Күріш қауызынан алынған кремний оксидінің Cd²⁺ иондары бойынша сорбциялық қасиеттері мен адсорбция кинетикасы

І. Қуаныш; Л.К. Мылтыкбаева; Н. Идрисов; Ч. Даулбаев; Ергазиева Ергазиева

doi:10.18321/cpc23(4)503-51

Авторлар

І. Қуаныш Жану проблемалары институты, Бөгенбай батыр к., 172, Алматы, Қазақстан
Л.К. Мылтыкбаева Жану проблемалары институты, Бөгенбай батыр к., 172, Алматы, Қазақстан
Н. Идрисов Ядролық физика институты, Ибрагимов к., 1, Алматы, Қазахстан; Қ.И. Сәтбаев ат. Қазақ ұлттық техникалық зерттеу университеті, ул. Сатпаев к., 22, Алматы, Қазахстан
Ч. Даулбаев Ядролық физика институты, Ибрагимов к., 1, Алматы, Қазахстан
Ергазиева Ергазиева Жану проблемалары институты, Бөгенбай батыр к., 172, Алматы, Қазақстан

DOI:

https://doi.org/10.18321/cpc23(4)503-51

Кілт сөздер:

кадмий иондары, адсорбция, сорбент, күріш қауызы, кремний диоксиді, ауыр металдар, су тазалау, кинетикалық модель

Аңдатпа

Бұл зерттеуде күріш қауызынан алынған кремний диоксиді (SiO2) сорбенттерінің Cd2+ иондарын адсорбциялау тиімділігі мен құрылымдық ерекшеліктері салыстырмалы түрде талданды. Зерттеу барысында екі түрлі сорбент үлгісі қолданылды: термиялық әдіспен алынған SiO2 (650) үлгісі және сілтілі-тұндыру әдісі арқылы тазартылған SiO2 таза (650) үлгісі қолданылды. Элементтік анализ талдау нәтижелері бойынша термиялық әдіспен алынған үлгіде 85,7% SiO2, ал сілтілі-тұндыру әдісі арқылы тазартылғанда 100% SiO2 бар екені анықталды. Эксперимент нәтижесі бұл сорбенттердің SiO2 (650) үлгісі 7,38 мг/г, ал SiO2 таза (650) үлгісінің сорбциялық сыйымдылығы 7,46 мг/г екендігін көрсетті. Екі үлгі де 10-30 мин ішінде тепе-теңдікке жетіп, сорбция дәрежесі сәйкесінше 96,7% және 97,7% құрады. Кинетикалық талдау Cd2+ иондарының адсорбция процесі псевдо-екінші ретті модельге толық сәйкес келетінін айқындап, R2 > 0,999 мәні хемосорбциялық механизмнің басым жүретіндігін дәлелдеді. Алынған нәтижелер SiO2 (650) таза үлгісінің белсенді орталықтары көбірек болғандықтан, Cd2+ иондарын сорбциялау тиімділігі жоғары екендігін көрсетті. Жалпы алғанда, күріш қауызы негізінде синтезделген кремний диоксиді сорбенттері ауыр металдармен ластанған суларды тазалау үшін экологиялық қауіпсіз, қолжетімді әрі экономикалық жағынан тиімді материал болып саналады. Бұл зерттеудің нәтижелері болашақта күріш қауызынан алынған сорбенттердің құрылымын жетілдіру, олардың адсорбциялық мүмкіндігін арттыру және өнеркәсіптік жағдайда қолдану бағытындағы қосымша зерттеулерге негіз бола алады.

Әдебиеттер тізімі

(1) J. Feng, G. Lang, T. Li, et al. Enhanced removal performance of zero-valent iron towards heavy metal ions by assembling Fe-tannin coating, J. Environ. Manage., 319 (2022) 115619. Crossref

(2) F. Omidi, M. Behbahani, M.K. Bojdi, et al. Solid phase extraction and trace monitoring of cadmium ions in environmental water and food samples based on modified magnetic nanoporous silica, J. Magn. Magn. Mater., 395 (2015) 213-220. Crossref

(3) D.E. Boriskov, S.Yu. Efremova, N.A. Komarova. Study of cadmium ion adsorption from solutions on natural and modified diatomites, Izvestiya Saratov Univ. Ser. Khim. Biol. Ekol., 23 (2023) 70-76. Crossref (In Russian).

(4) K.H.H. Aziz, F.S. Mustafa, K.M. Omer, et al. Heavy metal pollution in the aquatic environment: efficient and low-cost removal approaches to eliminate their toxicity: a review, RSC Adv., 13 (2023) 17595-17610. Crossref

(5) N.A.A. Qasem, R.H. Mohammed, D.U. Lawal. Removal of heavy metal ions from wastewater: a comprehensive and critical review, NPJ Clean Water, 4 (2021) 36. Crossref

(6) X. Wang, B. Wang, Y. Liu, et al. A highly efficient adsorbent adapting to low pH condition for Pb(II) sequestration – marine diatom, Sep. Purif. Technol., 353 (2025) 128321. Crossref

(7) J.R. de Jesus, M.V. de Sousa Pereira, I.S. Ribeiro, et al. Advances in chemical analysis: microporous MOFs as eco-friendly solutions for selective separations of (bio)molecules, Microchem. J., 203 (2024) 110951. Crossref

(8) A. Kausar, I. Ahmad. Graphene quantum dots – nascent adsorbent nanomaterials for water treatment, Environ. Nanotechnol. Monit. Manag., 21 (2024) 100943. Crossref

(9) E. Moradi, M.M. Salehi, A. Maleki. Highly stable mesoporous Co/Ni MOF for Co(II) remediation, Heliyon, 10 (2024) 35044. Crossref

(10) D.H. Mir, M.A. Rather. Kinetic and biosorption analysis of ammonia-nitrogen (NH3−N) by Bacillus subtilis strain ON358108, isolated from eutrophicated Dal Lake waters in Srinagar, India, Bioresour. Technol. Rep., 26 (2024) 101857. Crossref

(11) M. Senila, O. Cadar. Modification of natural zeolites and their applications for heavy metal removal, Heliyon, 10 (2024) 25303. Crossref

(12) A. Jasem-Feisal, F. Amiripour, S. Ghasemi. MOF-derived Co-Al LDH modified rice husk biochar for Cu(II) removal, J. Water Process Eng., 64 (2024) 105612. Crossref

(13) D.S. Premathilake, F. Colombi, A.B.B. Junio, et al. Recycling lithium-ion battery graphite for adsorbent synthesis, Results Eng., 22 (2024) 102232. Crossref

(14 J. Li, G. Lin, H. Liang, et al. Recent advances in MOF-based composites for heavy-metal ion adsorption, Coord. Chem. Rev., 545 (2025) 217010. Crossref

(15) B.O. Yusuf, M. Aliyu, M.O. Azeez, et al. Comprehensive technologies for heavy metal remediation, Desalination, 615 (2025) 119261. Crossref

(16) P.U. Nzereogu, A.D. Omah, F.I. Ezema, et al. Silica extraction from rice husk: review and applications, Hybrid Adv., 4 (2023) 100111. Crossref

(17) K.S. Padmavathy, G. Madhu, P.V. Haseena. Effects of pH, dosage, time and isotherm on Cr(VI) removal using magnetite nanoparticles, Procedia Technol., 24 (2016) 585-594. Crossref

(18) X. Yang, H. Zhang, S. Cheng, et al. Optimization of Sb(III) adsorption by MIL-53(Fe)/GO, RSC Adv., 12 (2022) 4101-4112. Crossref

(19) S. Yefremova, A. Kablanbekov, B. Satbaev, et al. Rice husk-based adsorbents for metal removal, Materials, 16 (2023) 7353. Crossref

(20) S. Saeed, M.Y. Arshad, A. Raza, et al. Influence of Thermal and Chemical Treatment on Biosorbent from Rice Husk and Its Application in Removal of Resorcinol from Industrial Wastewater, Processes, 11 (2023) 3344. Crossref

(21) J. Qu, X. Meng, X. Jiang, et al. Enhanced removal of Cd(II) using sulfur-functionalized rice husk, J. Clean. Prod., 183 (2018) 880-886. Crossref

(22) H.N. Tran. Applying Linear Forms of Pseudo-Second-Order Kinetic Model for Feasibly Identifying Errors in the Initial Periods of Time-Dependent Adsorption Datasets, Water, 15 (2023) 1231. Crossref

(23) H.K. Okoro, S.M. Alao, S. Pandey, et al. Recent potential application of rice husk as an ecofriendly adsorbent for removal of heavy metals, Appl. Water Sci., 12 (2022) 259. Crossref

(24) D.Q. Melo, V.O.S. Neto, J.T. Oliveira, et al. Adsorption equilibria of Cu²⁺, Zn²⁺ and Cd²⁺ on EDTA-functionalized silica spheres, J. Chem. Eng. Data, 58 (2013) 798-806. Crossref

(25) W. Chen, H. Zhang, Y. Liang, et al. Adsorption properties and mechanism of Cd²⁺ by Zr-containing silica residue purification, Front. Chem., 6 (2018) 556. Crossref