Сорбційне вилучення іонів Pb(II) і Cd(II) з водних об'єктів України природними алюмосилікатами
DOI:
https://doi.org/10.66556/2786-586X.57.kochubei-oКлючові слова:
природні алюмосилікати, клиноптилоліт, сапоніт, сорбція, адсорбція, іонний обмін, свинець Pb(II), кадмій Cd(II), очищення води, водні об'єкти УкраїниАнотація
У статті узагальнено результати вітчизняних і зарубіжних досліджень щодо сорбційного вилучення іонів Pb(II) та Cd(II) природними алюмосилікатами з водних систем і обґрунтовано їх застосування для водних об'єктів України. Проаналізовано сорбційний потенціал природних цеолітів (клиноптилоліту) та глинистих мінералів (сапоніту, бентоніту/монтморилоніту) з урахуванням ключових гідрохімічних чинників: pH, іонної сили, конкурентних катіонів (Ca2+, Mg2+, Na+, K+) і розчиненої органічної речовини. Показано, що для цеолітів типовою є двоетапна кінетика із швидким початковим зв'язуванням металів і подальшим уповільненням до квазірівноваги; застосування моделі Єловича свідчить про енергетичну неоднорідність активних центрів і внесок хемосорбційних взаємодій. Рівноважні закономірності розглянуто через ізотерми Ленгмюра та Фрейндліха, що дає змогу порівнювати індикативні параметри сорбційної ємності та інтенсивності процесу для різних типів алюмосилікатів. Розкрито роль органічних лігандів, які змінюють форми існування Pb(II)/Cd(II) у воді та можуть впливати на доступність катіонів до іонообмінних позицій і поверхневих функціональних груп. Встановлено, що активація та полімерна функціоналізація сапонітових глин підвищує сорбційну ємність і стабільність закріплення металів, що є критичним за низьких концентрацій забруднювачів і змінного складу природних вод. Обґрунтовано доцільність використання природних цеолітів як базових низьковартісних сорбентів із можливим комбінуванням з модифікованими глинистими матеріалами. Наголошено на необхідності оптимізації режиму контакту «сорбент-вода» у статичних і фільтраційних схемах та аналітичного контролю залишкових концентрацій Pb і Cd для мінімізації ризику вторинного вивільнення. Узагальнення придатні для добору сорбентів і прогнозу ефективності очищення вод України.Посилання
Hradovych N. I., Paraniak R. P., Zabytivskyi Yu. M. Vplyv tseolitiv na vmist pliumbumu ta kadmiiu u okremykh lankakh trofichnoho lantsiuha hidroekosystem [Influence of zeolites on the content of lead and cadmium in certain links of the trophic chain of hydroecosystems]. Naukovyi visnyk Lvivskoho natsionalnoho universytetu veterynarnoi medytsyny ta biotekhnolohii imeni S. Z. Gzhytskoho. 2016. Vol. 18. Issue 2(67). P. 61–65. DOI: https://doi.org/10.15421/nvlvet6714 [in Ukrainian].
Kychkyruk O. Yu., Kusiak N. V., Yanovska E. S. Sorbtsiino-renthenofluorestsentne vyznachennia mikrokilkostei deiakykh toksychnykh metaliv u pryrodnykh obiektakh pislia yikh poperednoho kontsentruvannia na modyfikovanomu sylikaheli [Sorption-X-ray fluorescence determination of trace amounts of some toxic metals in natural objects after their preliminary concentration on modified silica gel]. Ukrainskyi zhurnal pryrodnychykh nauk. 2023. Issue 1. P. 155–166. DOI: https://doi.org/10.32782/naturaljournal.1.2023.155-166 [in Ukrainian].
Milovych S. S., Homonai V. I., Fizer M. M., Sidei V. I. Ionoobminna sorbtsiia ioniv deiakykh metaliv na klynoptyloliti z vodnykh rozchyniv ta gruntiv [Ion-exchange sorption of some metal ions on clinoptilolite from aqueous solutions and soils]. Naukovyi visnyk Uzhhorodskoho universytetu. Seriia "Khimiia". 2019. No. 1(41). P. 94–99. DOI: https://doi.org/10.24144/2414-0260.2019.1.94-99 [in Ukrainian].
Milovych S. S., Stercho I. P. Kinetyka sorbtsii ioniv Cu(II), Cd(II), Pb(II) na Sokyrnytskomu klynoptyloliti. Model Elovycha [Kinetics of sorption of Cu(II), Cd(II), Pb(II) ions on Sokyrnytsia clinoptilolite. Elovich model]. Naukovyi visnyk Uzhhorodskoho universytetu. Seriia "Khimiia". 2023. No. 2(50). P. 70–74. DOI: https://doi.org/10.24144/2414-0260.2023.2.70-74 [in Ukrainian].
Milovych S. S., Fizer M. M., Stercho I. P., Verteletskyi R. S. Sorbtsiia ioniv deiakykh metaliv na klynoptyloliti u prysutnosti halovoi kysloty [Sorption of some metal ions on clinoptilolite in the presence of gallic acid]. Naukovyi visnyk Uzhhorodskoho universytetu. Seriia "Khimiia". 2022. No. 2(48). P. 100–107. DOI: https://doi.org/10.24144/2414-0260.2022.2.100-107 [in Ukrainian].
Olekshyna O., Yanovska E., Savchenko I. Pidvyshchennia sorbtsiinoi zdatnosti ukrainskoi saponitovoi hlyny shchodo ioniv Fe(III), Cu(II), Pb(II), Cd(II) shliakhom aktyvatsii ultrazvukom ta podalshoi khimichnoi modyfikatsii polimeramy [Enhancement of the sorption capacity of Ukrainian saponite clay]. Kompozytsiini materialy (materialy XIV Mizhnarodnoi naukovo-praktychnoi WEB-konferentsii). 2025. DOI: https://doi.org/10.20535/iwccmm2025326298 [in Ukrainian].
Sabadash V. V., Humnytskyi Ya. M., Mylianyk O. V., Liuta O. V. Statyka adsorbtsii vazhkykh metaliv pryrodnym tseolitom [Statics of adsorption of heavy metals by natural zeolite]. Naukovyi visnyk NLTU Ukrainy. 2017. Issue 27(3). P. 117–120. DOI: https://doi.org/10.15421/40270326 [in Ukrainian].
Khomenko O. M. Analiz sorbtsiinoi zdatnosti pryrodnykh sorbentiv po vidnoshenniu do vodnykh rozchyniv spoluk vazhkykh metaliv [Analysis of the sorption capacity of natural sorbents in relation to aqueous solutions of heavy metal compounds]. Ukrainskyi hidrometeorolohichnyi zhurnal. 2021. No. 28. P. 111–119. DOI: https://doi.org/10.31481/uhmj.28.2021.10 [in Ukrainian].
Yanovska E. S., Savchenko I. O., Polonska Ya. V., Olkhovyk L. A., Sternik D., Kychkyruk O. Yu. Sorbtsiini vlastyvosti shchodo ioniv toksychnykh metaliv saponitu, in situ modyfikovanoho poli[N-(4-karboksyfenil)metakrylamidom] [Sorption properties of saponite with respect to toxic metal ions, in situ modified]. Ukrainskyi khimichnyi zhurnal. 2018. Vol. 84. No. 2. P. 67–73. [in Ukrainian].
Bektas N., Kara S. Removal of lead from aqueous solutions by natural clinoptilolite: Equilibrium and kinetic studies. Separation and Purification Technology. 2004. Vol. 39(3). P. 189–200. DOI: https://doi.org/10.1016/j.seppur.2003.12.001 [in English].
Gunay A., Arslankaya E., Tosun I. Lead removal from aqueous solution by natural and pretreated clinoptilolite: Adsorption equilibrium and kinetics. Journal of Hazardous Materials. 2007. Vol. 146(1–2). P. 362–371. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2006.12.034 [in English].
Bereket G., Aroguz A. Z., Ozel M. Z. Removal of Pb(II), Cd(II), Cu(II) and Zn(II) from aqueous solutions by adsorption on bentonite. Journal of Colloid and Interface Science. 1997. Vol. 187(2). P. 338–343. DOI: https://doi.org/10.1006/jcis.1996.4537 [in English].
Li Y., Yue Q., Gao B., Li Q., Zhao P., Su Y. Adsorption–desorption of Cd(II) and Pb(II) on Ca-montmorillonite. Industrial & Engineering Chemistry Research. 2012. DOI: https://doi.org/10.1021/ie203063s [in English].
Velarde L., Nabavi M. S., Escalera E., Antti M.-L., Akhtar F. Adsorption of heavy metals on natural zeolites: A review. Chemosphere. 2023. Vol. 328. Art. 138508. DOI: https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2023.138508 [in English].
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 Олена Василівна Кочубей, Наталія Юріївна Душечкіна, Світлана Василівна Совгіра
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
