Study of adsorption of cadmium ions from solutions on natural and modifi ed diatomites

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The search for new technologies for the purification of natural and waste water does not lose its relevance. Biologically, heavy metals are among the most dangerous pollutants. The highest toxicity among them has cadmium, causing serious environmental problems during technogenic pollution of the aquatic environment, and its extraction is an urgent task. The analysis of foreign studies on the extraction of cadmium ions is carried out. The adsorption of cadmium has been studied by many authors and described in many works on kaolin oxides / iron hydroxides, in contrast to siliceous rocks. In this work, the use of the sorption method is proposed for the purification of wastewater from ions of heavy metals. The aim was to study the sorption activity of diatomite in relation to cadmium ions. The studies have been carried out under static conditions. The processes of physicochemical modification of diatomite for the extraction of cadmium ions from aqueous solutions have been investigated. The influence of time and pH on the value of sorption has been studied. The optimal conditions for sorption extraction have been determined. Adsorption isotherms have been constructed, and quantitative characteristics of the values of adsorption of cadmium ions on the surface of modified sorbents have been obtained. The fundamental possibility of using diatomites for the purification of cadmium-containing wastewater has been assessed. Based on the data obtained, it can be concluded that acid activation does not promote adsorption (even negative adsorption is observed), which confirms the mobility of cadmium in the low pH region, it can be assumed that only an increase in alkalinity to the possibility of formation of hydroxocadmium (CdOH)+. Thermal, shows stable adsorption in relation to Cd+2, which suggests the possibility of using such activation of cadmium diatomite and other metals, that is, with complex pollution.

About the authors

Dmitry E. Boriskov

Penza State Technological University

ORCID iD: 0000-0003-4151-8351
1a/11 Baidukova passage/Gagarina St., Penza 440039, Russia

Sania Yu. Efremova

Penza State Technological University

ORCID iD: 0000-0002-9520-4094
1a/11 Baidukova passage/Gagarina St., Penza 440039, Russia

Nadezhda А. Komarova

Penza State Technological University

ORCID iD: 0000-0001-6972-1744
1a/11 Baidukova passage/Gagarina St., Penza 440039, Russia

References

  1. Moore J. W., Ramamoorthy S. Heavy metals in natural waters. N.Y. : Springer, 1983. 268 p.
  2. Алыков Н. М., Шачнева Е. Ю., Арчибасова Д. Е. Изучение адсорбции кадмия из водных растворов на модифицированных сорбентах // Научный потенциал регионов на службу модернизации : межвуз. сб. науч. ст. / гл. ред. Д. П. Ануфриев. Астрахань : АИСИ, 2012. № 2 (3). 170 с.
  3. Forbes E. A., Posner A. M., Quirk J. P. The specifi c adsorption of divalent Cd, Co, Cu, Pb, and Zn on goethite // J. Soil Sci. 1976. Vol. 27. P. 154–166.
  4. Бузаева М. В., Климов Е. С. Физико-химические свойства природных сорбентов Ульяновской области // Башкирский химический журнал. 2010. № 4. С. 37–40.
  5. Пимнева Л. А., Искакова А. И. Термодинамика адсорбции ионов кадмия на каолине// Современные наукоемкие технологии. 2019. № 3, ч. 1. С. 60–64.
  6. Femina Carolin C., Senthil Kumar P., Saravanan A., Janet Joshiba G., Naushad Mu. Effi cient techniques for the removal of toxic heavy metals from aquatic environment // Journal of Environmental Chemical Engineering. 2017. Vol. 5, № 3. P. 2782–2799.
  7. Mona Abbasi, Edwin Safari, Majid Baghdadi, Mehran Janmohammadi. Enhanced adsorption of heavy metals in groundwater using sand columns enriched with graphene oxide: Lab-scale experiments and process modeling // Journal of Water Process Engineering. 2021. Vol. 40. https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2021.101961
  8. Sarthak Gupta, Sireesha S., Sreedhar I., Patel Chetan M., Anitha K. L. Latest trends in heavy metal removal from wastewater by biochar based sorbents // Journal of Water Process Engineering. 2020. Vol. 38. https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2020.101561
  9. Gang Cao, Jiaxue Sun, Menghua Chen, Huimin Sun, Guilong Zhang. Co-transport of ball-milled biochar and Cd2+ in saturated porous media // Journal of Hazardous Materials. 2021. Vol. 416. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2021.125725
  10. Xiaoqiang Cui, Jianwei Zhang, Minghui Pan, Qiang Lin, Muhammad Bilal Khan, Xiaoe Yang, Zhenli He, Beibei Yan, Guanyi Chen. Double-edged effects of polyvinyl chloride addition on heavy metal separation and biochar production during pyrolysis of Cd/Zn hyperaccumulator // Journal of Hazardous Materials. 2021. Vol. 416. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2021.125793
  11. Борисков Д. Е., Блинохватов А. А. Диатомиты Пензенской области и их использование в качестве универсальных сорбентов при очистке воды для нужд пищевой промышленности // Инновационная техника и технология. Пенза : Изд-во «Фролов Дмитрий Иванович», 2018. № 1 (14). С. 47–49.
  12. Максатова А. М., Везенцев А. И., Михайлюкова М. О., Калашникова Л. А. Физико-химические основы получения адсорбента на основе диатомита // Вестник современных исследований. 2017. № 7-1 (10). С. 162–169.
  13. Борисков Д. Е., Кузьмин А. А., Комарова Н. А., Давыдова М. А. Влияние типа модификации диатомита на его сорбционную способность // Инновационная техника и технология. 2019. № 3 (20). С. 68–74.
  14. Клочков Е. П., Павленко В. И., Матюхин П. В., Ястребинская А. В. Модифицирование природных минеральных систем для очистки воды от радионуклидов // Совр. проблемы науки и образования. 2012. № 6. С. 32–35.
  15. Лисин С. А. Модифицирование биогенного кремнезема и пути его использования : автореф. дис. ... канд. хим. наук. Казань, 2004. 23 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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