- Код статьи
- 10.31857/S2500262724050076-1
- DOI
- 10.31857/S2500262724050076
- Тип публикации
- Статья
- Статус публикации
- Опубликовано
- Авторы
- Том/ Выпуск
- Том / Номер выпуска 5
- Страницы
- 33-40
- Аннотация
- Загрязнение почв и водных источников тяжелыми металлами приводит к негативным последствиям для окружающей среды, связанным с нарушением экосистемного равновесия, нанесением вреда для здоровья живых организмов и человека. Для решения этой проблемы были синтезированы металлоорганические каркасные сорбенты, способные эффективно извлекать ионы тяжелых металлов из водных растворов. Изучали закономерности процесса адсорбции ионов кадмия, свинца, меди, кобальта и никеля с использованием синтезированных каркасных сорбентов на основе бензол-1,3,5-трикарбоксилатов (MBTC) и бензол-1,4-дикарбоксилатов (MBDC). Проведенный идентификационный анализ по дифрактограммам порошков CoBTC и NiBTC показал наличие структур [Co3(BTC)2·12H2O] и [Ni3(BTC)2·12H2O]. В отличие от NiBTC дикарбоксилат NiBDC кристаллизуется в триклинной сингонии (пространственная группа P, Z = 1) и соответствует кристаллической структуре [Ni3(OH)2(BDC)2·4H2O], образец соединения CuBTC кристаллизуется в кубической сингонии с пространственной группой Fmm (Z = 16) и соответствует кристаллической структуре [Cu3(BTC)2·3H2O], а соединение CuBDC имеет структуру, принадлежащую к моноклинной сингонии. Результаты анализа изотерм низкотемпературной адсорбции азота с использованием синтезированных MOFs позволили определить важные текстурные характеристики сорбентов. Величина удельной поверхности у синтезированных сорбентов, рассчитанная методом Бруннауэра – Эммета – Теллера (БЭТ), варьирует в широких пределах. Для соединений CoBTC и NiBTC она составила соответственно 276,0 и 9,0 м2/г. Отмеченные различия связаны с наличием большого количества микропор у сорбента CoBTC. В большинстве случаев кинетические закономерности процессов адсорбции ионов тяжелых металлов можно описать уравнением псевдовторого порядка. Единственный пример протекания процесса, согласно кинетическому уравнению псевдопервого порядка, – адсорбция ионов меди на сорбенте NiBDC. Ионы кобальта, никеля и меди лучше поглощаются сорбентами, содержащими соответствующие одноименные ионы согласно правилу Панета – Фаянса. Найденная линейная зависимость между сорбционной емкостью и логарифмом отношения радиуса ионов к их электроотрицательности подразумевает, что механизм адсорбции ионов металлов на MOFs определяется физико-химическими свойствами самих ионов. Разработанные металлорганические каркасные соединения могут быть эффективно использованы в технологиях очистки водных ресурсов от токсичных ионов тяжелых металлов.
- Ключевые слова
- металлорганические каркасные соединения извлечение тяжелых металлов очистка водных источников природоохранные технологии процессы сорбции
- Дата публикации
- 17.09.2025
- Год выхода
- 2025
- Всего подписок
- 0
- Всего просмотров
- 14
Библиография
- 1. Семенов А. М., Глинушкин А. П., Соколов М. С. Здоровье почвенной экосистемы: от фундаментальной постановки к практическим решениям // Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии. 2019. № 1. С. 5–18.
- 2. Polyethylene glycol-stabilized bimetallic nickel–zero valent iron nanoparticles for efficient removal of Cr (VI) / S. Wang, D. Zhong, Y. Xu, et al. // New Journal of Chemistry. 2021. Vol. 45, No. 31. P. 13969–13978.
- 3. Characteristics, kinetics, thermodynamics and long-term effects of zerovalent iron/pyrite in remediation of Cr (VI)-contaminated soil / X. Min, Q. Li, X. Zhang, et al. // Environmental Pollution. 2021. Vol. 289. P. 117–830. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0269749121014123?via%3Dihub (дата обращения: 25.10.2023). doi.org/10.1016/j.envpol.2021.117830.
- 4. Heavy metal poisoning: clinical presentations and pathophysiology / D. Ibrahim, B. Froberg, A. Wolf, et al. // Clinics in laboratory medicine. 2006. Vol. 26, No. 1. P. 67–97.
- 5. International Agency for Research on Cancer. IARC monographs on the evaluation of the carcinogenic risk of chemicals to humans. Suppl. 2: Long-term and short-term screening assays for carcinogens: a critical appraisal. Lyon: IARC, 1980. 96 р.
- 6. Valko M. M. H. C. M., Morris H., Cronin M. T. D. Metals, toxicity and oxidative stress // Current medicinal chemistry. 2005. Vol. 12. No. 10. P. 1161–1208.
- 7. Consequences of contamination on the interactions between phytoplankton and bacterioplankton / G. U. Marisol, M. Hélène, L. Céline, et al. // Chemosphere. 2018. Vol. 195. P. 212–222.
- 8. Heo W. M., Kim B. The effect of artificial destratification on phytoplankton in a reservoir // Hydrobiologia. 2004. Vol. 524. P. 229–239.
- 9. An overview of preparation and applications of stabilized zero-valent iron nanoparticles for soil and groundwater remediation / X. Zhao, W. Liu, Z. Cai, et al. // Water research. 2016. Vol. 100. P. 245–266.
- 10. Blanchard G., Maunaye M., Martin G. Removal of heavy metals from waters by means of natural zeolites // Water research. 1984. Vol. 18, No. 12. P. 1501–1507.
- 11. Simultaneous removal of p-nitrophenol and Cr (VI) using biochar supported green synthetic nano zero valent iron-copper: mechanistic insights and toxicity evaluation / T. Li, F. Zhu, W. Liang, et al. // Process Safety and Environmental Protection. 2022. Vol. 167. P. 629–640.
- 12. Development of Metal-Organic Molecular Sieves for the Separation and Sorption of CO2 and CH4 / K. A. Seromlyanova, A. G. Mushtakov, D. V. Murtazin, et al. // Petroleum Chemistry. 2023. Vol. 63, No. 2. P. 233–240.
- 13. A critical review on recent developments in MOF adsorbents for the elimination of toxic heavy metals from aqueous solutions / L. Rani, J. Kaushal, A. L. Srivastav, et al. // Environmental Science and Pollution Research. 2020. Vol. 27. P. 44771–44796.
- 14. High performance copper based metal organic framework for removal of heavy metals from wastewater / H. W. Haso, A. A. Dubale, M. A. Chimdesa, et al. // Frontiers in Materials. 2022. No. 9. P. 840806. URL: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmats.2022.840806/full (дата обращения: 25.10.2023).
- 15. Изучение процесса адсорбции паров бензола активированными углями марок АР-А, АР-Б и углями компании Baojun Activated Carbon / Е. М. Касаткин, Л. С. Ахмедова, Е. Б. Маркова и др. // Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана, серия Естественные науки. 2022. № 4. С. 110–124.
- 16. Wu F. C., Tseng R. L., Juang R. S. Initial behavior of intraparticle diffusion model used in the description of adsorption kinetics // Chemical Engineering Journal. 2009. Vol. 153, No. 1–3. P. 1–8. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S138589470900374X?via%3Dihub (дата обращения: 25.10.2023). doi: 10.1016/j.cej.2009.05.013.
