ВЫСОКОЭФФЕКТИВНОЕ ИЗВЛЕЧЕНИЕ ИОНОВ МЕДИ(II) ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ 2-ЭТИЛИМИДАЗОЛАТА НИКЕЛЯ
Аннотация
Получен и охарактеризован 2-этилимидазолат никеля, используемый в данной работе в качестве сорбента для извлечения ионов меди(II). Характеристика образца осуществлялась посредством обработки данных сканирующей электронной микроскопии, низкотемпературной адсорбции азота в порах 2-этилимидазолата никеля. При анализе морфологии образца установлено, что полученный сорбент представляет собой микрогетерогенный материал с размером отдельных частиц в пределах 0,4-0,7 мкм. Получены изотермы адсорбции азота в порах 2-этилимидазолата никеля. Обнаружено, что при обработке экспериментальных данных в линейных координатах ТОЗМ линеаризация достигается в координатах lnV-lnPs/P, что указывает на преобладание в структуре 2-этилимидазолата никеля мезопор. Из линейных координат ТОЗМ определен общий объем пор, который составил 0,21 см3/г. При получении дифференциальной зависимости распределения пор по радиусам установлено, что наиболее вероятному среднему радиусу пор соответствует значение 7,5 нм. Одна из главных характеристик 2-этилимидазолат никеля как сорбента, а именно площадь поверхности, определена по методу А.В. Киселева и составила 703,56 м2/г. Проверка эффективности использования 2-этилимидазолата никеля в процессах извлечения ионов тяжелых металлов проведена на примере извлечения ионов меди(II) из водных растворов методом ограниченного объема раствора при различном времени контакта. В работе изучены кинетические закономерности сорбции ионов меди(II) на 2-этилимидазолате никеля путем обработки экспериментальных данных в линейных координатах первого и второго порядков. Установлено, что кинетика сорбции ионов меди(II) описывается моделью второго порядка, что указывает на протекание ионообменной адсорбции. Адсорбционное равновесие в системе сорбент-раствор достигается при времени контакта 90-120 мин.
Литература
Pugacheva I.N., Karmanov A.V., Zueva S.B., De Michelis I., Ferella F., Molokanova L.V., Vegliò F. Heavy metal removal by cellulose-based textile waste product. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2020. V. 63. N 2. P. 105-110. DOI: 10.6060/ivkkt.20206302.6098.
Zhu Q.L., Xu Q. Metal-organic framework composites. Chem. Soc. Rev. 2014. V. 43. N 16. P. 5468-5512. DOI: 10.1039/C3CS60472A.
Bhattacharjee S., Jang M-S, Kwon H-J. Zeolitic Imidazolate Frameworks: Synthesis, Functionalization, and Catalytic/Adsorption Applications. Catal. Surv. Asia. 2014. V. 18. N 4. P. 101–127. DOI: 10.1007/s10563-014-9169-8.
Alieva A.F., Guseynov F.E., Afandieva N.T., Shamilov N.T., Chyragov F.M. Sorption of Cerium(III) ions onto chelating polymeric sorbent. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2019. V. 62. N 8.
P. 71-75. DOI: 10.6060/ivkkt.20196208.5898.
Kim J., Cho H.Y., Ahn W.S. Synthesis of metal-organic frameworks: A mini review. Korean J. Chem. Eng. 2013. V. 30. N 9. P. 1667–1680. DOI: 10.1007/s11814-013-0140-6.
Stock N., Biswas S. Synthesis of metal-organic frameworks (MOFs): routes to various MOF topologies, mor-phologies, and composites. Chem. Rev. 2012. V. 112. N 2. P. 933-969. DOI: 10.1021/cr200304e.
Kurdyumov V.R., Timofeev K.L., Maltsev G.I. Sorption of nickel (II) ions by chelating resin with iminodiacetate functionality. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2019. V. 62. N 11. P. 63-71. DOI: 10.6060/ivkkt.20196211.5999.
Xu G.-R., An Z.-H., Xu K., Liu Q., Das R., Zhao H.-L. Metal organic framework (MOF)-based micro/nanoscaled materials for heavy metal ions removal: The cuttingedge study on designs, synthesis, and applications. Coord. Chem. Rev. 2021. V. 427. P. 213554. DOI: 10.1016/j.ccr.2020.213554.
Cai X., Xie Z., Li D., Kassymova M., Zang S.-Q., Jiang H.-L. Nano-sized metal-organic frameworks: Synthesis and applications. Coord. Chem. Rev. 2020. V. 417. P. 213366. DOI: 10.1016/j.ccr.2020.213366.
Safaei M., Foroughi M.M., Ebrahimpoor N., Jahani S., Omidi A., Khatami M. A review on metal-organic frameworks: Synthesis and Applications. TrAC, Trends Analyt. Chem. 2019. V. 118. P. 401-425. DOI: 10.1016/j.trac.2019.06.007.
Younis S. A., Lim D.-K., Kim K.-H., Deep A. Metalloporphyrinic metal-organic frameworks: Controlled syn-thesis for catalytic applications in environmental and biological media. Adv. Colloid Interface Sci. 2020. V. 277. P. 102108. DOI: 10.1016/j.cis.2020.102108.
Wang Y., Li H.-Z., Li M.-Y., Wang F., Zhang J. Facile method on the fast synthesis of hybrid zeolitic imidazolate frameworks. Inorganica Chimica Acta. 2020. V. 510. P. 119785. DOI: 10.1016/j.ica.2020.119785.
Younis S. A., Bhardwaj N., Bhardwaj S. K., Kim K.-H., Deep A. Rare earth metal–organic frameworks (RE-MOFs): Synthesis, properties, and biomedical applications. Coord. Chem. Rev. 2020. V. 6. P. 213620. DOI: 10.1016/j.ccr.2020.213620.
Xiao T., Liu D. The most advanced synthesis and a wide range of applications of MOF-74 and its derivatives. Micropor. Mesopor. Mater. 2019. V. 283. P. 88-103. DOI: 10.1016/j.micromeso.2019.03.002.
Zhang Y., Jia Y., M. Li, Hou L. Influence of the 2-methylimidazole/zinc nitrate hexahydrate molar ratio on the synthesis of zeolitic imidazolate framework-8 crystals at room temperature. Sci. Rep. 2018. V. 8. N 1. P. 1–7. DOI: 10.1038/s41598-018-28015-7.
Rasheed T., Ahmad A., Bilal M., Hussain T., Rizwan K. Metal-organic frameworks based adsorbents: A review from removal perspective of various environmental con-taminants from wastewater. Chemosphere. 2020. V. 259. P. 127369. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2020.127369.
Gao Q., Xu J., Bu X.H. Recent advances about metal–organic frameworks in the removal of pollutants from wastewater. Coord. Chem. Rev. 2019. V. 378. P. 17–31. DOI: 10.1016/j.ccr.2018.03.015.
Liu B., Jian M., Liu R., Yao J., Zhang X. Highly effi-cient removal of arsenic(III) from aqueous solution by zeolitic imidazolate frameworks with different morpholo-gy. Colloids Surf. A Physicochem. Eng. Asp. 2015. V. 481. P. 358–366. DOI: 10.1016/j.colsurfa.2015.06.009.
Liu B., Khan A., Kim K., Kukkar D., Zhang M. The adsorptive removal of lead ions in aquatic media: Per-formance comparison between advanced functional materials and conventional materials. Crit. Rev. Environ. Sci. Technol. 2019. P. 1–43. DOI: 10.1080/10643389.2019.1694820.
Liu C., Wang P., Liu X., Yi X., Liu D., Zhou Z. Ultrafast Removal of Cadmium(II) by Green Cyclodextrin Metal–Organic-Framework-Based Nanoporous Carbon: Adsorp-tion Mechanism and Application. Chem. Asian J. 2018. P. 261–268. DOI: 10.1002/asia.201801431.
Shahrak N., Ghahramaninezhad M., Eydifarash M. Zeolitic imidazolate framework-8 for efficient adsorption and removal of Cr(VI) ions from aqueous solution. Environ. Sci. Pollut. Res. 2017. V. 24. N 10. P. 9624–9634. DOI: 10.1007/s11356-017-8577-5.
