РЕГРЕССИОННЫЕ МОДЕЛИ АДСОРБЦИИ МЕДИ ДЕАЛЮМИНИРОВАННЫМИ ЦЕОЛИТАМИ
Аннотация
В работе оптимизирован процесс адсорбции меди активированными природными цеолитами с помощью математического моделирования при использовании пакета программы «Statgraphics Plus». Для этого было исследовано влияние температуры на адсорбцию ионов Cu(II) активированными минералами АС-HCl. Получены изотермы адсорбции в интервале температур от 298 до 338 К. Время достижения адсорбционного равновесия в системе сорбент-сорбат составляет 90 мин. Установлено, что с ростом температуры величина адсорбции увеличивается. При температуре 338 К и рН 5–5,5 значение адсорбции меди составляет 0,109 ммоль/г (6,9 мг/г). Полученные изотермы обработаны с помощью модели адсорбции Лэнгмюра. Значения коэффициентов детерминации (R2=0,999) свидетельствуют о том, что модель Лэнгмюра адекватно описывает процесс адсорбции меди. По полученным значениям константы адсорбционного равновесия K рассчитана свободная энергия Гиббса. Показано, что энергия Гиббса ∆G0 в интервале температур 298-338 К изменяется от – 19,8 до – 22,9 кДж/моль, что подтверждает самопроизвольное протекание процесса адсорбции, усиливающееся с ростом температуры. Полученные экспериментальные данные по адсорбции меди обработаны в «Statgraphics Plus». Разработаны регрессионные модели адсорбции параболического типа, которые описывают 97,45–99,12% экспериментальных данных. Получена множественная регрессия, учитывающая совместное влияние температуры и концентрации на процесс адсорбции с критерием достоверности 95,88%. Разработанные регрессионные модели можно использовать для обоснования технологического процесса адсорбции ионов меди(II) из сточных вод и производственных растворов до требуемых норм очистки.
Для цитирования:
Филатова Е.Г., Асламова В.С., Лебедева О.В. Регрессионные модели адсорбции меди деалюминированными цеолитами. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2025. Т. 68. Вып. 11. С. 58-63. DOI: 10.6060/ivkkt.20256812.7218.
Литература
Kumpanenko I.V., Dubanov M.V., Tameeva V.V. Wastewater treatment from chemical productionsdynamic adsorption method. Ross. Khim. Zhurn. 2021. V. 65. N 4. P. 61–64 (in Russian). DOI: 10.6060/rcj.2020642.11.
Medvedeva I.V., Medvedeva O.M., Studenok A.G., Studenok G.A., Tseytlin E.M. New composite materials and processes for chemical, physico-chemical and bio-chemical technologies of water purification. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2023. V. 66. N 1. P. 6–27 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20236601.6538.
Ferella F., Leone S., Innocenzi V., Michelis I.D., Ta-glieri G., Gallucci K. Synthesis of zeolites from spent fluid catalytic cracking catalyst. J. Clean. Prod. 2019. V. 230. P. 910–926. DOI: 10.1016/j.jclepro.2019.05.175.
Wang Y-S., Jia H., Chen P., Fang X., Du T. Synthesis of La and Ce modified X zeolite from rice husk ash for carbon dioxide capture. J. Mater. Res. Technol. 2020. V. 9. N 3. P. 4368–4378. DOI: 10.1016/j.jmrt.2020.02.061.
Melo C.C.A., Melo B.L.S., Rômulo Simões A., Paz S.P.A. Gibbsite-kaolinite waste from bauxite beneficiation to obtain FAU zeolite: Synthesis optimization using a factorial design of experiments and response surface methodology. Appl. Clay Sci. 2019. V. 170. P. 125–134. DOI: 10.1016/j.clay.2019.01.010.
Kunin A.V., Ilyin A.A., Morozov L.N., Smirnov N.N., Nikiforova T.E., Prozorov D.A., Rumyantsev R.N., Af-ineevskiy A.V., Borisova O. A., Grishin I. S., Veres K. A., Kurnikova A. A., Gabrin V. A., Gordina N. E. Catalysts and adsorbents for conversion of natural gas, fertilizers production, purification of technological liquids. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2023. V. 66. N 7. P. 132–150 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20236607.6849j.
Chugunov А.D., Filatova E.G. Solving environmental safety problems by sorption extraction of mercury(II), nickel(II), zinc(II) and copper(II) ions from aqueous solutions and manmade formations. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2023. V. 66. N 9. P. 6–19 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20236609.6884.
Qin L., Feng L., Li C., Fan Z., Zhang G., Shen C., Meng Q. Amination/oxidization dualmodification of waste ginkgo shells as bio-adsorbents for copper ion re-moval. J. Clean. Prod. 2019. V. 228. P. 112–123. DOI: 10.1016/j.jclepro.2019.04.249.
Witek-Krowiak A., Szafran R.G., Modelski S. Biosorption of heavy metals from aqueous solutions onto peanut shell as a low-cost biosorbent. Desalination. 2011. V. 265. N 1–3. P. 126–134. DOI: 10.1016/j.desal.2010.07.042.
Singha B., Das S.K. Adsorptive removal of Cu(II) from aqueous solution and industrial effluent using natu-ral/agricultural wastes. Colloid. Surf. B Biointerfaces. 2013. V. 107. P. 97–106. DOI: 10.1016/j.colsurfb.2013.01.060.
Demcak S., Balintova M., Demcakova M., Zinicovscaia I., Yushin N., Frontasyeva M.V. Using of wooden saw-dust for copper removal from waters. Nova Biotechnol. Chim. 2019. V. 18. N 1. P. 66–71. DOI: 10.2478/nbec-2019-0009.
Ferhat M., Kadouche S., Lounici H. Immobilization of heavy metals by modified bentonite coupled coagula-tion/flocculation process in the presence of a biological flocculant. Desalin. Water Treat. 2016. V. 57. N 13. P. 6072–6080. DOI: 10.1080/19443994.2015.1012559.
Eren E., Tabak A., Eren B. Performance of magnesium oxide-coated bentonite in removal process of copper ions from aqueous solution. Desalination. 2010. V. 257. N 1-3. Р. 163-169. DOI: 10.1016/j.desal.2010.02.028.
Lesley J., Byung-Moon J., Flora J.R.V., Chang M., Yoon Y.P. Removal of heavy metals from water sources in the developing world using low-cost materials: A review. Chemosphere. 2019. V. 229. P. 142–159. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2019.04.198.
Marczenko Z. Spectrophotometric Determination of the Elements. Ellis Horwood Series in Analytical Chemistry. New York: Wiley. 1976. 643 p.
Tsivadze A.Yu., Rusanov A.I., Fomkin A.A. Physical Chemistry of Adsorption Phenomena. M.: Granitsa. 2011. 304 p. (in Russian).
Filatova E.G., Matienko O.I. Investigation of the adsorption of nickel(II) ions by natural sorbents. Sorbts. Khromatograf. Prots. 2023. V. 23. N 1. P. 116-128 (in Russian). DOI: 10.17308/sorpchrom.2023.23/10999.
Aslamova V.S., Shalunc L.V., Aslamov A.A., Grabelnykh V.A. Computer simulation of the sorption of heavy metal ions by a sulphur-containing modified zeolite. Izv. Vuzov. Prikl. Khim. Biotekhnol. 2020. V. 10. N 4. P. 564–572 (in Russian). DOI: 10.21285/2227-2925-2020-10-4-564-572.
Aslamova V.S., Shalunts L.V., Obuzdina M.V., Grabelnykh V.A. Modelling the process of adsorption in the liq-uid-solid system: regression analysis of copper extraction from aqueous solutions by zeolite from the Kholinskoye deposit modified by a sulphur-containing polymer. Izv. Vuzov. Prik. Khim. Biotekhnol. 2019. V. 9. N 2. P. 351–359 (in Russian). DOI: 10.21285/2227-2925-2019-9-2-351-359.
Filatova E.G., Pomazkina O.I., Pozhidaev Yu.N. Adsorption of nickel(II) and copper(II) ions by modified aluminosilicates. Zashchita Metal. Fiz. Khim. Poverkh. 2017. V. 53. N 6. P. 999-1004 (in Russian). DOI: 10.1134/ S2070205117060259.
