1002/adma.200600674 26. Giles C.H., Mac Ewan T.H., Nakhwa S.N., Smith D. Studies in adsorption, Part XI: a sys tem of classification of solution adsorption isotherms and its use in diagnosis of adsorp tion mechanisms and in measurement of spe cific surface areas of solids. J. Chem. Soc. 1960. 3973–3993. 27. Weber W.J., Morris J.C. Kinetics of adsorption on carbon from solution. J. Sanit. Eng. Div. 1963. 89(2): 31–60. 28. Boyd G.E., Adamson A.W., Myers L.S. The ex change adsorption of ions from aqueous solu tions by organic zeolites, II, Kinetics. J. Am. Chem. Soc. 1947. 69(11): 2836–2848. https://doi.org/10.1021/ja01203a066. 29. Lagergren S. About the theory of so-called ad sorption of soluble substance. Kungliga Sven ska Vetenskapsakademiens. Handlingar. 1898. 21: 1–39. 30. Ho Y.S., McKay G. Pseudo-Second Order Model for Sorption Processes. Process Bio- chem. 1999. 34(5): 451–46. https://doi.org/10.1016/S0032-9592(98)00112-5. 31. Reichenberg D. Properties of ion-exchange re sins in relation to their structure. Kinetics of Exchange. J. Am. Chem. Soc. 1953. 75: 589–597. 32. Zhang Z., Liao M., Zeng H.-Y., Xu S., Liu X., Du J., Zhu P., Huang Q. Temperature effect on chromium(VI) removalby Mg/Al mixed metal oxides as adsorbents. Appl. Clay Sci. 2014. 102: 246−253. 33. Iftekhar S., Kucuk M.E., Srivastava V., Repo E., Sillanpaa M. Application of zinc-aluminium layered double hydroxides for adsorptive re moval of phosphate and sulfate: Equilibrium, kinetic and thermodynamic. Chemosphere. 2018. 209: 470–479. 34. Gupta S. S., Bhattacharyya K.G. Kinetics of ad sorption of metal ions on inorganic materials: A review. Adv. Colloid. Interface Sci. 2011. 162: 39–58. doi:10.1016/j.cis.2010.12.004 35. Naiya T.K., Bhattacharya A.K., Das S.K. Ad sorption of Cd(II) and Pb(II)from Aqueous solution on Activated Alumina. J. Colloid In- terface Sci. 2009. 333:14–28. Стаття надійшла 10.11.2023
id	oai:ojs2.1444248.nisspano.web.hosting-test.net:article-593
institution	Ukrainian Chemistry Journal
keywords_txt_mv	keywords
language	English
last_indexed	2026-07-23T01:10:58Z
publishDate	2023
publisher	V.I.Vernadsky Institute of General and Inorganic Chemistry
record_format	ojs
resource_txt_mv	ucjorgua/cf/c8f3a2836fc6583a029f008a1ab4c6cf.pdf
spelling	oai:ojs2.1444248.nisspano.web.hosting-test.net:article-5932026-07-22T08:23:52Z SORBENTS BASED ON THE Ni,Fe-LAYERED DOUBLE HYDROXIDES AND ITS MAGNETIC NANOCOMPOSITES FOR DEACTIVATION AND PRECONCENTRATION OF Cs(I) AND Sr(II) IONS FROM AQUEOUS SOLUTIONS Hubetska, Tamara Demchenko, Victor Kobylinska, Natalia sorbents, radionuclides, magnetic solid phase extraction, hydrotalcite, magnetite The synthesis and comparative evaluation of the adsorption capacity in relation to Sr(II) and Cs(I) ions of the carbonate form of Ni(II)/Fe(III)–layered double hydroxides (NiFe-LDH) and their nanocomposites was carried out. At first, Fe3O4 nanoparticles having a crystallite size of 20–50&nbsp;nm were obtained by Fe(III) precursors. In the second step, Fe3O4 nanoparticles were embedded in NiFe-LDH matrix by the co-precipitation at hydrothermal conditions and subsequent condensation of the basic solution containing Fe3O4nanoparticles. The influence of the physicochemical parameters of the synthesized sorbents on the efficiency of magnetic solid phase extraction of these radionuclides from aqueous solutions was investigated. Their effectiveness in extracting Sr(II) and Cs(I) ions with a change in the pH of the aqueous medium was evaluated, as well as sorption isotherms on the obtained sorbents at pH0 4.5–5.0 were obtained, and their analysis and processing were carried out to establish the mechanism of sorption extraction at all levels of filling of the sorption layer with analytes. Equilibrium adsorption data were analyzed using Freundlich and Langmuir isotherm models. Of the models tested, Langmuir isotherm expressions were found to give better fit to the experimental data compared to the Freundlich model. The applicability of mathematical models for estimating the kinetic patterns of sorption of radionuclides on NiFe-LDH and their magnetic nanocomposites was analyzed. The adequacy of the Boyd and Morris – Weber diffusion models in the initial section (up to F = 0.4–0.6) of the kinetic curves is shown. Kinetically, the growth of effective diffusion coefficients and adsorption rate constants is observed in the series: Fe3O4&lt;NiFe-LDH&lt;Fe3O4@NiFe-LDH, and the pseudo-second-order kinetic model most accurately reflects the patterns of sorption of these radionuclides. Due to high sorption efficiency and manufacturability, the obtained sorbents are promising for water purification from radioactive pollutants. V.I.Vernadsky Institute of General and Inorganic Chemistry 2023-11-24 Article Article Physical chemistry Физическая xимия Фізична xімія application/pdf https://ucj.org.ua/index.php/journal/article/view/593 10.33609/2708-129X.89.10.2023.100-123 Ukrainian Chemistry Journal; Vol. 89 No. 10 (2023): Ukrainian Chemistry Journal; 100-123 Украинский химический журнал; ##issue.vol## 89 ##issue.no## 10 (2023): Ukrainian Chemistry Journal; 100-123 Український хімічний журнал; Том 89 № 10 (2023): Український хімічний журнал; 100-123 2708-129X 2708-1281 en https://ucj.org.ua/index.php/journal/article/view/593/304 Copyright (c) 2023 Tamara Hubetska, Victor Demchenko, Natalia Kobylinska https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0
spellingShingle	Hubetska, Tamara Demchenko, Victor Kobylinska, Natalia SORBENTS BASED ON THE Ni,Fe-LAYERED DOUBLE HYDROXIDES AND ITS MAGNETIC NANOCOMPOSITES FOR DEACTIVATION AND PRECONCENTRATION OF Cs(I) AND Sr(II) IONS FROM AQUEOUS SOLUTIONS
title	SORBENTS BASED ON THE Ni,Fe-LAYERED DOUBLE HYDROXIDES AND ITS MAGNETIC NANOCOMPOSITES FOR DEACTIVATION AND PRECONCENTRATION OF Cs(I) AND Sr(II) IONS FROM AQUEOUS SOLUTIONS
title_full	SORBENTS BASED ON THE Ni,Fe-LAYERED DOUBLE HYDROXIDES AND ITS MAGNETIC NANOCOMPOSITES FOR DEACTIVATION AND PRECONCENTRATION OF Cs(I) AND Sr(II) IONS FROM AQUEOUS SOLUTIONS
title_fullStr	SORBENTS BASED ON THE Ni,Fe-LAYERED DOUBLE HYDROXIDES AND ITS MAGNETIC NANOCOMPOSITES FOR DEACTIVATION AND PRECONCENTRATION OF Cs(I) AND Sr(II) IONS FROM AQUEOUS SOLUTIONS
title_full_unstemmed	SORBENTS BASED ON THE Ni,Fe-LAYERED DOUBLE HYDROXIDES AND ITS MAGNETIC NANOCOMPOSITES FOR DEACTIVATION AND PRECONCENTRATION OF Cs(I) AND Sr(II) IONS FROM AQUEOUS SOLUTIONS
title_short	SORBENTS BASED ON THE Ni,Fe-LAYERED DOUBLE HYDROXIDES AND ITS MAGNETIC NANOCOMPOSITES FOR DEACTIVATION AND PRECONCENTRATION OF Cs(I) AND Sr(II) IONS FROM AQUEOUS SOLUTIONS
title_sort	sorbents based on the ni,fe-layered double hydroxides and its magnetic nanocomposites for deactivation and preconcentration of cs(i) and sr(ii) ions from aqueous solutions
topic_facet	sorbents radionuclides magnetic solid phase extraction hydrotalcite magnetite
url	https://ucj.org.ua/index.php/journal/article/view/593
work_keys_str_mv	AT hubetskatamara sorbentsbasedonthenifelayereddoublehydroxidesanditsmagneticnanocompositesfordeactivationandpreconcentrationofcsiandsriiionsfromaqueoussolutions AT demchenkovictor sorbentsbasedonthenifelayereddoublehydroxidesanditsmagneticnanocompositesfordeactivationandpreconcentrationofcsiandsriiionsfromaqueoussolutions AT kobylinskanatalia sorbentsbasedonthenifelayereddoublehydroxidesanditsmagneticnanocompositesfordeactivationandpreconcentrationofcsiandsriiionsfromaqueoussolutions

SORBENTS BASED ON THE Ni,Fe-LAYERED DOUBLE HYDROXIDES AND ITS MAGNETIC NANOCOMPOSITES FOR DEACTIVATION AND PRECONCENTRATION OF Cs(I) AND Sr(II) IONS FROM AQUEOUS SOLUTIONS

Institution

Similar Items