ИССЛЕДОВАНИЕ ИОНООБМЕННЫХ СВОЙСТВ ЦЕОЛИТА, МОДИФИЦИРОВАННОГО СОЛЯНОЙ КИСЛОТОЙ, ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ
DOI:
https://doi.org/10.54668/2789-6323-2025-118-3-78-87Ключевые слова:
кислотная обработка, модификация цеолита, адсорбция, очистка вод, пористая структура, клиноптилолитАннотация
Цеолит – это группа микропористых кристаллических алюмосиликатных материалов, которые привлекли значительное внимание благодаря своим выдающимся сорбционным, ионообменным и каталитическим свойствам. Их применение в очистке сточных вод, особенно для удаления тяжелых металлов и ионов аммония, значительно расширилось благодаря химическим модификациям. В данном исследовании изучается влияние обработки соляной кислотой (HCl) на физико-химические и структурные свойства природного клиноптилолитового цеолита. Сначала его подвергли рециркуляции с 0.97 М HCl для кислотной модификации, затем тщательно очистили и охарактеризовали с помощью FTIR, XRD, газовой сорбции и DTG. В целом, по сравнению с исходным материалом, результаты ясно показывают, что обработка HCl увеличивает удельную поверхность и катионообменную способность, а также улучшает распределение пор за счет удаления примесей и реорганизации алюмосиликатных структурных единиц. Газовая сорбция подтвердила увеличение удельной поверхности по BET на 64.4 % (до 280.3 м²/г) при одновременном уменьшении диаметра пор, что свидетельствует о повышенной эффективности сорбции. Эксперименты по адсорбции также показали, что большинство цеолитов, обработанных HCl, превзошли немодифицированные образцы в удалении красителя Disperse Blue 26 (DB 26). Кроме того, хотя кислотная модификация часто улучшает адсорбционные свойства, исследование указывает на возможные проблемы со структурной стабильностью из-за выщелачивания каркаса. Результаты данного исследования подчеркивают потенциал цеолитов, модифицированных HCl, как эффективных и экологически чистых адсорбентов для очистки вод, в том числе сточных.
Библиографические ссылки
Yasir, A., & Janabi, N. (2020). Discovered a new type of zeolite and tested on some chemical properties of soil and plant yield. Plant Archives, 1978-82. URL: https://dergipark.org.tr/en/pub/jotcsa/article/1058556
Nayak, Y. N., Nayak, S., Nadaf, Y. F., Shetty, N. S., & Gaonkar, S. L. (2020). Zeolite catalyzed friedel-crafts reactions: A review. Letters in Organic Chemistry, 17(7), 491-506. URL: https://doi.org/10.2174/1570178616666190807101012
Rashed, M. N., & Palanisamy, P. N. (2018). Introductory chapter: Adsorption and ion exchange properties of zeolites for treatment of polluted water. Zeolites and Their Applications, 1(10.5772). URL: https://www.intechopen.com/chapters/61328
Bacakova, L., Vandrovcova, M., Kopova, I., & Jirka, I. (2018). Applications of zeolites in biotechnology and medicine–a review. Biomaterials science, 6(5), 974-989. URL: https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2018/bm/c8bm00028j/unauth
Wang, C., Leng, S., Guo, H., Cao, L., & Huang, J. (2019). Acid and alkali treatments for regulation of hydrophilicity/hydrophobicity of natural zeolite. Applied Surface Science, 478, 319-326. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0169433219302946
Senila, M., & Cadar, O. (2024). Modification of natural zeolites and their applications for heavy metal removal from polluted environments: Challenges, recent advances, and perspectives. Heliyon. URL: https://www.cell.com/heliyon/fulltext/S2405-8440(24)01334-3
Guida, S., Potter, C., Jefferson, B., & Soares, A. (2020). Preparation and evaluation of zeolites for ammonium removal from municipal wastewater through ion exchange process. Scientific Reports, 10(1), 12426. URL: https://www.nature.com/articles/s41598-020-69348-6
Fu, H., Li, Y., Yu, Z., Shen, J., Li, J., Zhang, M., ... & Lee, S. S. (2020). Ammonium removal using a calcined natural zeolite modified with sodium nitrate. Journal of hazardous materials, 393, 122481. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0304389420304702
Moradi, M., Karimzadeh, R., & Moosavi, E. S. (2018). Modified and ion exchanged clinoptilolite for the adsorptive removal of sulfur compounds in a model fuel: New adsorbents for desulfurization. Fuel, 217, 467-477. URL: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2017.12.095
Kianfar, E., & Mahler, A. (2020). Zeolites: properties, applications, modification, and selectivity. Zeolites: advances in research and applications, 1. URL: https://www.researchgate.net/publication/337928117_Zeolites_Properties_Applications_Modification_and_Selectivity
de Magalhães, L. F., da Silva, G. R., & Peres, A. E. C. (2022). Zeolite application in wastewater treatment. Adsorption Science & Technology, 2022, 1-26. URL: https://journals.sagepub.com/doi/full/10.1155/2022/4544104
Zhu, P., Meier, S., Saravanamurugan, S., & Riisager, A. (2021). Modification of commercial Y zeolites by alkaline treatment for improved performance in the isomerization of glucose to fructose. Molecular Catalysis, 510, 111686. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2468823121003035
Huntley, G. M., Luck, R. L., Mullins, M. E., & Newberry, N. K. (2021). Hydrochloric acid modification and lead removal studies on naturally occurring zeolites from Nevada, New Mexico, and Arizona. Processes, 9(7), 1238. URL: https://www.mdpi.com/2227-9717/9/7/1238
Alotaibi, S. S., Ibrahim, H. M., & Alghamdi, A. G. (2024). Application of Natural and Modified Zeolite Sediments for the Stabilization of Cadmium and Lead in Contaminated Mining Soil. Applied Sciences (2076-3417), 14(23).
Mohd Zuhan, M. K. N., Azhari, S., & Tamar Jaya, M. A. (2021). Modified zeolite as purification material in wastewater treatment: A review. Scientific Research Journal, 18(2), 177-213. URL: https://ir.uitm.edu.my/id/eprint/51178/
Cha, Y. H., Mun, S., & Lee, K. B. (2023). Development of modified zeolite for adsorption of mixed sulfur compounds in natural gas by combination of ion exchange and impregnation. Applied Surface Science, 619, 156634. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0169433223003100
Bahmanzadegan, F., & Ghaemi, A. (2023). Modification and functionalization of zeolites to improve the efficiency of CO2 adsorption: A review. Case Studies in Chemical and Environmental Engineering, 100564. URL: https://doi.org/10.1016/j.cscee.2023.100564
Muscarella, S. M., Badalucco, L., Cano, B., Laudicina, V. A., & Mannina, G. (2021). Ammonium adsorption, desorption and recovery by acid and alkaline treated zeolite. Bioresource Technology, 341, 125812. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0960852421011536
Silva, M., Lecus, A., Lin, Y., & Corrao, J. (2019). Tailoring natural zeolites by acid treatments. Journal of Materials Science and Chemical Engineering, 7(2), 26-37. DOI:10.4236/msce.2019.72003
Kuldeyev, E., Seitzhanova, M., Tanirbergenova, S., Tazhu, K., Doszhanov, E., Mansurov, Z., ... & Berndtsson, R. Modifying natural zeolites to improve heavy metal adsorption, Water 15 (2023) 2215. https://doi.org/10.3390/w15122215
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2025 Ерлан Досжанов, Мудасир Захид, Нурахмад Ахмади, Рахмуддин Ихсас, Оспан Досжанов, Арман Жумажанов, Нурбике Байзакова, Дана Ахметжанова, Карина Саурыкова, Акбопе Айдарбек
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.
